乙醛氧化法年产1万吨醋酸的氧化工段工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

醋酸学名为乙酸，分子式ch3cooh,分子量为60.05，是无色透明带有强刺激性气味的液体，是最为重要的一种有机酸。醋酸是一种用途广泛的基本有机产品,也是化工医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺少的重要原料。

生产醋酸乙烯是目前醋酸的最大用途之一，醋酸乙烯是聚乙烯醇、维尼纶纤维的主要原料；它也可作为胶乳、涂料、织物整理剂、胶粘剂的原料。醋酸的第二大用途是生产醋酸酐，再加工成醋酸纤维素。醋酐和醋酸纤维素均广泛应用于制造塑料、人造丝、喷漆、照相底片、透明纸以及染料、医药等。随着醋酸衍生产品的不断发展,以醋酸为基础的工业不仅直接关系到化学工业的发展,而且与国民经济的各个行业息加深和发展。

我国醋酸生产起步于1953年，上海试剂一厂按乙醇-乙醛醋酸的路线建成工业装置，开始了醋酸生产。1958年吉林化学工业公司电石厂按电石-乙炔-醋酸路线建成生产装置。随着国明经济的发展，在此后的二十多年中，先后在南通醋酸化工厂，山东新华制药厂等建成了一批以乙醇为原料的中小型醋酸装置。1971年10月贵州有机化工厂1.2万吨电石法醋酸装置投产，改变了我国内部地区无醋酸生产厂的布局。1977年上海石化总厂化工二厂从国外引进乙烯-乙醛装置以及与其配套的国内自行设计的5万吨得醋酸装置投产，开辟了国内醋酸生产原料新来源。

2. 研究内容和预期目标

本次实验通过对于乙醛氧化法的氧化工段设计：包括对醋酸性质的研究；物料衡算，热量衡算等相关计算，得到物料衡算表，气体热负荷、热损失和传热效率等有关数据；对车间以及设备选型的设计等，布置生产车间，对有关废弃物进行处理，最终降低生产成本，提高经济效益。

本次实验希望通过对于氧化工艺段设计的流程，得到相关数据。包括对于物料衡算期望得到每个设备相关的进出物流的流量与组成，得到物料衡算表和物料平衡方程式；通过热量衡算，得到目标的热负荷、热损失和传热效率，为换热器的设计提供了有关依据；对设备进行设计及选型，得到标准设备的型号及数量，得到非标设备的主要工艺参数，确定相关的设备尺寸；对该生产的车间布置，得到有关车间布置平面图和立面图；以及对于三废处理的设计；并最终完成物料流程图、带控制点的流程图的绘制，以及撰写设计说明书和计算书。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用的研究方法：乙醛氧化法，通过使乙醛氧化成过氧醋酸，而过氧醋酸十分不稳定，在催化剂的催化下会发生分解，使另一分子的乙醛发生氧化反应，生成二分子醋酸。物料衡算法，确定衡算对象和范围，确定计算任务从而选择适当数学公式，收集相关数据包括任务书的给定的条件和与过程有关的物理化学参数，列出相关物料平衡方程式及其他有关公式。直接推算法，根据反应的转化率和选择性利用化学计量系数进行计算。原子平衡法，利用反应前后原子的种类和数目保持不变的原理，列出原子平衡方程进行物料衡算。此外还包括平衡常数法、试差法和代数解法。热量衡算法，通过热量衡算可以确定过程中转移的或供给的热量，为换热器的设计提供了有关依据，了解设备的传热效率与热损失情况，进而采取节能措施，合理有效地利用能量，其中包括等温反应过程的热量衡算法和绝热反应过程的热量衡算法。设备选型设计法,根据设备的特点和用途需要设计，确定化工单元操作设备的基本类型，其中包括特征规格法、设备精度法、数控系统法。车间布置法，根据带控制点的工艺流程图、设备一览表等基础设计资料，以及物料储存运输、辅助生产和行政生活等要求，结合有关的设计规范和规定，进行车间布置的初步设计确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局，其中包括物料流向图法、物料运量图法、作业相关图法和综合法。

本课题步骤：前期通过查阅有关资料与文献，了解并学习相关知识，完成开题报告；根据综合分析和地区特点，选择乙醛氧化法，随后确定工艺路线；对氧化塔(r0101)、氧化液蒸发器、脱低沸塔、脱高沸塔以及尾气冷凝器进行物料衡算；对氧化塔(r0101)、蒸发器(e0201)、脱低沸物塔（t0201）、脱高沸物塔(t0202)、尾气冷凝器（e0104）以及成品冷凝器进行热量衡算；对乙醛贮罐、缓冲罐、氧化塔(r0101)、脱低沸物塔(t0201)成品醋酸冷凝器、泵、蒸发器等有关设备进行工艺计算；布置车间，将工段与设备在空间上进行组合布置；对三废完成处理；最后完成物料流程图、车间布置图等相关说明书的绘制。

4. 参考文献

[1]醋酸生产技术及产需现状[j]. 王洪记,王修平,陈建利.四川化工与腐蚀控制,2001(04)：24-31

[2]醋酸生产与市场[j]. 王平尧.化工设计,2005(02)：3-16

[3]化工原理(第三版)[m]. 陈敏恒，2006：16-71

5. 计划与进度安排

【1】2024-12-19～2024-3-05 查阅文献，熟悉相关的专业知识及技能，完成文献翻译工作。查找资料，并与指导教师进行学习和探讨，确定工艺流程，完成开题报告；

【2】2024-3-06～2024-4-02 工艺路线确定与工艺流程设计；进行物料衡算及热量衡算，对主体及附属设备进行设计；

【3】2024-4-03～2024-4-23 确定设备类型及尺寸，进行化工厂布置等工作，完成设计说明书（包括计算书）；