年产3万吨乙烯催化氧化生成乙醛实用工艺设计
乙烯催化氧化成乙醛工艺流程

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直接氧化法乙烯制备乙醛设备的工艺设计

直接氧化法乙烯制备乙醛设备的工艺设计乙醛是一种重要的有机化工原料,在化学工业生产中具有广泛的应用。
直接氧化法乙烯制备乙醛是一种常用的工艺方法,本文将对该工艺设备的工艺设计进行介绍。
1. 工艺流程直接氧化法乙烯制备乙醛的工艺流程主要包括氧化反应、分离回收和末端处理三个步骤。
首先,通过催化剂的作用,将乙烯与氧气直接进行氧化反应。
反应会生成乙醛和一定量的乙炔、二氧化碳和水。
然后,需要通过分离回收的方式将乙醛纯化。
最后,对产生的废水和废气进行末端处理,以保证环境的安全和健康。
2. 设备选型(1)反应器氧化反应需要使用高效的反应器,以确保反应能够高效进行。
常见的反应器类型有管式反应器、流动床反应器和搅拌式反应器。
选择适合的反应器类型需要考虑反应条件、催化剂性能等多个因素。
(2)分离回收设备分离回收设备主要用于将乙醛从废气中分离出来。
常见的设备包括蒸发器、冷凝器和吸附装置。
其中,吸附装置是一种常用的技术,通过吸附剂吸附乙醛,然后进行脱附得到纯净的乙醛。
(3)末端处理设备末端处理设备主要用于处理废水和废气,以满足环保要求。
例如,通过脱除废气中的二氧化碳、净化废水中的有机物质等方法。
3. 工艺参数控制在直接氧化法乙烯制备乙醛工艺中,需要合理控制一些关键参数,以确保反应的高效性和乙醛的纯度。
常见的工艺参数包括反应温度、反应压力、催化剂浓度、气体流速等。
这些参数的选择需要根据具体的情况和实验数据进行确定。
4. 安全措施在乙醛制备过程中,需要采取一系列安全措施,以确保操作人员和设备的安全。
例如,使用防爆设备、加装安全阀、定期检查设备的运行状态等。
此外,工艺设计还需要进行一系列的实验和试验,以验证设备的可行性和稳定性。
同时,定期维护设备,进行清洁和检修,以保持设备的正常运行。
总结:直接氧化法乙烯制备乙醛设备的工艺设计需要选择合适的反应器、分离回收设备和末端处理设备,并合理控制工艺参数,以确保反应的高效性和乙醛的纯度。
此外,还需要采取安全措施,保障操作人员和设备的安全。
乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计

乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计乙醛是一种重要的有机化工产品,广泛应用于化工、医药、农药、香料等行业。
乙烯直接氧化生产乙醛是一种常用的乙醛生产工艺。
本文将对乙烯直接氧化生产乙醛的装置工艺设计进行探讨,包括工艺流程、反应器选择、废气处理等方面。
1. 工艺流程设计乙烯直接氧化生产乙醛的工艺流程主要包括氧化反应、冷凝精馏、提纯和分离,具体步骤如下:(1)原料预处理:乙烯经过净化后进入氧化反应器。
(2)氧化反应:将预处理后的乙烯与空气以一定的比例混合,进入氧化反应器,在适当的温度和压力下进行氧化反应,生成乙醛。
(3)冷凝精馏:将反应后的气体进行冷凝精馏,将乙醛液体分离出来。
(4)提纯:对乙醛进行提纯,去除杂质。
(5)分离:将提纯后的乙醛与废水进行分离,得到纯净的乙醛产品。
2. 反应器选择在乙烯直接氧化生产乙醛的工艺中,反应器的选择对工艺效果和成本起着重要影响。
常见的反应器包括管式反应器、固定床反应器和流态化床反应器。
针对乙醛生产工艺,比较适合的反应器是流态化床反应器。
该反应器具有反应效率高、杂质少的优点,能够提高乙醛的产率和纯度。
3. 废气处理乙烯直接氧化生产乙醛的过程中会产生一定量的废气,其中主要含有二氧化碳、一氧化碳和氮氧化物等有害物质。
废气处理是整个工艺设计中重要的环节,主要有以下几种处理方法:(1)吸收法:利用吸收剂将废气中的有害物质吸收后进行处理,如钠碱吸收法、活性炭吸附法等。
(2)催化还原法:采用催化剂对废气进行还原反应,将有害物质转化为无害物质。
(3)燃烧法:将废气进行燃烧处理,将有害物质氧化分解为无害物质。
以上是乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计的内容。
通过合理的工艺流程设计、合适的反应器选择和有效的废气处理,可以实现乙烯直接氧化生产乙醛的高效、环保和经济可行。
年产3万吨酒精工艺设计教学文案

年产3万吨酒精工艺设计Annual Output of 30k Tons of Process Design of Alcohol目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章概述 (2)1.1乙醇的性质及质量标准 (2)1.1.1物理性质 (2)1.1.2化学性质 (2)1.1.3生化性 (2)1.1.4质量标准 (3)1.2乙醇生产的意义及发展 (3)1.2.1乙醇生产的意义 (3)1.2.2乙醇生产发展 (4)1.3乙醇的应用领域 (5)第二章乙醇生产方法介绍 (6)2.1合成法 (6)2.2发酵法 (7)2.2.1淀粉质原料的发酵工艺 (7)2.2.2糖蜜原料的发酵工艺 (9)第三章工艺流程介绍及精馏塔设备选型 (11)3.1 总生产工艺流程介绍 (11)3.1.1 原料的处理 (11)3.1.2原料输送 (12)3.1.3糖化和发酵 (12)3.1.4浓缩 (12)3.1.5 精馏 (12)3.2 精馏概述 (13)第四章 塔设备及附件设计 (15)4.1物料衡算 ........................................................... 15 4.1.1理论糖蜜消耗量 ................................................... 15 4.1.2实际糖蜜消耗量 ................................................... 15 4.1.3精馏塔全塔物料衡算 ............................................... 15 4.2塔板数的确定 ....................................................... 16 4.2.1理论板数N 的求取 ................................................. 16 4.2.2实际塔板数的确定 ................................................. 18 4.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 ............................. 20 4.4塔板主要工艺结构尺寸的计算 ......................................... 27 4.4.1塔径 ............................................................. 27 4.4.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ..................................... 28 4.5塔板的流动性能校核 ................................................. 32 4.5.1 气相通过浮阀塔板的压降 ........................................... 32 4.5.2淹塔校核 ......................................................... 33 4.5.3物沫夹带校核 ..................................................... 34 4.5.4漏液校核 ......................................................... 35 4.6 塔板的负荷性能图 ................................................... 35 4.7附件设计 ........................................................... 39 4.7.1接管 ............................................................. 40 4.7.2 筒体与封头 ....................................................... 41 4.7.3 除沫器 ........................................................... 41 4.7.4 裙座 ............................................................. 41 4.7.5吊柱 ............................................................. 41 4.7.6 人孔 ............................................................. 42 4.8塔体高度的设计 .. (42)第五章 塔附属设备设计 (42)5.1确定冷凝器和再沸器的热负荷c Q ,r Q (43)5.3再沸器的选择 (44)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (47)年产3万吨酒精工艺设计摘要:酒精又叫乙醇,是一种用途最为广泛重要的工业产品之一。
乙烯催化氧化制备乙醛反应方程式

乙烯催化氧化制备乙醛反应方程式一、引言乙醛是一种重要的有机化学品,广泛应用于医药、染料、塑料、涂料等领域。
乙烯催化氧化制备乙醛是目前工业上最主要的生产方法之一。
本文将详细介绍乙烯催化氧化制备乙醛反应方程式。
二、反应原理乙烯催化氧化制备乙醛的反应原理如下:C2H4 + O2 → CH3CHO三、反应机理该反应的催化剂通常采用钼和钒的复合氧化物,具有很高的选择性和活性。
其机理如下:1. 氧气在催化剂表面被吸附并分解成O原子。
O2 → 2O2. 乙烯在催化剂表面被吸附并发生部分氧化,生成C2H4O中间体。
C2H4 + O → C2H4O3. C2H4O中间体进一步与表面上的O原子发生反应,生成CH3CHO产物。
C2H4O + O → CH3CHO四、影响因素该反应受到多种因素的影响,包括温度、压力、催化剂种类、催化剂负载量等。
1. 温度:反应温度是影响反应速率和产物选择性的重要因素。
通常在150-200℃之间进行反应。
2. 压力:压力对反应选择性和收率也有影响。
通常在1-3 atm的压力下进行反应。
3. 催化剂种类:不同催化剂对于该反应的选择性和活性也有很大的影响。
目前工业上主要采用钼和钒的复合氧化物作为催化剂。
4. 催化剂负载量:催化剂负载量也会影响反应速率和产物选择性。
通常采用0.1-5%的催化剂负载量。
五、总结乙烯催化氧化制备乙醛是一种重要的生产方法,具有高效、环保等优点。
本文简要介绍了该反应的原理、机理以及影响因素,有助于深入了解该方法并进行相关研究与开发。
吉林石化电石厂乙烯制备乙醛的工艺流程叙述

吉林石化电石厂乙烯制备乙醛的工艺流程叙述乙醛是一种重要的有机化学原料,广泛应用于制药、染料、化肥、塑料等领域。
在工业生产中,乙烯是制备乙醛的重要原料之一。
本文将介绍吉林石化电石厂乙烯制备乙醛的工艺流程。
一、生产原料吉林石化电石厂采用乙烯为原料制备乙醛。
乙烯是一种无色、易燃气体,具有较高的反应活性,在工业生产中应用广泛。
二、制备过程(一)乙烯氧化制备乙醛乙烯氧化制备乙醛是工业上常用的制备乙醛的方法之一。
该方法是将乙烯和空气在催化剂的作用下进行氧化反应,生成乙醛和二氧化碳。
催化剂一般采用银催化剂。
具体步骤如下:1.将乙烯和空气按一定比例混合后送入反应器。
2.在反应器中加入银催化剂,控制反应温度在150-200℃之间。
3.反应生成的乙醛和二氧化碳混合气体经过分离、净化后,得到纯净的乙醛产品。
(二)乙烯氢化制备乙醛乙烯氢化制备乙醛是另一种常用的制备乙醛的方法。
该方法是将乙烯和氢气在催化剂的作用下进行加氢反应,生成乙醛和水。
催化剂一般采用钼酸铵或钼酸镍等。
具体步骤如下:1.将乙烯和氢气按一定比例混合后送入反应器。
2.在反应器中加入催化剂,控制反应温度在100-150℃之间。
3.反应生成的乙醛和水混合物经过分离、净化后,得到纯净的乙醛产品。
三、工艺优化为了提高乙醛的产量和质量,吉林石化电石厂在工艺中进行了一系列的优化措施。
(一)催化剂的选择和使用催化剂是乙烯制备乙醛过程中的关键因素之一。
吉林石化电石厂选择高效稳定的银催化剂和钼酸铵催化剂,可大幅提高乙醛的产量和选择性。
(二)反应条件的控制反应条件的控制是影响乙醛产量和质量的重要因素之一。
吉林石化电石厂在反应过程中控制反应温度、压力、气体流量等参数,以获得最佳的反应条件。
(三)产品的净化和分离产品的净化和分离是保证乙醛产品质量的重要环节。
吉林石化电石厂采用先进的净化和分离技术,对反应产物进行分离、净化和脱水,从而获得高纯度的乙醛产品。
四、结语乙烯制备乙醛是一种重要的工业化学反应,在现代化工生产中应用广泛。
简述乙烯配位催化氧化制乙醛工艺的三步反应

乙烯配位催化氧化制乙醛工艺的三步反应乙烯配位催化氧化制乙醛是有机合成中常见的反应之一,其反应过程可以分为以下三步:第一步:催化剂吸附乙烯首先,将乙烯和催化剂Pd(OAc)2·H2O加入反应器中,然后加入适量的溶剂(如甲醇、乙醇等),混合均匀后进行加热。
此时,Pd(II)离子会与溶剂中的OH-形成稳定的络合物,而Pd(0)则是活性中心。
随着温度的升高,Pd(0)逐渐被还原为Pd(II),并且形成了一个稳定的Pd(II)-OH中间体。
在这个过程中,Pd(II)-OH络合物能够通过π-π堆积作用吸附在PdL上,从而形成了一个稳定的复合物PdL-Pd(II)-OH。
这个复合物具有很高的稳定性,可以在水中长时间存在。
同时,由于PdL的存在,该复合物也具有很好的选择性,只能够催化乙烯发生氧化反应。
第二步:乙烯氧化反应当PdL-Pd(II)-OH复合物吸附了足够的乙烯后,就开始进行氧化反应。
此时,需要向反应器中加入一定量的氧化剂(如过氧化氢、氧气等),以促进反应的进行。
在这个步骤中,PdL-Pd(II)-OH复合物作为催化剂,能够将乙烯氧化为乙醛。
具体的反应机理如下:1. 首先,PdL-Pd(II)-OH复合物中的Pd(II)离子被还原为Pd(0),并释放出一个电子和一个空穴。
2. 然后,这个空穴会被氧气分子所填充,形成一个氧空穴。
同时,释放出来的电子也会被氧气分子所接受,形成一个负氧离子。
3. 接下来,这个负氧离子会攻击PdL-Pd(II)-OH复合物中的乙烯分子,将其氧化为乙醛和水分子。
4. 最后,乙醛和水分子离开PdL-Pd(II)-OH复合物,完成整个反应过程。
第三步:催化剂再生在第二步的反应过程中,PdL-Pd(II)-OH复合物的活性中心会被消耗殆尽,因此需要进行催化剂的再生。
此时,可以将反应混合物过滤掉固体杂质,然后将滤液加入到另一个反应器中。
在这个反应器中,再次加入适量的Pd(OAc)2·H2O和溶剂(如甲醇、乙醇等),并进行加热。
乙烯配位催化氧化制乙醛工艺的3步

乙烯配位催化氧化制乙醛工艺的3步乙醛是一种重要的有机物质,它用于制造各种化学制品,如染料、香料、溶剂、聚酯纤维等。
经典的乙醛合成工艺大多数需要使用受限的烃作为原料,这种工艺通常衍生出大量的废气。
因此,寻找一种高效、低污染的乙醛合成工艺十分重要。
近年来,乙烯配位催化氧化制备乙醛的工艺受到了广泛关注。
该工艺利用乙烯作为原料,在温和的条件下,使用金属配位催化剂,将乙烯氧化成乙醛,从而解决了传统工艺使用烃作为原料所带来的污染问题。
乙烯配位催化氧化制乙醛工艺一般包括三个步骤:第一步,将乙烯分解并进行配位催化反应,形成甲醛和乙烯氧酰基(VE)。
在此反应中,铁-咪唑衍生物作为配位催化剂,在一定的温度、压力和溶剂的作用下,反应激活乙烯的C-H键,使其与配位催化剂形成配位关系,生成VE中间产物。
第二步,将VE反应生成乙醛和氢氧化物,其原理是在碱性条件下,通过VE的再氧化反应,将VE转化为乙醛和氢氧化物。
第三步,将乙醛进行精馏分离,将乙醛从氢氧化物中完全分离出来,最终得到纯度较高的乙醛产品。
乙烯配位催化氧化制乙醛工艺作为一种新的乙醛合成工艺,具有许多优点,其中最重要的一点是:1.它可以有效地降低乙醛合成工艺带来的环境污染;2.该工艺简单,操作方便;3.它在温和条件下,可以获得高度纯度的乙醛产品,并且能够产生较少的废气和废水排放;4.该工艺不仅可以用于乙烯氧化,还可以用于其他烃化合物的配位催化氧化,因此有很大的潜力。
然而,乙烯配位催化氧化法也有一些缺点,其中最明显的是:1.在反应过程中,可能会产生杂质,而这些杂质可能会影响乙醛产品的质量;2.乙烯配位催化剂的生产和使用成本较高,而其他工艺的费用较低;3.由于乙烯配位催化剂的化学稳定性,其使用周期相对较短;4.反应条件要求比较严格,例如温度、压力等。
从上述各种优缺点来看,乙烯配位催化氧化法制备乙醛的工艺有着明显的优势,特别是它在降低环境污染方面表现出色。
因此,乙烯配位催化氧化法制备乙醛的工艺有望在现有的乙醛合成工艺中得到广泛应用。
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*****课程设计课程名称化工工艺课设专业班级学生姓名班级序号指导教师实验时间目录1.综述 (1)1.1产品性能介绍 (1)1.2产品需求 (1)1.3生产方法 (2)1.3.1乙炔水化法 (2)1.3.2乙醇氧化法 (4)1.3.3烷烃直接氧化法 (5)1.4流程叙述 (7)1.4.1反应岗位 (7)1.4.2精馏岗位 (8)1.4.3再生岗位 (9)2设计工艺计算 (10)2.1原材料和成品的技术规格 (10)2.1.1原材料 (10)2.1.2成品 (10)2.1.3生产指标 (11)2.1.4生产规模 (11)2.1.5原料来源 (11)2.1.6生产制度 (11)2.2物料衡算 (11)2.2.1基础计算 (11)2.1.2冷凝器的物料衡算 (14)2.2热量衡算 (17)2.2.1.反应热 (17)2.2.2凝器热量衡算 (18)2.3 设备计算 (20)2.3.1基础数据 (20)2.3.2纯醛冷凝器设备计算 (20)4.冷凝器设备CAD (21)4.1装配图 (22)4.2附件及剖面图 (23)4.3工艺流程图 (24)参考文献 (25)附录 (26)乙烯催化氧化生成乙醛工艺设计1.综述1.1产品性能介绍乙醛(acetaldehyde)是一种醛,又名醋醛,无色易流动液体,有刺激性气味。
熔点-121℃,沸点20.8℃,相对密度小于1。
可与水和乙醇等一些有机物质互溶。
易燃易挥发,蒸气与空气能形成爆炸性混合物,爆炸极限 4.0%~57.0%(体积)。
天然存在于圆柚、梨子、苹果、覆盆子、草莓、菠萝、干酪、咖啡、橙汁、朗姆酒中。
具有辛辣、醚样气味,稀释后具有果香、咖啡香、酒香、青香。
乙醛也是一种重要的烃类衍生物,在合成工业上也是一种重要的中间体,其本身几乎没有直接的用途,完全取决于市场对它的下游产品的需求及下游产品对生产路线的选择,主要用于醋酸、醋酐、醋酸乙烯等重要的基本有机化工产品。
但是随着科技的发展,原来完全以乙醛为原料的化工产品(如醋酸)可能会改变原料路线和生产方法,乙醛下游产品的市场也会发生变化,乙醛下游产品的开发会出现一些全新的产品。
1.2产品需求国乙醛生产方法有乙烯氧化法、乙醇氧化法和乙炔氧化,法烷烃直接氧化四种技术路线。
生产的乙醛绝大多数都用于生产醋酸的原料,只有少量用于生产季戊四醇、醋酐、丁醇、丁酸、过氧醋酸等产品。
可以说国乙醛的下游产品在某种意义上说就是乙醛经醋酸而生产的下游产品。
据1994年出版的《中国化学工业统计信息》报道,1993年吉化公司等12家的乙醛产量为26.7万吨,估计国总生产能力可达到30多万吨。
然而总体来说我国醋酸生产装置数量多,装置能力小,据1993年统计,我国醋酸的总生产能力为47.26万吨,1992年产量为44.37万吨,其中乙烯法约占64%,酒精法约占33%,乙炔法约占3.2%。
但由于醋酸下游产品的需求量巨大,有人预计今后几十年我国醋酸市场将日趋紧俏,因而改进装置提高乙醛生产能力,从而增大醋酸产量以成当务之急。
另外,以乙醛为原料生产其它产品的工艺在我国仍为得到较大发展,如国已生产的乙醛下游产品,除了醋酸系列产品外,还有季戊四醇、丁烯醛、丁酸、三氧乙醛等产品,但相对来看产量很少。
在我国,季戊四醇的乙醛消耗量占第二位,但产量和装置能力都较低。
1992年季戊四醇的实际产量为13243吨,耗乙醛约为5300吨,只占乙醛总产量的1.7%。
但是可以预计随着该类产品的走俏,作为原料的乙醛需求量越来越大[1]。
1.3生产方法乙醛的生产有三种,分别是乙炔水化法、乙醇氧化法、乙烯络合氧化法。
1.3.1乙炔水化法在高汞离子或磷酸钙存在下,乙炔与水进行加成反应即生成乙醛。
反应式为:CHO(l)CH O(l)H CH(g)CH 32→+= (1)乙炔水合法生产乙醛是一种古老的方法,我国目前基本没有用此法生产乙醛。
该法分为汞法和非汞法两种,汞法生产一吨乙醛要消耗0.8公斤金属汞,汞蒸汽会逸出会严重危害身体健康,污染环境。
因此以前一般都用非汞法,是以可、磷酸钙为催化剂,并且以天然气乙炔为原料,采用多层塔式固定床反应器,但方法的催化剂中的镉剧毒,且强度差,消耗高,生产成本高。
乙炔水合法不需要贵金属把催化剂和制氧设备及种耐酸材料,生产规模可大可小,在有天然气或煤炭和水电资源的地区因地制宜地采用乙炔水合法生产乙醛在技术经济上仍然站得住。
1.德国方法是被广泛采用的方法,其反应基本上是在常压及90~100℃的温度下进行。
在此过程中,除乙炔水合生成乙醛外,不可避免地还有一些副产物伴生。
其中特别需要加以控制,否则将会影响乙醛产率的是乙醛氧化成乙酸及乙醛精合(继而脱水)成丁烯醛(及树脂状物)。
这一方法存在一些缺点,主要有:(1)在反应过程中使用大量的乙炔进行循环,一方面易使催化剂中毒,另方面有可能增加乙炔及乙醛的揖失;(2)反应放出的热量为乙醛、乙炔及水蒸汽等移出反应系杭而散失,在提汉晨乙醛时又再施以大量热能进行精韶;(3)如果乙醛的精馏于常压下进行,Rlj 还需要冷冻冷凝;(4)流程相当复杂。
2.窒素方法为克服德国方法存在的缺点,才研究成功井发展了窒素方概这一方法乃基于下列事实:(1)乙炔水合是一剧烈的放热反应,生成每克分子乙醛其反应热为3.37千卡。
(2)由于乙醛一水的二元混合物的汽液祖成分布很竟,因此用蛟小的迥流此郎可借精貂而分离之。
这就表明,用蛟少的热量良p能达到乙醛提浪的目的。
窒素方法的工艺流程如图所示。
图一窒素方法的工艺流程图1-反应塔;2-洗涤塔;3-闪蒸器;4-分凝塔;5-精馏塔;6-冷凝器;7-受器。
将适量乙炔通入盛有催化溶液的反应塔中进行反应,反应温度为68~73℃,反应压力为1.4~1.5公斤/厘米。
在此条件下,乙炔基本上完全转化。
乙炔中含有的少许惰性气体通过洗涤塔进行洗涤后,散逸于大气中。
反应所用的催化溶液耀洗滁塔而于反应塔的上部加入。
含有1.5~2%乙醛的催化溶液,即所谓母液进入闪蒸器,在此借真空及母液的显热而急闪蒸发,逸出的蒸气中含有70%(以重量舒)的乙醛。
已被分离掉60%乙醛而温度低于反应温度5℃的母液,重新返回反应塔,以便循环利用。
从闪蒸器出来的蒸气进入分凝塔中,部份水被冷凝,同时蒸气的温度降至35℃。
这时蒸气中乙醛的含量提高到86%。
离开分凝塔的蒸气经加压至2.5公斤/厘米2,后进入精馏塔。
借蒸气本身的潜热及压缩产生的热量作为精馏操作的热源。
由于乙醛与水易于分离,精馏时所需回流比不大,故并不再需要外界供热。
此外,由于精馏系统在2.5公斤/厘米2的压力下进行,这时,乙醛的液化温度为45℃,故其冷凝用普通冷却永即能实现之。
总括起来,窒素方法具有下列优点:(1)不使用过量乙炔,故取消了乙炔的循环操作;(2)反应温度低,故副反应少,产率高;(3)借真空急闪蒸发及加压精馏,使反应热先移出而后再利用;(4)操作中不用冷冻冷凝;(5)流程筒单,设备少,乙炔不循环,故乙炔的机械及操作损失小。
当然亦存在一些问题:由于温度低,又不用过量乙炔,故反应速度较慢,为弥补这一缺点,就必须设计较大的反应装置。
1.3.2乙醇氧化法该反应是在铜—锌—铬为催化剂,温度为310℃下氧化制得。
反应式如下O 2H CHO 2CH O OH CH 2CH 23加热Cu,223+−−→−+ (2)乙醇氧化或脱氢制乙醛工艺都是传统的乙醛生产方法。
经典的乙醇氧化法占多数,它是采用银催化剂,反应温度为550~580℃,单程收率70~75%,选择性95%左右,乙醇单耗为1.1~1.28吨/乙醛。
乙醇氧化是强放热反应,避免乙醛在高温下发生分解和能量回收是目前乙醛生产的重要关键之一。
从化学反应可看出,铜—锌—铬催化体系的乙醇脱氢制乙醛工艺,反应温度低(310℃以下),乙醛不易发生热分解,乙醛收率比氧化法高,同时付产有经济价值的氢。
A.M.Eopucom 等推荐用含78~86(重量%)氧化铜和21~14(重量%)氧化铬组成的铬酸铜为催化剂。
反应温度在260~320℃,压力在1.1~1.5大气压,原料体积连率3~9/时条件下脱氢。
采用Φ32毫米的脱氢反应管,装有120毫升铬酸铜催化剂,生产能力为1800~2000克/升催化剂·时。
Φ57x2.5毫米的脱氢反应管总共有250根,装有880升催化剂,生产能力为465~520克/升催化剂·时。
在稳定操作条件下,催化剂使用了7797~9049时。
R.M.Moorijanl 共试制了15种负载型催化剂,并测定了它们的活性、选择性和寿命。
所用载体分别为磁器粘士、硅胶、硅藻土、泡砂石、合成滤石、玻璃沙、原砂等。
催化剂有效成份为铜,助催化剂为镍或铬。
1.3.3烷烃直接氧化法本设计采用第三种方法即乙烯络合氧化法,本工段选用一段法直接氧化成乙醛,其反应原理如下为:总反应式为:CHO CH O 21H C 3CuCl ,PdCl 24222−−−−−→−+(3) 事实上,该反应是通过几个反应步骤进行的:毅化反应:2HCl Pd CHO CH O H PdCl H C 32242++−→−++ (4)金属氧化反应:CuCl 2PdCl 2CuCl Pd 2O H 22+−−→−+ (5)H2O 2CuCl 221HCl 22CuCl 2+−→−++O (6) 在这个反应中,按照生成乙醛数量,氯化铜按化学当量被还原为氯化亚铜。
在较低浓度时,氯化亚铜以二氯络合物形式存在于溶液中,在强烈还原时,能使氯化亚铜沉淀,溶液氯离子浓度低时,氯化亚铜也易沉淀。
生成的氯化亚铜在酸性溶液中用空气或氧气容易重新氧化为氯化铜。
由于CuCl2,CuCl 和PdCl2等均参与反应,且反应前后基本没有变化,所以共形成催化剂。
选择适当的操作条件,温度与压力,催化剂组成和乙烯——氧气混合组成等,使金属氧化反应速度和碳化反应速度趋于一致,即可保证总反应(1)得以连续进行,达到稳产高产的目的。
本反应副产物很少,选择性二般为95%左右,主要副产品是醋酸、草酸、巴豆醛、二氧化碳和微量的气态氯代烃以及不溶性褐色残渣〔高聚物)等[2]。
工业上乙烯氧化是在液相催化剂水溶液中进行的。
液相反应有下列二种方式:1. 一段法特点是:羰基反应与催化剂再生反应在同一反应器同时进行,保持催化剂的一定氧化度。
(见下图)图二一段法工艺流程图循环气体与乙烯被引入充满催化剂溶液的垂直反应器,纯氧亦同时引入反应器的底部。
反应在微压下进行(约3大气压),反应温度为120℃。
反应热由部分水的蒸发热移去。
被蒸发的水必须予以补充,以保持恒量的催化剂溶液。
气体反应混合物(蒸汽、未反应的乙烯和反应产物)引入洗涤分离塔,利用水淋洒以吸收乙醛。
脱尽乙醛的气体循环返回反应塔。
其中一部分气体放空,以保持其惰性气体含量恒定在一定困之。