毕业设计（论文）任务书题目名称醋酸的生产工艺审题人（指导教师）题目性质□√真实题目□ 虚拟题目学生学号指导教师学生姓名专业名称精细化学品生产技术技术职称教授/副教授/讲师学生院系化学工程学院学生层次高职专科2012年11月02日云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院毕业设计说明书作者: 学号：学院: 化工学院专业: 精细化学品生产技术题目: 醋酸的生产工艺及制备指导者：评阅者：2012年12月摘要本设计主要是，通过不同的制取方法了解它们各自的制备及生产工艺。

从而寻找出较好的制取醋酸的生产工艺。

培养人们积极探索客观事物之间存在的联系，能更好的运用他们来服务人类，为工业的发展，人们生活水品的提高。

通过对醋酸的生产工艺以及制备的深入探索，能更好的运用现代技术去制取醋酸。

从而更好地为人类制取醋酸提供了方便。

也能降低产品的生产成本，从而更好的让产品服务社会，为国家的发展做出贡献。

醋酸是一种重要的基本有机化工原料，醋酸广泛用于有机合成、医药、农药、印染、轻纺、食品、造漆、粘合剂等诸多工业部门因此,醋酸工业的发展与国民经济各部门息息相关。

通过查阅资料和咨询老师，采用了乙醛氧化法的醋酸生产技术。

详细的对此方法的优缺点及工艺流程进行了分析和概述，并对具体的生产过程中所使用的原料、催化剂、生产设备进行了论述。

关键词：制备；生产工艺；有机合成；醋酸；乙醛氧化。

目录摘要 (3)目录 (5)第一章醋酸的结构 (5)1.1醋酸的结构 (5)1.2 醋酸的物理性质 (6)1.3醋酸的化学性质 (6) (6)1.3.2乙酸的二聚体 (8)1.3.3化学反应 (7)1.4醋酸的用途 (8) (8)第二章.醋酸生产工艺 (8)2.1 醋酸生产的历史沿革 (8)2.2 醋酸工艺生产方法 (9)2.3 乙醇的氧化法 (10)2.4 乙烯的氧化法 (11)2.5 丁烷氢化法 (11)2.6 干代田工艺 (11)2.7 乙醛氢化法 (11)第三章乙醛的氧化法 (12)3.1乙醛氧化法的工艺过程 (12) (12)参考文献 (23)谢辞 (25)第一章醋酸1.1醋酸的结构乙酸又称醋酸，广泛存在自然界，它是一种有机化合物。

乙酸（acetic acid）分子中含有两个碳原子的饱和羧酸，是烃的重要含氧衍生物。

分子式CH3COOH，结构简式CH3COOH，分子模型图如下：乙酸分子模型图1-11.2醋酸的物理性质纯醋酸的物理性质分子结构：O‖CH3—C—OH冰醋酸工业乙酸的腐蚀性较强，但低于甲酸，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。

羧酸中，如乙酸，羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放出来，致羧酸的酸性。

乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75（25℃），浓度为1mol/L的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的pH为2.4，也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。

乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。

2CH3COOH + Na2CO3→2CH3COONa + CO2 + H2O2CH3COOH + Cu(OH)2→(CH3COO)2Cu + 2H2OCH3COOH + C6H5ONa →C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa1.3.2乙酸的二聚体乙酸晶体结构显分子间通过氢键结合为二聚体（亦称二缔结物），二聚体也存在于120℃的蒸汽状态。

二聚体有高的稳定性，现在已经通过冰点降低测定分子量以及X光衍射证明了分子量较小的羧酸如甲酸、乙酸在固态及液态，甚至气态以二聚体形式存在。

当乙酸与水溶和的时候，二聚体间的氢键会很快的断裂。

其它的羧酸也有类似的现液态乙酸是一个亲水（极性）质子化溶剂，与乙醇和水类似。

因为介电常数为6.2，它不仅能溶解极性化合物，比如无机盐和糖，也能够溶解非极性化合物，比如油类或一些元素的分子，比如硫和碘。

它也能与许多极性或非极性溶剂混合，比如水，氯仿，己烷。

乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。

1.3.3化学反应对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。

因为铝在空气中表明会形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。

金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应,比如最著名的例子：小苏打与醋的反应。

除了醋酸铬（II），几乎所有的醋酸盐能溶于水。

Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) → (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g)NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l)乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，特别注意的是，可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。

同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。

440℃的高温下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和。

1.4醋酸的用途1.4.1 工业用途醋酸是最重要的有机化工原料之一，主要用于合成醋酸乙烯、醋酸酯、醋酸盐和氯代醋酸等产品，是合成纤维、胶黏剂、医药、农药和染料的重要原料，也是优良的有机溶剂，在塑料、橡胶、印刷等行业中也有十分广泛的用途醋酸应用广泛，尤其在化纤生产中作为溶剂或原料。

醋酸离解程度比无机酸弱得多，故其腐蚀性比无机酸弱。

它是弱还原性有机酸。

醋酸能使钝化型金属具有钝化或活化行为，取决于其浓度、温度及含有的杂质.生活用途醋酸可以用来去除水垢，通过化学反应制成食醋。

其他用途醋酸是一种极为重要的化工产品，它在有机化工中的地位与无机化工中的硫酸相当，用途有：(1)醋酸乙烯。

醋酸的最大消费领域是制取醋酸乙烯，约占醋酸消费的44%以上，它广泛用于生产维纶、聚乙烯醇、乙烯基共聚树脂、黏合剂、涂料等。

(2)溶剂。

醋酸在许多工业化学反应中用作溶剂。

(3)醋酸纤维素。

醋酸可用于制醋酐，醋酐的80%用于制造醋酸纤维，其余用于医药、香料、染料等。

(4)醋酸酯。

醋酸乙酯、醋酸丁酯是醋酸的两个重要下游产品。

醋酸乙酯用于清漆、稀释料、人造革、硝酸纤维、塑料、染料、药物和香料等；醋酸丁酯是一种很好的有机溶剂，用于硝化纤维、涂料、油墨、人造革、医药、塑料和香料等领域第二章醋酸的生产工艺2.1醋酸生产的历史沿革早在公元前三千年，人类已经能够用酒经过各种醋酸菌氧化发酵制醋。

[2]十九世纪后期，人们发现从木材干馏制木炭的副产馏出液中可以回收醋酸，成为醋酸的另一重要来源. 但这两种方法原料来源有限，都需要脱除大量水分和许多杂质，浓缩提纯费用甚高，因此，随着20世纪有机化学工业的发展，诞生了化学合成醋酸的工业. 乙醛易氧化生成醋酸，收率甚高，成为最早的合成醋酸的有效方法. 1911年，德国建成了第一套乙醛氧化合成醋酸的工业装置并迅速推广到其它国家.[3]早期的乙醛来自粮食、糖蜜发酵生成的乙醇的氧化，1928年德国以电石乙炔进行水合反应生成乙醛，是改用矿物原料生成醋酸的开始. 二次大战后石油化工兴起发展了烃直接氧化生产醋酸的新路线，但氧化产物组分复杂，分离费用昂贵. 因此1957～1959年德国Wacher-chemie和Hoechst两公司联合开发了乙烯直接氧化制乙醛法后，乙烯—乙醛—醋酸路线迅速发展为主要的醋酸生产方法.70年代石油价格上升，以廉价易得、原料资源不受限制的甲醇为原料的羰基化路线开始与乙烯路线竞争。

甲醇羰基化制醋酸虽开始研究于20年代，60年代已有BASF公司的高压法工业装置，但直到1971年美国Monsanto公司的甲醇低压羰基化制醋酸工厂投产成功，证明经济上有压倒优势，现已取代乙烯路线而占领先地位。

1989年世界醋酸总生产能力为480kt，一套甲醇低压羰基化装置的生产能力总计2000kt/a以上，除个别厂外，都已建成投产。

中国工业生产合成醋酸同样从发酵法、乙醇—乙醛氧化法及电石乙炔—乙醛氧化路线开始，60年代末全国已形成60kt/a的生产能力. 70年代开始发展乙烯路线，引进了每套年产约7万吨大型装置. 轻油氧化制醋酸，天然气制甲醇，低压羰基化制醋酸的工艺路线正积极研究。

可以肯定这些将会使我国的醋酸生产出现一个飞跃。

2.2 醋酸工业生产方法工业上生产醋酸的方法主要有3种:乙醛法、丁烷或轻油氧化法以及甲醇羰基化法。

(1)乙醛法这是比较古老的生产方法。

乙醛可由乙炔、乙烯和乙醇制得,1959年用乙烯直接氧化制乙醛(常称瓦克法)获得成功,现在已成为生产乙醛的主要方法。

乙醛生产醋酸的反应式为:工艺过程为:将含5%～10%乙醛的醋酸液通入空气或氧气氧化,催化剂为醋酸锰或醋酸钴,反应温度50～80℃,反应压力0.1～1.0MPa。

除主产物醋酸外,还有甲醛和甲酸等副产物生成。

乙醛转化率90%以上,醋酸选择性大于94%。

(2)丁烷(或轻油)液相氧化法20世纪50年代初在美国首先实现工业化。

丁烷或轻油在Co,Cr,V或Mn的醋酸盐催化下在醋酸溶液中被空气氧化,反应温度95～100℃,压力1.0～5.47MPa,反应产物众多,分离困难,而且对设备和管路腐蚀性强,虽然能用廉价的丁烷和轻油作原料,除美国、英国等少数国家还继续采用外,其他国家对该法兴趣不大。

(3)甲醇羰基化法以甲醇为原料合成醋酸,不但原料价廉易得,而且生成醋酸的选择性高达99%以上,基本上无副产物,现在世界上有近40%的醋酸是用该法生产的,新建生产装置多考虑采用这一生产方法。

甲醇低压羰基化制醋酸的工艺原理主反应:HI(或CH３I)为助催化剂.副反应:ＣＨ３ＣＯＯＨ＋ＣＨ３ＯＨ====ＣＨ３ＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ２ＣＨ３ＯＨ====ＣＨ３ＯＣＨ３＋Ｈ２ＯＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２。

2.3 乙醇氧化法在孟山都法商业生产之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。

尽管不能与甲基羰基化相比，此法仍然是第二种工业制乙酸的方法。

2CH3CHO+O2→2CH3COOH乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得，也可以通过乙烯水合后生成。

当丁烷或轻石脑油在空气中加热，并有多种金属离子包括镁，钴，铬以及过氧根离子催化，会分解出乙酸。

化学方程式如下：2 C4H10 + 5 O2 →4 CH3COOH + 2 H2O此反应可以在能使丁烷保持液态的最高温度和压力下进行，一般的反应条件是150℃和55atm。

副产物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。

因为部分副产物也有经济价值，所以可以调整反应条件使得副产物更多的生成，不过分离乙酸和副产物使得反应的成本增加。

在类似条件下，使用上述催化剂，乙醛能被空气中的氧气氧化生成乙酸：2 CH3CHO + O2 →2 CH3COOH也能被氢氧化铜悬浊液氧化：2Cu(OH)2+CH3CHO→CH3COOH+Cu2O↓+2H2O 使用新式催化剂，此反应能获得95%以上的乙酸产率。

主要的副产物为乙酸乙酯，甲酸和甲醛。

因为副产物的沸点都比乙酸低，所以很容易通过蒸馏除去。