|
二、设计（论文）主要研究的内容、技术路线、实施方案：
1、研究内容
（1）概述
（2）醋酸生产工艺的比较与确定
（3）物料衡算和热量衡算
（4）设备的选型与设计和管道尺寸设计
（5）设计内容总汇
（6）三废处理，安全生产及产品改进
（7）技术经济分析及其它
2、技术路线
概述→醋酸生产工艺的比较与确定→物料衡算和热量衡算→设备的选型与设计和管道尺寸设计→设计内容总汇→三废处理，安全生产及产品改进→技术经济分析及其它
3、实施方案
（1）概述。
在中国知网和图书馆查阅资料，了解本课题的相关内容，总结并加入自己的见解和想法。具体内容需涵盖醋酸工业的发展历程，本课题的研究背景及具体意义，醋酸工艺过程的具体内容。
乙酸，也叫醋酸、冰醋酸，化学式CH3COOH，是一种有机一元酸，为食醋内酸味及刺激性气味的来源。纯的无水乙酸（冰醋酸）是无色的吸湿性固体，凝固点为16.7℃（62℉），凝固后为无色晶体。尽管根据乙酸在水溶液中的解离能力它是一种弱酸，但是乙酸是具有腐蚀性的，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一种简单的羧酸，由一个甲基一个羧基组成，是一种重要的化学试剂。在化学工业中，它被用来制造聚对苯二甲酸乙二酯，后者即饮料瓶的主要部分。乙酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纤维和织物。家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，乙酸是规定的一种酸度调节剂。
（2）醋酸生产工艺的确定与比较。
查阅相关文献，了解国内外醋酸工业的生产工艺，详细比较相关工艺在是否符合我国国情，符合成本最低化，符合环境污染最小化，符合创造更大价值化，符合未来改建简单化。最后确定一个生产工艺，以便进行后面的设计。
乙醇氧化法：由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。工艺陈旧、生产规模小、动力消耗高，应杜绝新建小规模生产装置。
乙烯氧化法：由乙烯在氧化剂（氯化钯、氯化铜和醋酸锰）存在的条件下与氧气发生氧化反应得到，此反应可看成先将乙烯氧化成乙醛，再通过乙醛氧化法制得。乙烯醋酸法虽然比乙炔法和酒精法先进，但原料和动力消耗高、技术经济上缺乏竞争力。
巴斯夫高压法：虽然具有一定竞争性，但是能耗高、副反应多、工艺复杂）都有各自较大的局限性，不利于实现经济利益最优化和效率最大化，故较少使用。
甲醇羰基化是由甲醇和一氧化碳反应生成乙酸，此过程以碘代烷为中间体，分三个步骤完成并且需要催化剂：一、甲醇和碘化氢反应生成碘甲烷和水；二、碘甲烷和一氧化碳生成乙酰碘；三、乙酰碘与水生成目标产物乙酸和碘化氢（其中碘化氢又可作为原料循环利用，以提高原料的利用率，实现效率最大化）。
乙醛氧化法稍微逊色于甲醇羰基化，此法是第二种工业制乙酸的方法。原料乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得，也可以通过乙烯水和生成。当丁烷在空气中加热并有多种金属离子以及过氧根离子催化，会分解出乙酸。此反应可以在能使丁烷保持液体的最高温度和压力下进行，一般反应条件为150摄氏度和55大气压。反应会生成副产物丁酮、乙酸乙酯、甲酸、丙酸等，部分副产物也有经济价值。与此类似，乙醛在相同的催化剂和压力温度条件下也被空气中的氧气氧化成乙酸，若使用新式催化剂，此反应可获得95%以上产率，主要副产物为乙酸乙酯和甲醛，而且副产物的沸点都要低于乙酸，所以易于蒸馏除去，便于分离和纯化，故乙醛法是使用频率高且应用范围较广的一种工艺方法。
综上所述，因为甲醛氧化法产率高，操作方便，且原料便宜易得再根据实际情况考虑，本设计选择成熟的甲醛氧化法制醋酸。
（3）物料衡算和热量衡算。
根据选定的甲醛生产工艺，作出工艺流程示意图及简要说明。确定各段进口温度及转化率。利用物料衡算公式进行物料衡算，算出各段出口的气体量及成分。利用能量守恒定律进行转化器各段的热量衡算，算出各段反应热量和出口温度。
（4）主要设备的选型与设计和管道尺寸设计。
根据计算出来的温度、压力等数据选定各段需用的化工反应设备的类型以及利用化工原理和物理化学里的知识计算出相关参数。
（5）设计内容总汇。
整理前面的资料，按照顺序进行编订。
（6）三废处理，安全生产及产品改进。
写出该生产工序废气、废渣、废水的主要来源，查阅资料找到相关的解决方案。
写出甲醛的危害，找到在甲醛在生产、运输和使用过程中的注意事项以及防护措施。
（7）技术经济分析及其它
根据化工设计等资料对该工艺流程的技术可行性和经济性进行分析，并找到其中存在的问题以及相关的解决方案。
|
