醋酸的生产工艺及设备

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)
1.3.1醋酸的酸性 (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)
1.4.1工业用途 (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)
3.1.1关于反应方程式 (12)
3.1.2催化剂的使用和生产 (12)
3.1.3工艺流程图 (12)
3.2 乙醛氧化法的特点 (13)
3.2.1乙醛氧化法的优点 (13)
3.2.2乙醛氧化法的缺点 (13)
3.3.1主反应 (13)
3.3.2副反应 (13)
3.4.2工艺条件 (13)
3.4.3影响因素 (14)
3.4.3.1气液传质的影响因素 (14)
3.4.3..2乙醛氢化速率的影响因素 (14)
3.4.4催化剂 (15)
3.4.5乙酸的精制 (15)
3.4.6反应器的选择 (16)
第四章实验设备分析 (16)
第五章物料计算 (18)
5.1氧化塔物料衡算 (18)
5.2蒸发器存料换算 (19)
5.3精馏塔的物料换算 (20)
5.3.1精馏塔1的物料衡算 (21)
5.3.2精馏塔2的物料衡算 (21)
第六章醋酸废水处理 (22)
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1-1
1.2醋酸的物理性质
纯醋酸的物理性质
1.3.1酸性
当水加到冰乙酸中，混合后的总体积变小，密度增加，直至分子比为1∶1 ，相当于形成一元酸的原乙酸CH3C（OH）3，进一步稀释，体积不再变化。

分子量：60.05
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。

2CH
3COOH + Na
2
CO
3
→2CH
3
COONa + CO
2
+ H
2
O
2CH
3COOH + Cu(OH)
2
→(CH
3
COO)
2
Cu + 2H
2
O
CH
3COOH + C
6
H
5
ONa →C
6
H
5
OH (苯酚）+ CH
3
COONa
1.3.2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 CH
3COOH(aq) → (CH
3
COO)
2
Mg(aq) + H
2
(g)
NaHCO
3(s) + CH
3
COOH(aq) → CH
3
COONa(aq) + CO
2
(g) + H
2
O(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:
ＣＨ
３ＣＯＯＨ＋ＣＨ
３
ＯＨ====ＣＨ
３
ＣＯＯＣＨ
３
＋Ｈ
２
Ｏ
２ＣＨ
３
ＯＨ====ＣＨ
３
ＯＣＨ
３
＋Ｈ
２
Ｏ
ＣＯ＋Ｈ
２
Ｏ→ＣＯ
２
＋Ｈ
２。

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。

2.4 乙烯氧化法
由乙烯在催化剂(所用催化剂为氯化钯:PdCl2、氯化铜：CuCl2和乙酸锰：(CH3COO)2Mn）存在的条件下,与氧气发生反应生成。

此反应可以看作先将乙烯氧化成乙醛，再通过乙醛氧化法制得。

乙烯法醋酸虽然比乙炔法和酒精法先进,但与低压甲醇羰基合成法相比,原料和动力消耗高,技术经济上缺乏竞争性,不宜再用该技术新建装置。

原有装置可借鉴乙烯直接氧化法进行改造。

CH3COOCHCH2＋H2O C2H4＋CH3COOH ＋1/2 O2
2.5 丁烷氧化法
丁烷氧化法又称为直接氧化法，这是用丁烷为主要原料，通过空气氧化而制得乙酸的一种方法，也是主要的乙酸合成方法。

2C
4H
10
＋5O
2
4CH
3
COOH＋2H
2
O
2.6 千代田工艺
千代田公司于1997年开发了采用甲醇低压羧基合成法的Acetica工艺。

[7]该工艺采用多相铑催化剂与聚乙烯基吡啶树脂组合，用碘代甲烷做促进剂。

据称，该多相催化剂体系可改进铑的管理，使醋酸的产率超过99%。

该工艺于175℃﹑2.8MPa的条件下，在鼓泡塔式闭路反应器中进行，采用悬浮的固体铑基复合催化剂（负载于特种材料球体上），反应后，产品闪蒸、脱水、精制，甲醇的转化率大于99%。

千代田工艺技术先进,在某些方面比BP技术更有吸引力,但还没有工业化生产装置,引进的风险大。

如果在对其风险性进行充分论证的情况下,可积极引进。

2.7 乙醛氧化法
乙醛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。

[8]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。

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 C
4H
10
+ 5 O
2
→ 4 CH
3
COOH + 2 H
2
O
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55 atm。

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 CH
3CHO + O
2
→ 2 CH
3
COOH
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。

第三章乙醛氧化法
3.1 乙醛氧化法的工艺过程
3.1.1 反应方程式
乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一强放热反应，总反应式为：
乙醛氧化时先生成过氧醋酸，再与乙醛合成AMP [9]分解即为醋酸：
3.1.2 催化剂的使用
乙醛和催化剂溶液自反应塔中上部加入，为了使乙醛不被大量惰性气体带走，工业上一般采用氧作催化剂，且氧分段鼓泡通入反应液中，与乙醛进行液相氧化反应，氧化过程释放的大量反应热通过外循环冷却而移出，出反应器的反应尾气经冷凝回收乙醛后放空，反应液首先经蒸发器除掉醋酸锰催化剂，醋酸蒸汽则先经精馏塔1蒸出未反应的乙醛、甲酸、醋酸甲酯、水、三聚乙醛等轻组分，然后经精馏塔2脱除高沸点副产物后得成品醋酸，要求纯度＞99%，其余的则进入醋酸回收塔回收粗醋酸
3.1.3工艺流程图
图3-1 工艺流程图
1-第一氧化塔；2-第一氧化塔冷却器；3-第二氧化塔；4-第二氧化塔冷却器；5-尾气吸收塔；6-蒸发器；7-脱低沸物塔；8-脱高沸物塔；9-脱水塔
3.2 乙醛氧化法的特点
3.2.1 乙醛氧化法优点
乙醛氧化法所要求的反应条件易于实现，对反应器皿的要求相对于其他方法较为简单。

生产原料来源广泛，成本较低。

其副产物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸，有很好的经济价值。

因为副产物的沸点都比乙酸低，所以很容易通过蒸馏除去。

乙醛氧化法具有工艺简单、技术成熟、收率高、成本较低等特点。

3.2.2 乙醛氧化法缺点
需要对反应条件进行严格控制，分离乙酸和副产物使得反应的成本增加。

3.3 乙醛氧化法的原料
按原料路线分，乙醛氧化法主要有粮食酒精（乙醇）乙醛氧化法、电石乙炔乙醛氧化法和石油乙烯乙醛氧化法。

乙炔乙醛氧化法生产醋酸，是先用电石乙炔水合法制乙醛，然后乙醛再氧化成醋酸。

酒精（乙醇）乙醛氧化法属 20 世纪三四十年代传统方法，用该法每生产 1 t 醋酸消耗粮食 2 t，成本高。

乙烯乙醛氧化法（二段乙烯氧化法）利用石油资源制取乙烯，
再以乙烯逐级氧化制取醋酸。

该路线使用乙醛作为中间体，由乙烯氧化生成，即为 Wacker 工艺。

乙烯乙醛氧化法因工艺简单，收率较高。

3.4乙醛氧化法的生产原理
3.4.1 主反应
2CH3CHO+O2→2CH3COOH
副反应
CH3CHO+O2 →CH3COOOH
CH3COOH →CH3OH+H2O
CH3OH+O2 →HCOOH+H2O
CH3COOH+CH3OH →CH3COOCH3+H2O
3CH3CHO+O2 →CH3CH(OCOCH3)2+H2O
CH3CH(OCOCH3)2 →(CH3CO)2O+CH3CHO
3.4.2 工艺条件
原料配比：乙醛与投氧量摩尔比为2：1
反应温度：343~353K
反应压力： 0.15MPa
催化剂：醋酸锰
3.4.3影响因素
乙醛液相氧化生产醋酸的过程是一个气液非均相反应，可分两个基本过程：一是氧气扩散到乙醛的醋酸溶液界面，继而被溶液吸收的传质过程；二是在催化剂作用下，乙醛转化为醋酸的反应过程。

3.4.3.1气液传质（氧的吸收和扩散）的影响因素
①氧气的通入速度：通入氧气的速率越快，气液接触面积越大，氧气的吸收率越大，设备的生产能力也就越大。

但是，氧气的通入速率并非是可以无限增加的，因为氧气的吸收率与通入氧气的速率并非简单的线性关系。

当通入氧气的速率超过一定值后，氧气的吸收率反而降低，氧气的损耗反而会加大，甚至还会把大量的乙醛与醋酸夜带出。

此外，氧气的吸收不完全会引起尾气中氧浓度的增加，造成不完全因素。

所以，氧气的通入速率受到经济性和安全性的制约，存在一适宜值。

②氧气分布的板的孔径：为防止局部过热，生产中采取氧气分段通入氧化塔，各段氧气通入处还设置有氧气分布板，以使氧气均匀的分布成适当大小的气泡，加快氧的扩散与吸收。

氧气分布板的孔径与氧的吸收率成反比，孔径小可以增加气泡的数量和气液两相接触的面积，但孔径过小则造成流体流动阻力增加，使氧气的输送压力增高。

孔径过大则会造成气液相接触面积过小，并会加剧液相物料的带出。

③氧气通过的液注高度：在一定通氧速率条件下，氧的吸收率与其通过的液注高度成正比。

液注越高，气液两相接触时间越长，吸收效果越好，吸收率增加。

此外，气体的溶解度也与压力有关，液注高则静压高，有利于氧气的溶解和吸收。

一般，液注超过4m时，氧的吸收率可以达到97%~98%以上，液注再增加氧的吸收率无明显变化。

3.4.3.2乙醛氧化速率的影响因素
乙醛氧化生产醋酸的速率与催化剂的性质和用量、反应温度、反应压力、原料纯度、氧化液的组成等诸多因素有关。

①反应温度温度在乙醛的氧化过程中是一个非常重要的因素，乙醛氧化成
过氧醋酸分解的速率都随温度的升高而加快。

但温度不宜太高，过高的温度会使副反应的加剧，同时，为使乙酸保持液相，必须提高系统压力，否则在氧化塔顶部空间乙酸与氧气的浓度增加，增加爆炸的危险性。

但温度也不宜过低，过低会降低乙酸氧化为过氧乙酸以及过氧乙酸的分解速度，易导致过氧乙酸积累，同样存在不安全性。

因此，用氧气氧化时，适宜温度应控在343~353K，还必须及时的出去反应热。

②反应压力提高反应压力，既可促进氧向液体界面扩散，有利于氧被反应液吸收，还能使乙醛沸点升高，减少乙醛的挥发。

但是，升高压力会增加设备的投资费用和操作费用的。

实际生产操作压力控制在0.15MPa（表压）左右。

③原料纯度乙醛氧化成醋酸反应特点是以自由基为链载体，所以凡能夺取反应链中自由基的杂质，称为阻化剂。

阻化剂的存在，会使反应速度显著下降。

水就是一种典型的能阻抑链反应进行的阻化剂，故要求原料乙醛含量（质量分数）>99.7%，其中水分含量<0.03%。

乙醛原料中三聚乙醛可使乙醛氧化反应的诱导期增长，并被带入成品醋酸中，影响产品质量，故要求原料乙醛中三聚乙醛含量<0.01%。

④氧化液的组成在一定条件下，乙醛液相氧化所得的反应液称为氧化液。

其主要成分有醋酸锰、醋酸、乙醛、氧、过氧醋酸，此外还有原料带入的水分及副反应生成的醋酸甲酯，甲酸，二氧化碳等。

氧化液中醋酸浓度和乙酸浓度的改变对氧的吸收能力有较大的影响。

当氧化液中醋酸含量（质量分数）为82%~95%时，氧的吸收率保持在98%左右，超出此范围，氧的吸收率下降。

当氧化液中乙醛的含量在5%~15%时，氧的吸收率保持在98%左右，超出此范围，氧的吸收率下降。

从产品的分离角度考虑，一般在流出的氧化液中，乙醛含量不应超过2%~3%。

3.4.4催化剂
在一定的温度和压力下，氧气才能和乙醛反应，但反应速率很小，为了加快过程进行，升高温度反应并加入催化剂，不仅使反应生成过氧醋酸的过程进行的很快，而且使过氧醋酸连续分解成醋酸的过程也加速进行，避免在物系中过氧醋酸的积聚。

变价金属的硫酸盐和醋酸盐均可作为催化剂，如、锰、钴、铜等。

据研究。

乙醛氧化反应中各种催化剂的相对活性，醋酸的浓度越高，催化剂的活性越高。

其中钴是最活泼的，它对过氧醋酸生成所起的加速作用很强，以致过氧醋酸来不及分解而积聚引起爆炸，因此，一般采用比较不活泼的醋酸锰为催化剂。

醋酸锰的用量对乙醛吸收氧的速率有影响，醋酸锰在氧化液中的含量必须均匀合适，使生成的过氧醋酸及时分解，加快醋酸的生成，减少副反应的进行，一般情况下醋酸锰连续投料量是乙醛质量的0.08﹪～0.1﹪.
3.4.5乙酸的精制
乙醛氧化除了生成乙酸以外，还含有许多杂质，例如：醋酸锰、醋酸、乙醛、氧、过氧醋酸，此外还有原料带入的水分及醋酸甲酯，甲酸，二氧化碳等。

要得到高纯度的乙酸，必须将粗乙酸进行分离，以得到精制乙酸。

精制过程如下：
①氧化塔出料的氧化液首先进入催化剂回收塔，通过再沸器用间接蒸汽加热进行蒸发，塔釜浓缩后的催化剂溶液由催化剂循环泵连续打入氧化塔的氧化液循环泵入口，或在活性下降时打入高沸物注槽中，蒸发的醋酸、低沸物等蒸汽直接向脱高沸物塔气相进料。

②从催化剂回收塔蒸出的醋酸等物质进入脱高沸物塔后，由再沸器通入蒸汽加热蒸馏，醋酸、水、甲酸、甲酯等低沸物从塔顶蒸出，经塔顶冷凝器冷凝后进
入高沸塔回流罐，一部分由高沸物回流泵打回流，一部分由回流泵输送向脱低沸物塔进料，回流比为1：1.塔釜经过蒸馏得到含醋酸93％（质量分数）左右的高沸物贮槽中。

③从高沸物塔回流罐来的流出液进入脱低沸物塔，由再沸器通入蒸汽间接加热蒸馏，甲酸、水、甲酯、乙醛等低沸物从塔顶蒸出，经低沸塔塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐，通过回流泵部分打回流，回流比为25：1，一部分打向脱水塔作进料。

经过精馏，脱低沸物塔塔釜可得到99.8％以上的醋酸，醋酸经冷凝器冷凝和醋酸冷却器冷却后，进入醋酸中间贮槽，由醋酸泵连续打入中间罐区成品罐中。

3.4.6反应器的选择
乙醛氧化生产醋酸的主要设备是氧化反应器，与其他液相氧化反应相同。

乙醛氧化生产醋酸的主要特点是:反应为一气液非均相的强放热反应，介质有强腐蚀性，反应潜伏着爆炸的危险性。

所以，对氧化反应器相应的要求是：能提供充分的相接触界面;能有效移走反应热；设备材质必须耐腐蚀；确保安全防爆；同时流动形态要满足反应要求（全混型）
工业生产中采用的氧化反应器为全混型鼓泡床塔式反应器，简称氧化塔。

按照移除热量的方式不同，氧化塔有两种形式，即内冷却型和外冷却型。

氧化塔溢流口高于循环液进口约1.5米，循环液进口略高于原料乙醛进口，安全设施与内冷却型相同。

为使氧化塔耐腐蚀，减少因腐蚀引起的停车检修次数，乙醛氧化塔材料选用镍、铬、钼、钛的不锈钢。

内冷却型氧化塔：塔身分为多节，各节设有冷却盘管或直管传热装置，内通冷却水移走反应热以控制反应温度。

氧气分数段通入，各段设有氧气分配管，氧气由分配管上小孔吹入塔中（也有采用泡罩或喷射装置的），通过花板，达到氧气均匀分布。

在氧化塔上部设有扩大空间部分，目的是使废气在此缓冲减速，减少乙醛和醋酸的夹带量。

塔的顶部设有面积适当的防爆口，并有氮气通入塔中稀释气相中乙醛及氧气浓度，以保证氧化过程的安全操作。

内冷却型氧化塔可以分段控制冷却水和通氧量，但传热面积太小，生产能力受到限制。

在大规模生产中都采用外冷却型鼓泡床氧化塔，该塔是一个空塔，设备结构简单，位于塔外的冷却器为列管式热交换器，制造检修远比内冷却型氧化塔方便。

乙醛和醋酸锰是在塔中上部加入的，氧气分三段加入。

氧化液由塔底抽出送入塔外冷却器进行冷却，移走反应热后再循环回氧化塔。

第四章实验设备的分析
4.1 反应釜
反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。

从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。

反应釜是一种反应设备，在操作的时候一定要注意，否则因为很多的原因造成很多的损坏，造成不必要的生产停止。

反应釜的操作要注意很多方面。

首先，是自己一定要严格的按照规章制度去操作反应釜[1]。

其次，在操作前，应仔细检查有无异状，在正常运行中，不得打开上盖和触及板上之接线端子，以免触电；严禁带压操作；用氮气试压的过程。