乙醛氧化制醋酸的基本原理
制作醋酸的原理

制作醋酸的原理
醋酸是一种有机化合物,化学式为CH3COOH。
它是由醇和氧化剂反应得到的酸。
制作醋酸的原理是通过氧化乙醇来生成醋酸。
下面是一种常见的制备醋酸的方法:
首先,将乙醇与空气中的氧气进行反应。
这个步骤需要存在催化剂,常用的催化剂有铑、钯或镍催化剂。
催化剂能够加速反应速率,使得反应更加高效。
反应中,乙醇分子的氧化部分将失去氢原子,形成乙醛。
乙醇分子的其他部分将氧化成为含有一个碳-碳双键和一个羧基的
乙烯醇醛。
这种乙烯醇醛分子在空气中进一步进行氧化,形成醋酸。
然后,需要对乙醛和乙烯醇醛进行进一步的反应,将它们转化为醋酸。
这个步骤需要使用醋酸杆菌或其他酸性催化剂(如硫酸)。
催化剂会加速反应速率,使得反应更加高效。
最后,经过一系列的反应,乙醛和乙烯醇醛将逐渐转化为醋酸。
这种制备醋酸的方法叫做氧化乙醇法,是一种化学合成的过程。
通过这个方法,可以高效地制备醋酸,用作化学品或食品添加剂等。
乙醛氧化制醋酸生产技术

该过程通常在催化剂存在下进 行,以促进反应的进行
乙醛和氧气是反应的主要原料, 而醋酸是最终产物
乙醛氧化制醋酸是一种重要的 有机合成方法,广泛应用于化 工生产中
乙醛氧化制醋酸的重要性
乙醛氧化制醋酸是重要的化工生 产过程
乙醛氧化制醋酸对于提高产品质 量、降低成本具有重要意义
设备运行过程中要定期检查,及 时发现并处理潜在的安全隐患
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生产过程中要严格控制反应温度、 压力、流量等参数,确保反应稳 定进行
生产现场要保持整洁,严禁烟火, 防止意外事故发生
危险源识别与控制
危险源识别:对生产过程中可能存在的 危险源进行识别,包括乙醛、氧气、醋 酸等化学物质以及设备、管道等物理因 素
07
乙醛氧醋酸的市场需求 乙醛氧化制醋酸的市场规模 乙醛氧化制醋酸的市场增长趋势 乙醛氧化制醋酸的市场前景预测
竞争格局与发展趋势
乙醛氧化制醋酸的市场规模 竞争格局:主要生产商、市场份额、技术水平 发展趋势:政策法规、市场需求、技术创新、环保要求
反应条件
反应温度:通常 为100-150℃
反应压力:一般 为常压或微负压
催化剂:通常使 用酸性催化剂如 硫酸或磷酸
氧化剂:通常使 用氧气或空气作 为氧化剂
催化剂
种类:金属催化剂和非金属催化剂 作用:提高反应速率和选择性 选择依据:根据反应类型和目标产物 制备方法:沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法等
生产流程
冷凝器、冷却器等辅助设备:用于控 制反应温度和物料流动
吸收塔:用于吸收反应过程中产生的尾 气,防止污染环境
输送泵、阀门等管道设备:用于物料 的输送和管道控制
乙醛氧化制醋酸的基本原理

乙醛氧化制醋酸的基本原理1、乙醛氧化制醋酸基本原理一、反应方程式:乙醛首先氧化成过氧醋酸,而过氧醋酸很不稳定,在醋酸锰的催化下发生分解,同时使另一分子的乙醛氧化,生成二分子醋酸。
氧化反应是放热反应。
CH3CHO+O2CH3COOOH〔1〕CH3COOOH+CH3CHO2CH3COOH〔2〕在氧化塔内,还进行以下副反应:CH3COOOHCH3OH+CO2〔3〕CH3OH+O2HCOOH+H2O〔4〕CH3COOOH+CH3COOHCH3COOCH3+CO2+H2O〔5〕CH3OH+CH3COOHCH3COOCH3+H2O(6)CH3CHOCH4+CO(7)CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H 5+H2O(8)CH3CH2OH+HCOOHHCOOC2H5+H2(9)3CH3CHO+3O2HCO2、OH+CH3COOH+CO2+H2O(10)2CH3CHO+5O24CO2+4H2O(11)3CH3CHO+O2CH3CH(OCOCH3) 2+H2O(12)2CH3COOHCH3COCH3+CO2+H2O(13)CH3COOHCH4+CO2(14)乙醛氧化制醋酸的反应机理一般认为可以用自由基的连锁反应机理来进行解释。
常温下乙醛就可以自动地以很慢的速度吸收空气中的氧而被氧化生成过氧醋酸。
二、反应条件对化学反应的影响:1、物系相态:氧化过程可以在气相中进行,也可以在也相中进行。
在气相状态下,乙醛和氧气或空气相混合,氧化反应极易进行,而不必使用催化剂。
但是由于空气密度小、热容小、导热系数小,乙醛氧化反应放出的大量热量极难排出,系统温度难以掌握,造成恶性爆炸事故。
因此气相氧化过程没 3、有得到实际应用。
工业上实际使用的液相过程,向装有乙醛的醋酸溶液的氧化塔中通入氧气或空气,氧气首先扩大到液相,再被乙醛所吸收,借催化剂的作用使乙醛氧化为醋酸。
由于液体的密度较大,热容量也大,传热速率高,热量很简单通过冷却管由工业水带走,不易产生局部过热,反应温度能有效地加以掌握,确保安全生产。
大化实验报告醋酸

一、实验目的1. 学习醋酸的性质及其制备方法;2. 掌握实验室制备醋酸的操作技能;3. 了解醋酸在不同条件下的应用。
二、实验原理醋酸,又称乙酸,化学式为CH3COOH,是一种有机酸,广泛存在于自然界中。
实验室制备醋酸的方法主要有两种:酯的水解和乙醛的氧化。
1. 酯的水解:在酸性条件下,酯与水发生水解反应,生成醇和酸。
以乙酸乙酯为例,其水解反应方程式为:CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH + C2H5OH2. 乙醛的氧化:乙醛在氧化剂的作用下,可被氧化为醋酸。
以高锰酸钾为例,其氧化反应方程式为:3CH3CHO + 2KMnO4 + 4H2SO4 → 3CH3COOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O三、实验器材与试剂1. 实验器材:烧杯、试管、酒精灯、石棉网、玻璃棒、滴定管、移液管、pH试纸等;2. 试剂:乙酸乙酯、硫酸、高锰酸钾、蒸馏水、酚酞指示剂、氢氧化钠标准溶液等。
四、实验步骤1. 酯的水解制备醋酸(1)取一定量的乙酸乙酯,加入适量的硫酸,搅拌均匀;(2)将混合液加热至沸腾,持续加热5-10分钟;(3)停止加热,待混合液冷却后,加入适量的蒸馏水,搅拌均匀;(4)用酚酞指示剂检测溶液的pH值,当pH值达到8-9时,表示醋酸已生成;(5)将溶液过滤,收集滤液,即得醋酸。
2. 乙醛的氧化制备醋酸(1)取一定量的乙醛,加入适量的高锰酸钾,搅拌均匀;(2)将混合液加热至沸腾,持续加热5-10分钟;(3)停止加热,待混合液冷却后,加入适量的蒸馏水,搅拌均匀;(4)用酚酞指示剂检测溶液的pH值,当pH值达到8-9时,表示醋酸已生成;(5)将溶液过滤,收集滤液,即得醋酸。
五、实验结果与分析1. 酯的水解制备醋酸实验结果显示,通过酯的水解方法制备的醋酸,其纯度较高,且制备过程简单、易操作。
2. 乙醛的氧化制备醋酸实验结果显示,通过乙醛的氧化方法制备的醋酸,其纯度略低于酯的水解方法,但制备过程相对简单,且乙醛资源丰富,成本低廉。
醋酸菌生成醋酸的原理是

醋酸菌生成醋酸的原理是
醋酸菌是一种广泛存在于自然界中的细菌,具有将酒精转化为醋酸的能力。
醋酸菌能够在缺氧的环境下以酒精为唯一碳源,并利用氧气氧化酒精为醋酸。
醋酸菌通过内源性生物合成途径合成醋酸。
醋酸菌中的醋酸合成途径主要是乙醇的氧化途径。
在这个途径中,乙醇首先被氧化成乙醛,然后乙醛再被氧化成醋酸。
醋酸合成途径的反应过程如下:
乙醇+O2 鸟氧化酶醋醛+H2O2
醋醛+O2 醋酸合成酶醋酸+H2O
醋酸菌所生成的醋酸是一种无色液体,在酸性和温度适宜的条件下具有很高的稳定性。
醋酸无毒、无臭,还具有一定的杀菌作用,因此被广泛应用于食品、医药、化工等行业。
醋酸菌生成醋酸的原理可以归结为:醋酸菌利用氧气氧化酒精,将酒精转化为醋酸。
这个过程依赖于醋酸菌代谢途径中的鸟氧化酶和醋酸合成酶。
鸟氧化酶是醋酸菌利用氧气氧化酒精的重要酶类,它能够将酒精氧化为乙醛。
醋酸合成酶是将醋醛进一步氧化为醋酸,这个过程中酶的活性也很重要。
此外,醋酸菌的生长也对其生成醋酸的影响很大。
醋酸菌较适宜在温度为25-32、pH值约为4.0的条件下生长。
在适宜的温度和pH值下,醋酸菌能够快速繁殖并优化其代谢途径,从而提高醋酸产量。
总的来说,醋酸菌生成醋酸的原理是通过将乙醇氧化为乙醛,再将乙醛氧化为醋酸。
这个过程依赖于醋酸菌代谢途径中的鸟氧化酶和醋酸合成酶。
醋酸菌的生长条件也对其生成醋酸的影响很大,适宜的温度和pH值等条件有利于醋酸产生的过程。
乙醛氧化制醋酸的基本原理

乙醛氧化制醋酸的基本原理乙醛氧化制醋酸基本原理一、反应方程式:乙醛首先氧化成过氧醋酸,而过氧醋酸很不稳定,在醋酸锰的催化下发生分解,同时使另一分子的乙醛氧化,生成二分子醋酸。
氧化反应是放热反应。
CH3CHO+O2 CH3COOOH (1)CH3COOOH+CH3CHO 2CH3COOH (2)在氧化塔内,还进行下列副反应:CH3COOOH CH3OH+CO2(3)CH3OH+O2 HCOOH+H2O (4)CH3COOOH+ CH3COOH CH3COOCH3+CO2+H2O (5)CH3OH+ CH3COOH CH3COOCH3+H2O (6)CH3CHO CH4+CO (7)CH3CH2OH+ CH3COOH CH3COOC2H5+H2O (8)CH3CH2OH+ HCOOH HCOOC2H5+H2(9)3CH3CHO+3O2 HCOOH+ CH3COOH+CO2+H2O (10)2CH3CHO+5O2 4CO2+4H2O (11)3CH3CHO+O2CH3CH(OCOCH3)2+H2O (12)氧发生反应生成1mol醋酸。
CH3CHO + 1/2O2 CH3COOH44.05 16 60.051000 XX=1000*16/44.05=363.2kg即每1000kg乙醛需耗363.2kg纯氧(254.3Nm3)。
在实际生产中,通常采取氧气稍微过量,以提高乙醛的利用率。
使用纯氧氧化的装置,一般氧气过量5-10%,使用空气氧化的装置过量还要大些。
但氧气过多也是有害的。
一方面增加气相反应的危险性,因为气相中含醛超过40%,含氧超过3%就有爆炸危险。
另一方面造成乙醛深度氧化,使甲酸增多,影响产品质量,给后处理带来困难。
另外由于每个副反应几乎都伴有水的生成,使氧化液中总酸含量下降,水分含量升高,催化剂活性下降,从而影响氧的吸收。
在生产中,一旦醛氧比失控,要恢复正常是需要一个很长的过程。
因此,实际操作时要根据中间分析结果严格控制醛氧配比。
乙醛氧化醋酸实验报告

一、实验目的1. 掌握乙醛氧化制醋酸的反应原理及实验操作方法;2. 了解乙醛氧化制醋酸过程中的影响因素;3. 学习如何从实验结果中得出结论。
二、实验原理乙醛氧化制醋酸是一种有机合成反应,其主要反应式如下:CH3CHO + 1/2O2 → CH3COOH在催化剂(如醋酸锰)的作用下,乙醛与氧气反应生成醋酸。
本实验采用常压下加热的方法,通过控制反应条件,使乙醛充分氧化生成醋酸。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:反应瓶、冷凝管、锥形瓶、烧杯、温度计、搅拌器、酒精灯、秒表等;2. 试剂:乙醛、氧气、醋酸锰、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 准备实验装置:将反应瓶、冷凝管、锥形瓶等连接好,并检查装置的密封性;2. 配制反应溶液:将乙醛、醋酸锰和蒸馏水按一定比例混合,搅拌均匀;3. 加入氧气:开启氧气瓶,将氧气缓缓通入反应瓶中,保持一定的流速;4. 加热反应:开启酒精灯,对反应瓶进行加热,控制温度在适宜范围内;5. 观察反应现象:在反应过程中,注意观察溶液的颜色变化、气味等;6. 收集产物:反应结束后,关闭氧气瓶,停止加热,将反应瓶中的溶液倒入锥形瓶中;7. 分离产物:将锥形瓶中的溶液进行蒸馏,收集醋酸;8. 测定产物含量:采用气相色谱法或滴定法测定醋酸含量。
五、实验结果与分析1. 反应现象:在实验过程中,观察到溶液颜色由无色逐渐变为浅黄色,有刺激性气味产生;2. 产物收集:蒸馏后收集到一定量的液体,经检测为醋酸;3. 产物含量:根据气相色谱法或滴定法测定,产物中醋酸含量为95%。
六、结论1. 本实验成功实现了乙醛氧化制醋酸的反应,产物中醋酸含量较高;2. 通过控制反应条件,可以优化乙醛氧化制醋酸的反应过程,提高产物的纯度和收率;3. 乙醛氧化制醋酸实验操作简单,适合在实验室进行。
七、实验讨论1. 反应温度对乙醛氧化制醋酸反应的影响:实验结果表明,在一定范围内,提高反应温度有利于提高产物的收率和纯度;2. 反应时间对乙醛氧化制醋酸反应的影响:实验结果表明,在一定时间内,延长反应时间有利于提高产物的收率和纯度;3. 催化剂对乙醛氧化制醋酸反应的影响:实验结果表明,加入适量的催化剂可以提高产物的收率和纯度。
乙醛氧化法生产醋酸工艺流程

乙醛氧化法生产醋酸工艺流程一、乙醛氧化法生产醋酸的基本原理1.1 这乙醛氧化啊,就像是一场奇妙的化学变身秀。
乙醛,那可是个活跃的小分子,它和氧气一接触,就像干柴遇烈火一样,在特定的条件下开始发生反应。
这个反应不是简单的一加一等于二,而是经过一系列复杂的化学步骤,最终变成了醋酸。
1.2 从化学方程式看,就是2CH₃CHO + O₂→ 2CH₃COOH,这式子看起来简单,可实际过程那是相当复杂的。
就好比看着菜谱做菜,知道原料和成品,但做菜过程中的火候、调味等细节才是关键。
二、工艺流程的主要步骤2.1 原料准备阶段首先得有高质量的乙醛原料,这就像盖房子得有好砖头一样。
乙醛的纯度啊,那是相当重要的,如果乙醛不纯,就像在好米里掺了沙子,后续反应肯定会出问题。
而且,氧气的供应也得稳定可靠,不能时有时无,不然反应就没法好好进行,就像人呼吸,得均匀顺畅才行。
2.2 反应阶段把乙醛和氧气送进反应釜,这反应釜就像一个魔法厨房。
反应釜里的温度、压力等条件得严格控制。
温度高了,就像火太大把菜烧焦了,可能会产生一些副反应,生成乱七八糟的东西;温度低了,反应又像乌龟爬一样慢。
压力也得合适,压力不合适,反应就像没吃饱饭的人干活,有气无力的。
而且反应釜里通常还得加催化剂,这催化剂就像化学反应的小助手,能让反应更快更高效地进行,就像给汽车加了高性能的润滑油。
2.3 产物分离与提纯阶段反应完了得到的是混合产物,这里面有醋酸,还有没反应完的乙醛、水等杂质。
这就需要把醋酸从这些杂质里分离出来,就像从一堆杂物里挑出宝贝一样。
可以采用蒸馏的方法,根据不同物质的沸点不同,把醋酸蒸馏出来。
这就像把不同沸点的水和油分开一样,沸点低的先跑出来,沸点高的留在后面。
提纯后的醋酸还得检测质量,得符合标准才行,可不能滥竽充数。
三、工艺流程的注意事项3.1 安全方面这个生产过程中,安全可是重中之重。
乙醛是易燃易挥发的物质,就像个小炸弹一样。
所以整个生产车间得做好防火防爆措施,不能有一点马虎。
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乙醛氧化制醋酸基本原理一、反应方程式:乙醛首先氧化成过氧醋酸,而过氧醋酸很不稳定,在醋酸锰的催化下发生分解,同时使另一分子的乙醛氧化,生成二分子醋酸。
氧化反应是放热反应。
CH3CHO+O2 CH3COOOH (1)CH3COOOH+CH3CHO 2CH3COOH (2)在氧化塔内,还进行下列副反应:CH3COOOH CH3OH+CO2(3)CH3OH+O2 HCOOH+H2O (4)CH3COOOH+ CH3COOH CH3COOCH3+CO2+H2O (5)CH3OH+ CH3COOH CH3COOCH3+H2O (6) CH3CHO CH4+CO (7) CH3CH2OH+ CH3COOH CH3COOC2H5+H2O (8) CH3CH2OH+ HCOOH HCOOC2H5+H2 (9) 3CH3CHO+3O2 HCOOH+ CH3COOH+CO2+H2O (10) 2CH3CHO+5O2 4CO2+4H2O (11) 3CH3CHO+O2 CH3CH(OCOCH3)2+H2O (12) 2CH3COOH CH3COCH3+CO2+H2O (13) CH3COOH CH4+CO2 (14) 乙醛氧化制醋酸的反应机理一般认为可以用自由基的连锁反应机理来进行解释。
常温下乙醛就可以自动地以很慢的速度吸收空气中的氧而被氧化生成过氧醋酸。
二、反应条件对化学反应的影响:1、物系相态:氧化过程可以在气相中进行,也可以在也相中进行。
在气相状态下,乙醛和氧气或空气相混合,氧化反应极易进行,而不必使用催化剂。
但是由于空气密度小、热容小、导热系数小,乙醛氧化反应放出的大量热量极难排出,系统温度难以控制,造成恶性爆炸事故。
因而气相氧化过程没有得到实际应用。
工业上实际使用的液相过程,向装有乙醛的醋酸溶液的氧化塔中通入氧气或空气,氧气首先扩散到液相,再被乙醛所吸收,借催化剂的作用使乙醛氧化为醋酸。
由于液体的密度较大,热容量也大,传热速率高,热量很容易通过冷却管由工业水带走,不易产生局部过热,反应温度能有效地加以控制,确保安全生产。
2、催化剂:采用催化剂能使反应过程显著加速,特别是能加速过氧醋酸的分解。
这样可以避免过氧醋酸的积聚,消除爆炸性危险。
变价金属盐,如铁、钴、锰、镍、铜、铬的盐类均可作催化剂。
工业中常用醋酸锰作为乙醛氧化制醋酸的催化剂。
同时,国内对锰、钴、镍复合催化剂也进行了一定的研究工作。
另外一些重金属盐是负催化剂,它们的存在使反应速度减慢,比没有催化剂存在时还要慢。
按其反应速度的影响顺序排列如下:Bi Mg Zn Ba Sn Na Pb Zr Ce Pd Al Ca Ag Hg负催化剂活性递减在生产实践中,我们往往用观察氧化液的颜色变化来判断反应情况。
一般说来,二价锰是粉红色,三价锰和四价锰是棕褐色的。
所以,氧化液呈深色时,氧化反应良好;氧化液呈浅色时,氧化反应不佳;氧化液呈乳白色混浊时,催化剂严重中毒,氧化反应停止进行,此时气相中氧和乙醛的浓度都很高,很容易发生气相反应而引起爆炸,应特别加以注意。
醋酸锰用量不同,氧的吸收率也不同。
当醋酸锰用量0.05-0.063%时,氧的吸收率仅达93-94%,所以醋酸锰之用量最少应为乙醛用量的0.065%以上,最适合的加入量为乙醛质量的0.08-0.09%。
再增加醋酸锰的用量是不必要的,对反应没有好处,反而会增加醋酸锰的消耗,增加粗醋酸的粘度,增加清洗醋酸蒸发器的频率。
3、反应温度温度是乙醛氧化过程中一个重要的因素,氧化反应控制在适宜的温度下才能对反应速度、反应转化率和反应选择性有利。
温度过高使副反应加剧,甲酸含量升高,焦油状高沸物增多,尾气中CO2升高,造成原料单耗增高。
而且乙醛的气相分压增大,氧气吸收率降低,形成气相反应,极不安全。
当温度低于40℃时,氧化反应缓慢,过氧醋酸容易积累,产生爆炸性危险。
当温度低于20℃时,氧化反应就向生产乙醛单过氧醋酸的方向进行,对收率和安全都不利。
因此,氧化反应的正常温度控制在60-80℃为宜。
氧化塔的反应温度有三种分布方式。
一般来说,塔底由于乙醛浓度太高,新鲜锰的活性不高,温度略微低些有好处。
为了降低气相中乙醛的浓度,塔顶温度也不宜控制过高。
4、塔顶压力增加压力有如下好处:(1)对氧的扩散和吸收有利,特别是以空气为氧化剂的装置,能提高空气的利用率。
(2)能相对地降低乙醛、醋酸在气相的分压,使乙醛、醋酸在尾气中的浓度降低,提高乙醛转化率和氧的利用率。
(3)能提高设备生产能力。
压力太高也不好,设备费用和操作费用均随之增加。
另外,还会增加气相爆炸的可能性,因为可爆炸气体的爆炸性随压力增加而增加。
实际生产操作控制在0.05-0.25Mpa之间。
操作过程中,压力波动不易过频,因为压力波动会使氧气的停留时间发生变化,而对反应不利。
5、醛氧配比从乙醛氧化生成醋酸的反应式可知,理论上1mol乙醛和0.5mol 氧发生反应生成1mol醋酸。
CH3CHO + 1/2O2 CH3COOH44.05 16 60.051000 XX=1000*16/44.05=363.2kg即每1000kg乙醛需耗363.2kg纯氧(254.3Nm3)。
在实际生产中,通常采取氧气稍微过量,以提高乙醛的利用率。
使用纯氧氧化的装置,一般氧气过量5-10%,使用空气氧化的装置过量还要大些。
但氧气过多也是有害的。
一方面增加气相反应的危险性,因为气相中含醛超过40%,含氧超过3%就有爆炸危险。
另一方面造成乙醛深度氧化,使甲酸增多,影响产品质量,给后处理带来困难。
另外由于每个副反应几乎都伴有水的生成,使氧化液中总酸含量下降,水分含量升高,催化剂活性下降,从而影响氧的吸收。
在生产中,一旦醛氧比失控,要恢复正常是需要一个很长的过程。
因此,实际操作时要根据中间分析结果严格控制醛氧配比。
值得一提的是,这里所说的醛氧配比是指纯氧,在比值不变的情况下,由于氧气中氧含量波动实际上改变了醛氧配比。
在实际操作中,还要及时注意氧气的氧含量,以便求得正确的醛氧配比。
6、气体分配实际生产中,氧气或空气是分段进入氧化塔。
内冷式氧化塔分4-5节进塔,外冷式氧化塔分2-3节进塔。
塔内乙醛浓度是由下数第一节开始逐渐递减的,因而产生了第一节进氧量大于其他各节进氧量的分配方案。
但是,对于采用新鲜锰的流程,进入氧化塔的是Mn++,尚无催化能力。
第一节进氧量过大,就容易进行无催化的不定向氧化反应,导致副反应加剧,而影响收率。
同时,氧气分布除了考虑传质因素之外,还要考虑传热因素。
因为氧化反应是一个放热过程,进氧量过于集中容易造成局部过热,同样加剧副反应。
因此,氧气分布以均匀为宜。
第一节在催化剂尚未活动时,进氧量稍微小一点;末节乙醛浓度很低,进氧量也不宜太大。
7、原料纯度对氧化反应有害的杂质有水、氯及铋、镁、锌、钡、锡、钠、铅、汞等金属离子。
水与催化剂作用生成无活性的过氧化锰水合物,使催化剂中毒。
原料乙醛中含水量应小于0.4%。
当氧化液中含水量达4%时,氧化速度明显下降,冰点难以提高。
氧化液中的水主要来源于:氧气(或空气)夹带的水;副反应生成的水;设备泄漏渗透的水。
要降低氧化液的含水量,要从设备、工艺、操作上去控制水源。
尤其是使用循环锰催化剂时,其活性高,遇水中毒的严重性就越大。
原料乙醛中如有氯离子,能使乙醛局部聚合变成三聚乙醛或四聚乙醛。
三聚乙醛或四聚乙醛是不能起氧化反应,在酸性介质中受热后即分解成乙醛进入气相,在气相与氧气反应酿成爆炸性事故。
乙醛贮存时间过长也会部分聚合而阻碍氧化反应,一般规程规定,乙醛在低温情况下贮存不能超过一个星期。
铋、镁、锌、钡、锡、钠、铅、汞等金属离子是负性很强的负催化剂,它能抑制过氧醋酸的生气,对反应很不利。
即使少量的这些离子存在,对反应速度有显著影响。
原料乙醛中的酒精,可与醋酸反应生成醋酸乙酯,这样既损失了酒精,又损失了醋酸,还增加了分馏上的困难。
一般原料乙醛含量应控制在99%以上。
醋酸锰中常含有少量的氯离子和硫酸根离子,它们的存在对氧化反应不利,应注意控制。
空气中夹带的机油会粘在催化剂表面,使其失活。
采用空气氧化流程时,应注意除油、除水工作。
8、氧化介质氧化液的主要组成是醋酸、乙醛、醋酸锰、过氧醋酸、氧气以及由原料带入和副反应所产生的水、甲酸、醋酸甲酯等等。
其主要组份醋酸和乙醛随塔的高度而变化。
塔底氧化液中醋酸含量约85%左右,乙醛含量约10%。
随着氧化反应进行,醋酸浓度不断递增,乙醛浓度则相应递减。
氧化液出口处醋酸含量控制在95-97%,乙醛0.5%左右,水分一般为1.5-2%。
9、气液接触乙醛氧化反应是气液相反应。
其过程是气相中的氧首先向气液相界面扩散,通过相界面再向液相中心扩散,在催化剂的作用下被乙醛吸收进行氧化反应。
氧的扩散和吸收对过程的影响很大,它与气液界面的搅动程度、气泡大小和氧气通过液柱的高度等因素有关。
气液相界面的搅动程度与通入氧气(或空气)的速度有关。
通气速度愈快,搅动愈强烈,气液接触面大而更新快,氧的吸收率就愈高。
但是通氧(或空气)的速度并非是可以无限增加的,因氧之吸收率与通氧速度之间不是呈简单的直线关系。
当超过一定速度时,气液之间无充分接触,氧的吸收率反而会下降。
此外,速度过大将会带出大量乙醛和醋酸,造成单耗上升,破坏正常操作。
分布板、分布管的孔径和开孔率与氧的吸收率成反比。
孔径小,开孔率低,可以形成较小的气泡和较高的喷射速度,增大气体表面积和对液体的搅动,有利于氧的吸收。
但过小时将会增加阻力,使供养(或空气)压力升高。
如果孔径过大,开孔率过高,不仅会造成气液接触不良,还会加大带出的醋酸量。
在一定的速度下,氧的吸收率与氧(或空气)通过液柱的高度成正比。
液柱高,接触时间增加,提高了吸收率。
同时气体的吸收溶解与压力有关,当气体通过液柱时,在液柱的作用下,促进了氧的溶解和吸收。
当液柱超过4m时,氧吸收率达97-98%,以后虽然继续增高液柱,但吸收率并无明显变化。
所以,氧气(或空气)进入氧化塔的位置应在液面4m以下。
10、空气氧化和氧气氧化空气和氧气都可以作为乙醛氧化成醋酸的氧化剂。
用空气作氧化剂时,大量氮气的存在,使气液接触面上形成很厚的气膜,阻碍了氧的扩散和吸收,降低了设备利用率;此外,大量氮气排放要带走乙醛,增加了乙醛的消耗。
当然,由于放空系统有大量氮气稀释,气相安全性好。
用氧气氧化,气流速度较小,气液界面的搅动也小,对传质有利。
一般控制氧气含量为95%左右,让5%的氮气参与搅动以求得良好的气液接触。
或者在氧气中掺入一定量的空气,均能达到强化气液接触的目的。
氧气氧化增加了空分装置,能耗较高。