安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）

插图清单

图4-1 外冷却乙醛氧化生产醋酸工艺流程图 ................................................................................ 17 图5-1 氧化塔进出物料图 ...................................................................................................... 19 图5-2 蒸发塔进出物料图 ...................................................................................................... 23 图5-3 精馏塔1进出物料图 .................................................................................................. 23 图5-4 精馏塔Ⅱ进出物料图 .................................................................................................. 24 图5-5 醋酸回收塔物料图 ...................................................................................................... 25

表格清单

表1-1 纯醋酸的物理性质 ........................................................................................................ 8 表5-1 消耗定额 ...................................................................................................................... 18 表5-2 原料组成 ...................................................................................................................... 18 表5-3 氧化塔物料衡算结果 .................................................................................................. 22 表5-4 总物料衡算结果 .......................................................................................................... 26 表7-1 水和醋酸的安托尼常数 .............................................................................................. 28 表7-2 精馏塔设计结果 .......................................................................................................... 35

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方浩：年产20万吨醋酸工艺设计

引 言

本设计的内容为20万吨/年醋酸装置，包括工艺设计，设备设计及平面布置图。 醋酸是一种重要的有机化工原料，在有机酸中产量最大。醋酸是乙醛最主要的衍生物，学名乙酸。醋酸是无色透明液体，有特殊的刺激性气味，具有腐蚀性。其沸点为391.3K，凝固点为289.9K,冬季纯醋酸会凝固成像冰一样的固体，固纯醋酸又俗称冰醋酸。醋酸能与水、醇类、苯等以任何比例混合。醋酸的最大用途是生产醋酸乙烯酯，其次是用于生产醋酸纤维素、醋酐、醋酸酯，并可用作对二甲苯生产对苯二甲酸的溶剂。此外，纺织、涂料、医药、农药、摄影、染料、食品、粘结剂、化妆品、皮革等行业的生产都离不开醋酸。

本设计使用乙醛氧化法来生产醋酸，该工艺的主要特点： 1）工业化最早,技术成熟,转化率和选择性高；

2）反应条件缓和，反应选择性高(可达99％)，几乎无副产物生成； 3）产品收率高、纯度高。

此设计过程中，为了计算方便，忽略了一些计算过程，故有一定的误差，另由于计算时间比较仓促，有些问题不能够直接解决。设计中有不少错误之处，请指导老师予以批评指正，多提出宝贵意见。

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安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）

第一章 概述

乙酸又称醋酸[1]，广泛存在于自然界，它是一种有机化合物，是典型的脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，乙酸是规定的一种酸度调节剂。

醋酸是一种用途广泛的基本有机产品[2], 也是化工、医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺少的重要原料。随着醋酸衍生产品的不断发展, 以醋酸为基础的工业不仅直接关系到化学工业的发展, 而且与国民经济的各个行业息息相关, 醋酸生产与消费正引起世界各国的普遍重视, 醋酸生产工艺及相关问题的研究开发正在日益加深和发展。从最初的粮食发酵, 木材干馏生产醋酸开始, 合成醋酸的工艺路线主要有乙醛氧化法、乙炔电石法、乙醇氧化法、乙烯氧化法、丁烷氧化法和羰基合成法等。这些方法都各有它的优点和缺点，在选择合成醋酸的路线时，应与当地的原料资源情况密切联系起来，因地制宜，按醋酸用量的大小，工业技术条件等作综合的平衡。

本设计采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸。 首先确定乙醛氧化法生产醋酸工艺流程，其次对整个工艺过程进行物料和能量衡算，然后对其中的单元设备——精馏塔进行设备设计，最后对此进行经济效益分析。 1.1 醋酸生产的历史沿革

醋几乎贯穿了整个人类文明史[3]。乙酸发酵细菌（醋酸）能在世界的每个角落发现，每个民族在酿酒的时候，不可避免的会发现醋——它是这些酒精饮料暴露于空气后的自然产物。如中国就有杜康的儿子黑塔因酿酒时间过长得到醋的说法。

乙酸在化学中的运用可以追溯到很古老的年代。在公元前3世纪，希腊哲学家泰奥弗拉斯托斯详细描述了乙酸是如何与金属发生反应生成美术上要用的颜料的，包括白铅（碳酸铅）、铜绿（铜盐的混合物包括乙酸铜）。古罗马的人们将发酸的酒放在铅制容器中煮沸，能得到一种高甜度的糖浆，叫做“sapa”。“sapa”富含一种有甜味的铅糖，即乙酸铅，这导致了罗马贵族间的铅中毒。8世纪时，波斯炼金术士贾比尔，用蒸馏法浓缩了醋中的乙酸。

文艺复兴时期，人们通过金属醋酸盐的干馏制备冰醋酸。16世纪德国炼金术士安德烈亚斯·利巴菲乌斯就描述了这种方法，并且拿由这种方法产生的冰醋酸来和由醋中提取的酸相比较。仅仅是因为水的存在，导致了醋酸的性质发生如此大的改变，以至于在几个世纪里，化学家们都认为这是两个截然不同的物质。法国化学家阿迪（Pierre Adet）证明了它们两个是相同的。

1847年，德国科学家阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝第一次通过无机原料合成了乙酸。这个反应的历程首先是二硫化碳经过氯化转化为四氯化碳，接着是四氯乙烯的高温分解后水解，并氯化，从而产生三氯乙酸，最后一步通过电解还原产生乙酸。

1910年时，大部分的冰醋酸提取自干馏木材得到的煤焦油。首先是将煤焦油通过氢氧化钙处理，然后将形成的乙酸钙用硫酸酸化，得到其中的乙酸。在这个时期，德国生产了约10000吨的冰醋酸，其中30%被用来制造靛青染料。

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方浩：年产20万吨醋酸工艺设计

1.2 醋酸的物理性质

醋酸的主要物性数据列于表1-1

表1-1 纯醋酸的物理性质[4]

名 称 熔点，℃ 沸点，℃ 比热容CP，J/(g﹒k)

蒸汽 液体 溶解热，J/g 汽化热，J/g 黏度，mPa. s

20℃ 25℃ 40℃ 介电常数 液体 固体 折射率nD20 生成热△Ho，kJ/mol 液体（25℃） 气体（25℃） 燃烧热△Hc，kJ/mol

液体

标准熵So，J/(mol. k) 液体（25℃） 气体（25℃） 闪点(闭杯)℃ 离解常数

数 值 16.66 118. 0（101. 3kp）

1.110(25℃) 2.043(19. 4℃)

19.5 394.5（沸点时）

11.83 10.97 8.18

6.170（20℃） 2.665（-10℃）

1.3719 -484.50 -432.25

-874.8 159.8 282.5 43

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