甲醇羰基法制醋酸
醋酸生产—甲醇羰基化生产醋酸的反应原理和工艺参数
1968年，美国孟山都公司在高压法合成醋酸的基础上，研究开发出用铑取代钴的 催化剂，这种特殊的催化剂，可使反应压力从50 ～ 70MPa降低到3MPa，醋酸的 选择性可提高到99%以上。1970年实现了甲醇羰基化生产醋酸的工业化 。
本节课学习甲醇羰基化生产醋酸的反应原理和工艺参数。
由于这些副反应可被甲醇的平衡所控制，故一切中间产物都可以转化为醋酸，几乎没 有副产物的生成。以甲醇为基准，生成的醋酸选择性高达99%。
2、工艺参数
• ①反应温度 •温度升高，提高主反应速率； •温度过高，降低主反应选择性，副产物CH4和CO2明显增多。 •结合催化剂活性，甲醇羰基化反应最佳温度为175℃。一般控制在130℃～180℃。
2、工艺参数
甲醇羰基化反应对铑活性物种和碘化物的浓度均呈一级，与CO压力和甲醇浓度无关。
碘化物浓度越高，羰基化反应速率越快。
铑催化剂浓度越高，羰 基化反应速率越快。
实际生产中应高度重视 催化剂的稳定性，以降 低生产醋酸的成本。
催化剂 影响
水浓度越高，羰基化反 应速率下降。
反应温度越高，羰基化 反应速率越快。
1、反应原理
甲醇羰基合成制醋酸：放热反应
CH 3OH CO CH 3COOH 134.4kJ COOH CH3COOOH H2O
CH3COOOH HI CH3COOH CH3I
CH3I Rh CO2 I2 CH3Rh3CO2 I3 CH3Rh3CO2 I3 CO H2O CH3COOH Rh CO2 I2 HI
1、反应原理
副反应：
CH3COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + H2O 2CH3OH → CH3OCH3 + H2O CH3COOH → 2CO + 2H2 CH3OH → CO + 2H2 CO + H2O → CO2 + H2 CO + H2O → HCOOH CO + H2 → CH4 + H2O
甲醇羰基化生产醋酸技术分析
甲醇羰基化生产醋酸技术分析摘要：甲醇羰基化生产醋酸是一种重要的化学反应过程，该技术能够将甲醇与一氧化碳在催化剂的作用下转化为醋酸。
醋酸作为一种重要的化工原料，在化学工业中具有广泛的应用。
因此，研究甲醇羰基化生产醋酸技术具有重要的理论和实际意义。
通过对甲醇羰基化生产醋酸技术的分析，可以更好地理解该技术的基本原理和反应机制，为进一步优化反应条件和提高产醋酸的效率提供理论依据。
基于此，本文章对甲醇羰基化生产醋酸技术分析进行探讨，以供参考。
关键词：甲醇羰基化；生产醋酸技术；分析引言甲醇羰基化反应是一种重要的有机合成反应，通过甲醇与一氧化碳在催化剂的存在下发生羰基化反应，生成甲醇酸酯。
催化剂的选择、反应机理、反应条件和反应机理调控是实现该反应的关键因素。
该反应在有机合成领域具有广泛的应用前景。
1甲醇羰基化反应的技术原理甲醇羰基化反应的机理主要分为两步：羰基化和还原。
催化剂与一氧化碳发生配位作用，生成活性羰基化物种。
然后，甲醇与活性羰基化物种发生配位作用，生成甲醇配合物。
接着，甲醇分子发生氧化加成反应，失去一个氢原子，生成一个羰基化物种。
最后，羰基化物种与活性羰基化物种发生还原反应，生成甲醇酸酯。
甲醇酸酯在催化剂的作用下发生还原反应，生成甲醇和一氧化碳。
还原反应是甲醇羰基化反应中的副反应，会降低反应的选择性和产率。
甲醇羰基化反应的反应条件包括温度、压力、催化剂浓度、反应物比例等。
一般来说，较高的温度和压力有利于反应的进行，但也增加了副反应的可能性。
催化剂浓度和反应物比例对反应的选择性和产率有一定影响，需要根据具体反应体系进行优化。
2甲醇羰基化生产醋酸技术分析2.1催化剂选择催化剂的活性是选择的关键因素之一。
活性高的催化剂能够在较低的温度和压力下加速反应速率，从而降低能量耗费。
催化剂活性的评估可以通过实验和理论计算来确定。
不同的反应类型需要选择不同的催化剂。
例如，氧化反应通常需要选择金属氧化物作为催化剂，而加氢反应则需要选择贵金属催化剂。
甲醇羰基化反应制醋酸反应原理及工艺流程
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甲醇羰基化反应是一种重要的化工反应，用于制备醋酸。
甲醇羰基化制醋酸工艺流程
甲醇羰基化制醋酸工艺流程一、甲醇羰基化反应的基础。
咱得先了解一下这个反应的基本原理。
甲醇和一氧化碳在一定的条件下发生反应，就能生成醋酸啦。
这就像是一场神奇的化学魔术，两种物质一结合，就变成了另外一种有用的东西。
这个反应不是随随便便就能发生的，它需要合适的催化剂来帮忙。
就好比我们做事情，有时候自己力量不够，就需要朋友来搭把手一样。
二、催化剂的重要性。
说到这个催化剂啊，那可是这个工艺流程里的关键角色。
通常呢，铑基催化剂是比较常用的。
这个铑基催化剂就像是一个超级厉害的媒婆，把甲醇和一氧化碳拉到一起，让它们能够顺利地发生反应。
没有这个催化剂，甲醇和一氧化碳可能就只是两个互不相关的小分子，在那儿干瞪眼，就是不发生反应。
而且啊，这个催化剂的用量、活性之类的都得控制得很好，就像我们照顾小宠物一样，要精心呵护，稍有差池，整个反应可能就会出问题。
三、反应的条件设置。
反应条件也很重要哦。
温度和压力都得调整到合适的范围。
一般来说，这个反应需要在一定的高温和高压下进行。
高温就像是给这个反应注入了活力，让分子们运动得更快，更容易碰撞结合。
高压呢，就像是给这些分子们一个压力环境，让它们不得不靠得更近，这样反应就更容易发生了。
但是这个温度和压力也不能太过分啦，要是温度太高，可能会把分子们都热得晕头转向，产生一些不需要的副反应；压力太大，设备可能就受不了啦，就像我们人承受压力也有个限度一样。
四、反应装置的设计。
反应装置的设计也是很有讲究的。
要有专门的反应釜，这个反应釜得能够承受住反应的高温高压环境。
而且啊，在反应釜里，还得有合理的物料进出通道，就像我们房子要有门和窗户一样。
这样甲醇和一氧化碳能够顺利地进入反应釜，反应生成的醋酸也能够及时地被送出去。
在反应釜内部，还要考虑到物料的混合均匀程度，不能让有的地方反应很剧烈，有的地方却没什么反应，这就像我们煮东西，要让锅里的东西都受热均匀一样。
五、产物的分离和提纯。
反应完了之后，得到的可不仅仅是醋酸哦，还有一些其他的东西，这时候就需要进行产物的分离和提纯了。
甲醇羰基合成醋酸新工艺
一、前言1968年,Monsanto 公司首次报道了甲醇羰基合成醋酸新的催化剂体系,即羰基铑-碘催化剂。
因其具有高选择性和催化活性,且反应条件温和,区别于Basf 的“高压法”,被称之为“低压法”。
由于低压羰基化法具有显著的技术及经济优势,逐渐成为醋酸生产的主流技术。
该项技术的发明,是C 1化学的重大进展。
从低压羰基合成技术诞生至今,有很多重大的改进,但主要表现在催化剂体系方面,而工艺流程及控制系统等方面的改进则不是很大。
本文将就已工业化的催化剂体系及工艺流程进行讨论,并详细介绍北京泽华公司在这一领域所做的改进。
二、催化剂体系的改进1、传统Monsanto 工艺[1]羰基铑-碘催化剂体系以活性物种[Rh(CO2I 2]-为主催化剂,CH 3I 为助催化剂,在180℃,3MPa 下进行甲醇羰基化,该体系的时空产率为7-8mol (HAc /L ·h ,基于甲醇和CO 的收率分别达到了99%和85%。
反应体系必须保证水浓度在13%-15%左右,CO 分压>1MPa ,以保证铑催化剂的活性和稳定性。
基于该催化剂体系的工艺流程见下文图1。
1970年,以羰基铑-碘催化剂体系为核心的Monsanto 工艺在美国Texas 首次实现工业化,Mon -santo 公司建成了13.5万吨/年的生产装置。
1973年,Monsanto 公司开始出售技术许可;1986年,Mon -santo 公司将该项技术出售给BP 公司,经BP 公司进一步改进开发后,形成Monsanto/BP 工艺,向全球出售专利许可,目前,全世界有数十套装置采用该项技术。
尽管Monsanto 工艺取得了突破性进展,但仍有一些缺点,这也是后来其它工艺改进的方向:(1主催化剂铑价格昂贵;(2Rh(I催化剂活性物种不稳定,在CO 压力不足时易被氧化成Rh(III而从体系中沉淀出RhI 3;(3反应体系中必须维持较高的水浓度,造成后续分离能耗较高;(4碘化物的存在会严重腐蚀设备,必须采用昂贵的金属材料。
年产10万吨甲醇羰基化制醋酸工艺流程
年产10万吨甲醇羰基化制醋酸工艺流程1. 原料准备：甲醇和一氧化碳是制备醋酸的主要原料。
首先经过脱硫处理，去除其中的硫化物。
然后进入预处理设备，调整其比例，准备进入反应器。
2. 反应器反应：原料进入反应器，添加催化剂，进行甲醇和一氧化碳的羰基化反应，生成乙酸甲酯。
这是一个高温高压反应，需要严格控制反应条件，保证产物的质量和产率。
反应后得到混合物。
3. 分离精馏：通过精馏技术，将混合物进行分离，得到醋酸甲酯和未反应的甲醇和一氧化碳。
这些未反应物料可以循环利用，提高原料的利用率。
4. 气相吸附：将反应器废气中的有机物通过气相吸附装置进行吸附去除，以减少有机废气的排放对环境的影响。
5. 醋酸甲酯酯化：将得到的醋酸甲酯进行水解反应，生成醋酸和甲醇。
这一步是去除醋酸甲酯中的甲醇，以获得纯度更高的醋酸。
6. 精制产品：通过再次精馏和冷凝，得到高纯度的醋酸产品。
7. 产品储存：最后，将得到的醋酸产品储存至成品仓库，待包装和销售。
以上便是年产10万吨甲醇羰基化制醋酸的工艺流程。
在整个工艺过程中，需注意安全生产、环保等方面，确保产品质量和工艺稳定性。
很荣幸继续为您描述制备醋酸的工艺流程。
下面我们将详细说明剩余的步骤。
8. 废水处理：制备醋酸的生产过程中产生大量废水，其中包含有机废水和含有盐类化合物和杂质的废水。
废水处理是非常关键的部分，以确保环境不受污染，符合相关的排放标准。
废水通常需要经过中和、沉淀、过滤、生物处理等步骤，最终达到排放标准允许的水质。
9. 能源回收：在制备醋酸的工艺中，反应所需的热能和蒸汽通常会通过余热锅炉或热交换器进行回收和循环利用。
这有助于降低生产成本，节约能源资源，并减少对环境的影响。
10. 环保设施：在整个工艺流程中，应该配备相关的环保设施，包括废气处理装置、废水处理设施等，以符合国家环保法规要求，确保工厂的环保效益。
11. 运输和储存：醋酸是一种易燃易爆的化学品，因此在运输和储存过程中，必须符合相关的安全标准，包括适当的包装、标识和储存条件。
甲醇羰基化制备醋酸汇总
甲醇羰基化技术研究现状1. 低压甲醇羰化合成法国外研究进展1.1 Monsanto(孟山都)公司工艺碘化铑为催化剂，工艺条件温和(3.4 MPa)，收率较高(甲醇对醋酸选择性到达 99%以上)，生产成本低。
二十世纪八十年代以来，世界各国新建的醋酸装置基本上都已经采用了低压甲醇羰化合成法。
该法在经济上是具有较强的竞争力，目前，甲醇羰基化法(MC)已成为醋酸生产的主流技术，生产的醋酸己占到全球醋酸生产量的 65%以上。
缺点：铑的价格昂贵，铑回收系统费用较高，且步骤非常复杂。
改进工艺有：塞拉尼斯公司的 AO Plus工艺及 BP 公司的 Cativa 工艺，规模50万吨/年。
1.2 BP 公司 Cativa 工艺优点：由于铱的价格明显低于铑，所以在经济上更具竞争力；铱催化体系活性高于铑催化体系；反应副产物少。
该工艺于 1995 年末在 Sterling 公司 Texas 城装置实现工业化。
该装置经用新工艺改造后产能己从 28 万吨/年增加到 45 万吨/年。
1997 年第三季度，在位于韩国 Ulsan 的 BP/Samsung 合资装置用该工艺改造原有装置产能从21 万吨/年，提高到了35万吨/年。
此外，BP公司位于英格兰的甲醇羰基化制醋酸装置也于1998年改为用 Cativa 工艺，产能增加了10万吨/年。
2.低压甲醇羰化合成法国内研究进展：西南化工研究设计院进行了甲醇羰基合成醋酸有关技术方面的研发最终以产量为 20 万吨/年的醋酸工业装置工艺软件包完成设计。
该甲醇液相低压羰化合成醋酸的新工艺已向兖矿集团进行技术转让，建设了20万吨/年的醋酸装置。
表2-1. 中国典型羰基化生产醋酸主要生产厂的工艺情况3.工业化应用及投资情况3.1兖矿国泰化工有限公司兖矿集团为了调整产业结构，与美国国泰煤化控股有限公司合资建设的大型高科技煤化工企业，省重点工程、中国化工行业技术创新示范企业。
公司采用了煤、电、化多联产架构生产工艺，含有二项国家“863”课题及多项自主创新技术，投资总额50亿元，规划后续投资超过210亿元。
甲醇羰基化制备醋酸汇总
甲醇羰基化制备醋酸汇总概述醋酸是常用的有机溶剂和化学品，在工业生产和实验室研究中广泛应用。
其生产方法有很多种，其中甲醇羰基化制备醋酸是较为常见的一种工艺。
本文将对甲醇羰基化制备醋酸的概念、机理、影响因素及操作流程进行介绍和总结。
讲解概念甲醇羰基化制备醋酸是指通过将甲醇与一定量的一氧化碳在一定条件下加热反应生成醋酸的一种化学反应。
化学式为：CH3OH + CO → CH3COOH机理甲醇羰基化制备醋酸的反应机理比较复杂，主要包括甲醇的氧化、羰基化反应和醋酸的水解等过程。
其中，甲醇的氧化和羰基化反应是决定反应速率和反应效率的关键。
甲醇的氧化主要发生在催化剂的存在下，一氧化碳作为反应物进入反应体系后，在羰化催化剂作用下发生反应，生成乙酰过程中的稳定化物和醋酸化物，最终生成醋酸和水。
影响因素甲醇羰基化制备醋酸的反应速度和效率受多种因素影响，主要包括以下几个方面：1.催化剂的种类和用量：羰化催化剂类型和用量对反应的催化作用至关重要，催化剂种类包括钴催化剂、钼催化剂等。
2.反应温度和压力：反应温度和压力能直接影响反应速率。
反应温度和压力过低会导致反应速度慢，而过高则会产生一些副反应导致反应效率降低。
3.反应物比例：甲醇与一氧化碳的比例对反应速率和产物的选择性有直接影响。
比例过低或过高都会导致反应效率降低。
4.反应时间：反应时间也会影响反应效率，反应时间过短会造成产率较低，反应时间过长则会产生副反应。
操作流程1.准备甲醇、一氧化碳和催化剂，按照要求进行混合。
2.将混合物加热至反应温度，控制反应压力。
3.反应结束后将反应物进行分离和纯化，获取醋酸产物。
4.对反应产物进行分析和检测。
总结甲醇羰基化制备醋酸是一种应用广泛的化学反应，其反应机理和影响因素复杂多样，需要在实际操作中认真控制和细心注意，才能取得较好的反应效果和高产率。
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醋酸生产工艺
工业上合成醋酸的方法主要有①乙烯—乙醛—醋酸两步法②乙醇—乙醛—醋酸两步法③烷烃和轻质油氧化法④甲醇羰化法。
目前，甲醇低压羰基合成醋酸是世界上生产醋酸的主要生产方法。
甲醇羰基化法工业化生产醋酸技术的主要进展包括：BP公司的Cativa工艺、Celanese公司开发出的Celanses低水含量工艺、UOP/Chiyoda开发出的UOP/Chiyoda Acetica工艺、Haldor Topsoe 的合成气经甲醇/二甲醚生产醋酸新工艺、我国西南化工研究设计院开发的蒸发流程。
甲醇羰基化合成醋酸（MCA）的反应活化能非常高，必须在催化剂作用下才能实现，羰基化法生产乙酸的核心课题一直是高性能的催化体系及其相应的工艺技术的开发。
MCA的催化剂经历了三个发展阶段：①碘化钴催化剂（存在条件苛刻，选择性低）②铑基催化剂（较①反应条件温和，选择性高，但存在昂贵铑的流失和腐蚀严重的问题）③铱基催化剂（铱基催化剂的发展从非均相（如IrI3）到均相（如Ir4(CO)4）），考虑到醋酸及时产物又是溶剂的反应环境，最佳催化剂形态为醋酸铱（Cativa）。
工艺设备方面的发展：①鼓泡塔式反应器②双反应器串联工艺（第一反应器为普通带搅拌的釜式，第二反应器为泡罩塔式）③多种产品联产工艺④联合转换工艺
西南化工研究设计院开发的羰基合成醋酸工艺具有以下特点：
①转化率、选择性均很高，副产物少，三废排放少，产品质量好；接近或达到了世界先进水
平；
②由于采用了蒸发流程，使反应器的生产能力提高，能耗降低；
③反应条件温和，催化剂虽为贵金属，但稳定性增强，寿命长，用量减少；
④生产成本不高于其他任何一种羰基合成生产方法；
⑤工艺流程组织合理，易于控制，操作稳定可靠。
西南化工研究设计院甲醇低压法合成醋酸工艺主要包括CO造气和醋酸合成工段。
其中造气工段主要包括造气、预脱硫、压缩、脱硫脱碳工序。
醋酸工段合成主要包括合成、转化、蒸发、脱轻、脱水、提馏、脱烷、吸收再生、成品等工段。
尾气提纯CO工段主要是对醋酸装置的尾气进行处理。
甲醇低压羰基法合成醋酸的基本工艺流程如图一。
1-反应釜；2-冷凝器；3-蒸发器；4-脱轻塔；5-脱水塔；6-脱烷塔；7-成品他
图一甲醇低压羰基法合成醋酸简明工艺流程
甲醇由甲醇中间储槽经甲醇加料泵送至反应釜，精制CO由反应釜底部进入釜内CO分配管，在搅拌器的作用下，CO在溶液中扩散溶解。
在压力2.8~ 3.0 MPa 和温度185~ 195℃下，在铑催化剂、碘甲烷促进剂及碘化锂稳定剂的作用下，CO 与甲醇在反应釜内生成醋酸。
反应釜内未反应完的CO及N2、CH4等惰性气体，以及副反应生成的CO2和H2，经反应釜冷凝器冷却后进入冷凝液分离器。
含有大量碘甲烷、醋酸、醋酸甲酯等的冷凝液送回反应釜，冷却后的气体进入闪蒸罐，通过排出气体流量来控制反应釜内的CO分压。
反应釜内生成的醋酸及反应液，在闪蒸罐内降温减压闪蒸后形成气液两相。
含有铑催化剂的液体经催化剂循环泵送回反应釜，维持釜内催化剂浓度的稳定，同时也是移去反应热的重要手段。
含有醋酸、碘甲烷、碘化氢、水及醋酸甲酯等组分的气相去脱轻塔进行分离。
来自闪蒸罐气相物料中的碘化氢以及夹带的少量铑催化剂，在脱轻塔底部靠位差返回闪蒸罐；塔顶气相冷凝后，在塔顶回流罐内分离为轻、重两相，上层含有大量水和醋酸的轻相，一部分泵送到塔顶作为回流，另外一部分泵送到合成釜，下层含有大量甲基碘及少量醋酸及醋酸甲酯的重相直接泵送回合成釜；脱轻塔蒸馏得到的粗醋酸由塔侧第9#板取出，经脱水塔进料泵返回一部分到本塔第10#板，以维持第10#板下的液相负荷，另一部分粗醋酸送至脱水塔。
脱水塔塔顶气相被冷凝，在塔顶回流罐内分离为轻、重两相，上层含有大量水和醋酸的轻相，一部分泵送到塔顶作为回流，另外一部分泵送到合成釜;重相部分物流到脱烷塔，碘甲烷气相进入脱轻塔，塔底物流主要是高沸点的长链烷烃及其碘化物，一般焚烧处理。
所有工艺排放气送至吸收塔，经甲醇或醋酸吸收排放气中的碘甲烷，吸收富液泵送回系统，经过吸收后的气体排放至火炬焚烧放空。
甲醇低压羰基法控制难点及方案
合成反应控制难点及方案
甲醇进料控制
甲醇进料控制的难点：甲醇进料过程中，根据甲醇设定值来控制甲醇进入反应釜的量。
甲醇进料有2个来源：一是来自中间罐区的甲醇，二是来自吸收工序的甲醇。
在反应系统中，甲醇进料流量控制非常重要，它的稳定与否直接关系到整个系统的稳定性，一旦有波动，CO进料流量、热交换器的负荷、稀醋酸的流量、其他如催化剂等都要随之变化，否则不但反应过程波动大，控制困难，产品质量也会受到很大的影响，同时对下游工序也会产生连带影响。
对该问题的解决方法：为了保证甲醇进料流量的稳定，首先要保证甲醇流量的设定值不能突变，因此在系统中增加了对甲醇流量设定值变化率的限制，保证每次设定值增加或减少不超出某一范围；为了使得甲醇能够很好地得到利用，甲醇进料优先考虑来自吸收工序的甲醇，以中间罐区的甲醇作为补充。
所以，在系统中从吸收工序来的甲醇只进行计量，不加以控制，其甲醇全部用上，然后再通过调节来自中间罐区的甲醇流量，来保证总的甲醇进料流量不变；由于经脱水工序回流回的稀醋酸量必须与甲醇保持一定比率，因此，甲醇流量与稀醋酸回流量采用比值控制；同时为了保证后序工序的稳定操作，甲醇进料总流量与蒸发器进料之间形成比值控制，以保证蒸发工序能根据反应工序进行实时调整。
控制原理图如图2 所示。
图2 甲醇进料流量控制
反应釜温度控制
反应釜温度控制难点：为了保证反应釜内物料很好地进行反应，需反应釜出口物料的温度稳定。
但在反应过程中，不同的阶段产生不同的热量，系统必须采取适当的措施，保证出口物料温度的稳定。
因此反应釜温度的控制尤为重要。
针对该问题的解决方法：采用控制外循环换热器压力来控制出口物料的温度，形成串级控制。
由于外循环换热器工况不同，其热负荷不同，需要对蒸汽阀和冷凝水阀进行分程控制，根据负荷计算出两调节阀的CV值和选用的调节阀特性计算出分程点。
原理图如图3。
图3 反应釜出口压力调节。