1、- - 1 化工过程模拟与优化化工过程模拟与优化 课程设计报告课程设计报告 醋酸酐生产过程概念设计 - - 2 1 过程设计分析过程设计分析 1.1 醋酸酐的相关信息醋酸酐的相关信息 1.1.1 性质与用途性质与用途 醋酸酐 （又称乙酸酐， 简称醋酐） 为无色易流动液体， 有极强的醋酸气味。 有刺激作用。 相对密度 （d415） 1.080,熔点-73， 非点 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。 醋酸酐 （又称乙酸酐， 简称醋酐） 是一种重要的有机化工原料， 主要用于制造醋酸纤维、 醋酸塑料、不燃性电影
2、胶片及人造丝等化工产。在医药工业中用于制造阿司匹林、合霉素、 地巴唑等药物。此外，在燃料，香料及化工生产中用作强乙酰化剂和脱水剂。 1.1.2 生产与消费生产与消费 我国从 50 年代末期开始生产醋酸酐。上海试剂一厂采用乙酰氧化法首先建成了我国第 一套醋酸酐生产装置。随后，南通醋酸化工厂、山东新华制药厂、吉化公司电石厂等相继建 设了十几套生产装置。 1972 年合成醋酸酐产量突破万吨达到 1.03 万吨， 1980 年为 1.43 万吨， 92 年增长到 4.04 万吨，目前年产量超过 7 万吨，供需基本持平。 1.1.3 技术要求技术要求 中华人民共和国国家标准 GB10668-89 指标名
3、称 指标 优等品 一等品 合格品 色度（铂-钴） ，号 10 15 25 乙酸酐含量，% 98.5 98.0 96.00 沸程（压力在 1.013*10 5Pa） 138.0-141.0 137.5-141.0 136.5-141.5 蒸发残渣，% 0.005 0.01 0.01 含铁量，% 0.0001 0.0002 0.0005 重金属（以 Pb 计）% 0.0001 0.0002 0.0005 氯化物（以 Cl 计）% 0.0002 0.0005 0.001 高锰酸钾指数 mg/100ml 60 80 1.2 醋酸酐生产过程的分析醋酸酐生产过程的分析 - - 3 1.2.1 醋酸酐的生产
4、方法醋酸酐的生产方法 醋酸酐的各种生产方法示意图：醋酸酐的各种生产方法示意图： 其中最常用的主要工业生产方法有醋酸法、丙酮法、乙醛法等。 本设计拟采用丙酮法进行醋酸酐的生产设计。丙酮在 700800，常压、没有催化剂的 条件下进行裂解反应，反应停留时间 0.011.0s。裂解反应管的结焦比乙酸法严重，为了防 止结焦，主要采用高铬钢管材，如用含镍钢材，应事先用一氧化碳和氧气混合物进行钝化处 理，以防元素镍对结焦的促进作用。 本法丙酮的转化率约为 24.4%,生成乙烯酮的选择性为 72%,反应信息如下： 主反应： CH3CO CH3 CH2=C=O+ CH4 700，1atm; 副反应: CH2=
5、C=O CO + 1/2 CH2=CH2 700，1atm; 主反应：CH2=C=O + CH3COOH (CH3CO)2O 80，1atm 1.2.2 醋酸酐产品分离过程分析醋酸酐产品分离过程分析 由前面反应可知，在醋酸酐的合成过程中，由于丙酮转化不完全、副反应产物的存在和 未反应完全醋酸的存在，必须对反应产物进行分级分离。 在本设计中，根据沸点之间的差异，首先用一个分离器将产物中甲烷、乙烯和一氧化碳 分离出来， 再将丙酮分离丙酮循环使用，最后醋酸与醋酸酐的沸点相近，用一个精馏塔进 行分离使产品醋酸酐达到相应要求，并使精馏出来的醋酸循环使用。 2醋酸酐生产过程的设计醋酸酐生产过程的设计 甲
6、醇 乙 醇 丙 酮 乙 炔 乙 烯 醋 酸 乙酸甲酯 乙烯酮 二乙酸亚乙酯 乙 醛 醋酸酐 - - 4 2.1 反应系统反应系统 反应主要包括：丙酮裂解、醋酸吸收乙烯酮生成醋酸酐工段； 将整个反应和分离循环等作为一个系统，考察它的输入与输出，可以得到以下的信息： 1 进料物流：原料丙酮、醋酸； 2 副产物：由于丙酮裂解过程产生 CH4、CO、C2H4，可以去作燃料回收； 3 由于反应很不完全，所以需要一股循环物流将未反应的丙酮送回裂解炉； 4 过量反应物：醋酸吸收乙烯酮反应中，醋酸为过量反应物，故要循环使用； 5 产品物流的项目：这些组成的沸点和去向在表 2 中给出： 组分 正常沸点 去向 丙酮 56.5 循环 醋酸 118.1 循环 乙烯酮 -41.1 完全转化 甲烷 -161.4 副产物 一氧化碳 -191.5 副产物 乙烯 -154.8 副产物 醋酸酐 139.6 主要产物 22 反应信息反应信息 2.2.1 反应、副反应及其条件：反应、副
