操作條件影響分析

任務二氧化崗位操作條件分析

-------操作條件影響分析項目二乙酸生產(chǎn)提出問題上節(jié)課在學習了乙醛氧化生產(chǎn)醋酸基本原理，影響醋酸生成的條件有哪些？又是怎么影響乙醛氧化生產(chǎn)醋酸過程？我們帶著下面幾個問題，開始本節(jié)課的學習。1、乙醛氧化生產(chǎn)醋酸可分為哪兩個基本過程？各自的影響因素有哪些？試作簡要分析。2、工藝上對乙醛氧化生產(chǎn)醋酸的反應有何要求？3、試分析乙醛氧化生產(chǎn)醋酸過程存在的不安全因素以及生產(chǎn)中所采取的安全措施。

乙醛液相氧化生產(chǎn)醋酸的過程是一個氣液非均相反應，可分為兩個基本過程：

1、氧氣擴散到乙醛的醋酸溶液界面，繼而被溶液吸收的傳質(zhì)過程；

2、在催化劑作用下，乙醛轉(zhuǎn)化為醋酸的化學反應過程。新課講授1.氣液傳質(zhì)（氧的吸收與擴散）的影響因素

影響氧的擴散與吸收的主要因素有以下3方面：①氧的通入速度：氧氣的通入速率受到經(jīng)濟性和安全性的制約，存在一適宜值。

具體影響方面：

②氧氣分布板的孔徑：為防止局部過熱，生產(chǎn)中采取氧氣分段通入氧化塔，各段氧氣通入處還設置有氧氣分布板，以使氧氣均勻地分布成適當大小的氣泡，加快氧的擴散與吸收。氧氣分布板的孔徑與氧的吸收率成反比，孔徑小可增加氣泡的數(shù)量和氣液兩相接觸面積，但孔徑過小則造成流體流動阻力增加，使氧氣的輸送壓力增高?？讖竭^大則會造成氣液接觸面積降低，并會加劇液相物料的帶出。③氧氣通過的液柱高度：在一定的通氧速率條件下，氧的吸收率與其通過的液柱高度成正比。液柱高，氣液兩相接觸時間長，吸收效果好，吸收率增加。此外，氣體的溶解性能也與壓力有關，液柱高則靜壓高，有利于氧氣的溶解和吸收。由表可以看出，液柱超過4m時，氧的吸收率可達97％～98％以上，液柱再增加，氧的吸收率無明顯變化。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，氧氣進入反應器的進口料位置應設置在液面下4.0m或更深的位置處，否則氧氣的吸收不充分。2.乙醛氧化速率影響因素乙醛氧化生產(chǎn)醋酸的速率與催化劑的性質(zhì)和用量、反應溫度、反應壓力、原料純度、氧化液的組成等諸多因素有關。

(1)反應溫度：溫度在乙醛的氧化過程中是一個非常重要的因素，升溫有利于過氧乙酸的生成及分解，但副反應加快，低溫氧化和降解速度都下降。用氧氣氧化時，適宜溫度控制為80-85℃，還必須及時連續(xù)地除去反應熱。2023/5/1099(2)反應壓力：操作壓力對乙醛氧化過程的影響從兩個方面體現(xiàn)。①乙醛氧化反應是一個氣體體積減小的反應，增加壓力有利于反應向醋酸的方向進行。由于乙醛氧化是液相反應，提高壓力，既可以促進氧向液體界面擴散，又有利于氧被反應液吸收。②反應物乙醛的正常沸點為21℃，提高壓力，乙醛沸點升高，減少乙醛的揮發(fā)。但是，升高壓力會增加設備投資費用和操作費用。當用氧氣作為氧化劑時，實際生產(chǎn)中操作壓力（表壓）控制在0.06-0.1MPa。2023/5/101010(3)原料純度：要求原料乙醛質(zhì)量百分含量＞99.7％，水分（是一種典型的能阻抑鏈反應進行的阻化劑）質(zhì)量百分含量＜0.03％；乙醛原料中三聚乙醛（可使乙醛氧化反應的誘導期增長，并易被帶入成品醋酸中，影響產(chǎn)品質(zhì)量）質(zhì)量百分含量＜0.01％。反應以自由基為載體，所以凡能奪取反應鏈中自由基的雜志，稱為阻化劑。2023/5/10石油化工過程系統(tǒng)概論1111

(4)氧化產(chǎn)物液的組成：一定條件下，乙醛液相氧化所得的反應產(chǎn)物液稱為氧化產(chǎn)物液（其主要成分有醋酸錳、醋酸、乙醛、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲酯、甲酸、二氧化碳等）。氧化液中醋酸濃度和乙醛濃度的改變對氧的吸收能力有較大影響。

①當氧化液中醋酸質(zhì)量百分含量為82％～95％時，氧的吸收率保持在98％左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。②當氧化液中乙醛質(zhì)量百分含量在5％～15％時，氧的吸收率也可保持在98％左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。③從產(chǎn)品的分離角度考慮，一般在流出的氧化液中乙醛含量不應超過2％～3％(質(zhì)量)。Descri