醋酸甲酯羰基化生成醋酐流程设计

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1、化工过程模拟与优化课程设计报告醋酸甲酯羰基化生产醋酸酐过程概念设计指导老师：钱宇教授陆恩锡教授学生：胡剑青周立新专业：化学工程2001年12月23日0.前言概念设计指在基础研究成果、文献的数据、现有类似的操作数据及经验基础上，按照所开发的新技术工业化规模而作出的预设计，从而达到指导过程研究及对基础研究提出进一步要求的目的，它是实验研究和过程研究的指南。概念设计不同于工程设计，它不能作为施工依据。但是，成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。任何单一产品的生产过程都可能有许多方案可供选择。如何从技术、经济的角度把最有希望的方案

2、设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛。概念设计要求设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究，对开发项目作出方案设想，主要包括：原料和成品的规格，生产规模，工艺流程图及说明，物料衡算和热量衡算，主要设备的规模，型号和材质的要求，检测方法，主要技术和经济指标，投资和成本的估算，投资回收预测等。随着计算机技术的发展,计算机辅助设计日益广泛用于化工过程设计之中。在进行概念设计时，采用流程模拟软件进行物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题的模拟计算以及进行整体优化。本文采用流行过程模拟软件ASPLENPLUS作为辅助设计工具进行

3、醋酐生产的概念设计。0.1设计依据本设计根据《过程设计》课程要求进行，将现代化工的设计理论应用于具体实践，力图体现现代化工过程设计的思想，追求节能、降耗、环境友好等经济和技术目标。由于本设计模拟的是当前国内尚未工业化生产的流程，缺乏部分具体应用的技术资料，因此设计中存在采用理想假设的地方。0.2技术来源与特点本设计是根据《化工过程概念设计》课程基本原理，参考国外生产简介，咨询专家，自主设计了醋酸甲酯羰基化法合成醋酐的工艺过程。主要包括从原料到产品的所有工艺过程，由于时间限制，仅对主要工艺过程和操作条件进行了研究和确定，并未进行工艺优化及过程的经济分析。醋酸甲酯羰基化法合成醋酐目前国内

4、尚未工业化生产，该法同其它方法相比具有许多优势。0.3产品及原料规格本设计采用纯醋酸甲酯，纯一氧化碳和碘甲烷及铑基催化剂进行设计，产品醋酸酐要求性能符合国家标准。国家标准见表1。表1醋酸酐的国家标准（GB10668-89）指标名称指标优等品一等品合格品色度（铂-钴）号≤101525醋酸酐含量%≥98.598.096.00沸程（压力在1.013*105Pa）℃138.0-141.0137.5-141.0136.5-141.5蒸发残渣%≤0.0050.010.01含铁量%≤0.00010.00020.0005重金属（以Pb计）%≤0.00010.00020.0005氯化物（以Cl计）%≤

5、0.00020.00050.001高锰酸钾指数mg/100ml≤60800.4产量及原料消耗本设计按年产30万吨醋酐的生产规模进行设计，全年按7200小时开工时间。每小时产量转化为摩尔量计算达440Kmol/hr。反应的转化率为75％，故原料消耗为：591Kmol/hr。1．产品相关信息1.1产品简介醋酸酐（又称乙酸酐，简称醋酐）为无色易流动液体，分子式可表示为(CH3CO)2O。分子量为102g/mol，相对密度（d415）1.080,熔点-73℃，沸点139℃，折光指数（20℃）1.3904，水中溶解度（20℃）12%。易燃烧，遇水分解成醋酸。溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿等有机溶剂。

6、醋酸酐是一种重要的有机化工原料，主要作为乙酰化剂，也能用作脱水剂和是制造高级感光胶片的材料，而二醋酸纤维素则用于制造香烟过滤嘴和塑料。醋酐还广泛地用于医药、染料、农药、轻工、纺织等工业，是生产阿司匹林、维生素B1、醋酸可的松、氯霉素等几十种常用药品的原料，也是合成许多染色剂、燃料、农药和香料的必备原料。由醋酐制备的过氧化乙酰是聚合反应的引发剂，也可用作漂白剂，醋酐还可以用于金属的电解抛光、制造六素精炸药以及氯乙酸、氯乙酰和高级酸酐等衍生物。1.2生产及需求我国醋酐工业发展比较迟缓，目前只有上海、吉林等10来个小厂生产。其中，吉林化学工业公司是目前我国产量最大的醋酸酐生产企业，1993

7、年醋酸酐产量2.02万吨，占全国醋酸酐总产量的56.6％；其次是上海试剂一厂，产量0.36万吨，占10.1％；兴化化肥厂产量0.27万吨，占7.5％，居第三位。主要生产厂还有南通醋酸化工厂、山东新华制药厂和蚌埠东风化工厂等。我国醋酐生产技术比较落后，一直采用传统的丙酮与醋酸高温裂解烯酮法和乙醛氧化法，工业应用羰基化法合成醋酐的技术尚无采用。国际上，醋酐的工业生产除采用普遍乙醛氧化法、烯酮法外，羰基合成法已经成为一项重要技术。1983年由Halcon公司与E