开题报告

本科生毕业设计任务书

（工科及部分理科专业适用）

题目：年产1500吨乙醛车间工艺设计题目来源：□省部级以上□市厅级□横向√自选

题目性质：□理论研究□应用与理论研究√实际应用研究学院：境环与化学工程系：化学工程

专业班级：制药071

学生姓名：吴昌峰学号5801307022

起讫日期：2011.2.21—2010.6.

指导教师：邹建国职称：教授

指导教师所在单位：环化学院化工教研室

学院审核（签名）：

审核日期：

二0 0九年制

一、选题的依据及意义

乙醛是重要的化学制药工业中间体，主要用于制造醋酸、醋酐、醋酸乙酯、氯乙酸、聚乙醛、三氯乙醛、正丁醇、季戊四醇和醋酸乙烯等产品[1]。因此乙醛的生产与发展，取决于市场对它下游产品的需求。

醋酸是乙醛下游产品中最为重要的产品之一。醋酸是用途最广的有机酸之一，醋几乎贯穿了整个人类文明史，不仅可以促消化，起到调味的作用，还可以与金属发生反应生成美术上要用的颜料的，包括白铅（碳酸铅）、铜绿（铜盐的混合物包括乙酸铜）。它最主要在工业上用于生产醋酸乙烯、乙酸干、对苯二甲酸、聚乙酸醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、氯乙酸、醋酸纤维和醋酸盐等。另外，醋酸还可以进一步加工成农药、医药、染料、涂料、合成纤维、塑料和粘合剂等多种产品。我过是醋酸消耗大国，特别是中国的工业发展需要大量的醋酸作为原料。国内仍然需要从国外进口醋酸来满足需求。醋酸消费量的增长势必会带动乙醛市场发展。

乙二醛是又一种乙醛下游产品，是分子结构最简单的脂肪族二元醛，乙二醛只有形成水合物才稳定，商品为30％～40％的水溶液，以四醇型的形式存在。乙二醛是近年来颇受国内外化工界重视的化学品，除具有脂肪醛的通性外，由于含有两个并列的羰基，还具有特殊的化学性质，可与醇、氨、酰胺、醛、含羧酸的化合物进行加成或缩合反应，还可以与类蛋白动物胶、纤维素、聚乙烯醇以及脲等发生交联反应，因此在工业上得到广泛的应用。在纺织印染、建材、皮革、医药、农药、国防、涂料、轻工、粘合剂、石油冶金、环保等方面具有广泛的用途，开发利用前景广阔[2]。

乙醛其他下游产品，如季戊四醇、乙醛酸、吡啶、巴豆酸等，在医药、化工等领域同样具有广泛的用途和开发应用前景，虽然现在的市场需求量不是很大，消耗量较小，但随着工业的发展，下游产品的开发，市场需求量会越来越大，未来对乙醛消耗的拉动也是非常可观的。

总体来说，乙醛是一种非常重要的化学中间品，它可以经过工业处理成为许多重要的化学产品。随着工业的发展，国内对这些产品的需求量越来越大，同时国内这方面的优质产品比较少。采取先进的方法，生产出优质的产品，可以为企业带来丰厚的利润，也可以为中国的工业发展提供支持。进行乙醛生产工艺的研究势在必行，意义重大。

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

乙醛本身几乎没有直接的用途，而是重要的中间体，可用于生产许多产品，

包括醋酸、醋酸酯、季戊四醇、醋酸乙烯酯和吡啶类化合物等。如果能以乙醛为原料进一步向下游深加工发展，则可以使乙醛法醋酸装置起死回生[2]。在乙醛的制备过程中，研究者们进行了大量卓有成效的研究。目前还不能大规模工业化生产，但已经取得了重要进展，我们相信用新工艺，新方法制备乙醛满足中国工业的发展。污染少，原料易得，利用度高，可循环这些方面一定会成为今后乙醛生产的研究方向和趋势。

目前世界上主要有两条生产乙醛的工艺路线，一条是以乙醇为原料，经催化氧化生产乙醛；另一条是以乙烯为原料。进行催化氧化反应生产乙醛。我国乙醇法和乙烯法两条路线都存在。目前我国乙醚生产规模、技术水平、质量指标均未达到国际先进水平，而且面临原料贵、污染大、浪费多等问题。随着工业的发展，需要大量优质的乙醛作为原料，只有改进生产工艺，才能满足工业的需要，下面介绍一些新工艺、新方法。

目前我国多数厂家用乙醇氧化法制乙醛，以电解银等为催化剂，但此法反应温度高，副产物CO2多，乙醇转化率不够理想。用Ag/ZSM-5为催化氧剂已得到相当好的结果。使用粘结剂的目的是为了制备有较好的机械强度的大颗粒催化剂。可以选择硅胶、硅一铝胶、铝胶、硅酸钠为粘结剂的催化剂，增加机械强度。实验时保持其他条件不变，改变空速、所随着空速的减小，乙醛产率增大，空速为1640每小时时，乙醛产率达最大值[1]。

乙醛制造商对乙醛的新原料路线进行了研究。新的原料路线以甲醛和氯甲烷为原料，在气相中催化反应生成乙醛和氯化氢，通过蒸馏或其它常用的分离工艺，从反应混合物中分离出产品乙醛。减少生产成本，可以循环使用。也有的制造商利用淀粉浆渣联产乙醇，乙醛或醋酸，该工艺利用小麦或小麦面粉深加工后产生的浆渣生产乙醇，把乙醇蒸汽直接引入氧化塔生成乙醛，生成的乙醛可以作为产品分离出来，也可以进一步氧化生成醋酸[4]。这一工艺利用农副产品深加工产生的废水废渣生产乙醇，乙醛和醋酸，绿色环保，具有很好的经济效益和社会效益。

已知传统的生产方法主要有乙醇催化氧化发、乙烯直接氧化法、轻油氧化法、甲醛和氯甲烷气相催化法和乙炔水合法等。

（1）乙醇催化氧化法

用乙醇为原料，空气为氧化剂，先将乙醇蒸汽和空气混合，加热到460℃，在银催化剂的作用下发生氧化脱氢反应，生成乙醛。反应中乙醛继续氧化生成醋酸是主要的副反应。此方法操作简单，乙醛产率高[1]。

反应方程式如下：

CH3CH2OH+O2 CH3CHO+H2O

（2）乙烯直接氧化生产乙醛

在工业上由乙烯合成乙醛原理较为复杂，乙烯在含有氯化钯和氯化铜的稀盐酸溶液中氧化生成乙醛：

CH2CH2 +1/2O2PdCl2,CuCl2CH3CHO

乙烯和氯化钯生成络合物吗，络合物水解是生成乙醛和钯：

CH2CH2 +PdCl2+H2O CH3CHO+Pd+2HCl

氯化铜是钯从新氧化成为氯化钯，本身还原成氯化亚铜：

CuCl2+Pd 2CuCl+PdCl2

空气中的样再使氯化亚铜氧化成氯化铜，结果等于用空气中的样将乙烯氧化成乙醛。氯化钯和氯化铜的腐蚀性很强，要用特殊的材料制造设备[3]。

（3）轻油氧化法生产乙醛

轻油是石油提炼后的一种油质的产物。它由不同的碳氢化合物混合组成。它的主要成分是含5到11个碳原子的链烷、环烷或芳烃。石脑油可用作提炼煤气之用。轻油氧化法制备乙醛，是利用合适的氧化剂和催化剂在高温高压氧化裂解轻油，在通过复杂的后续工序氧化得到想要的乙醛产品[4]。由于其产物的成分复杂，杂质含量比较多，后续处理提纯的工序比较复杂，使得生产成本增高，因此，该方法没有多大的工业生产价值，在工业的应用就比较少。

（4）甲醛和氯甲烷气相催化生产乙醛

本方法是一个新的原料路线，以甲醛和氯甲烷为原料，经过预热，在400-600℃条件下，在气相中催化反应生成乙醛和氯化氢，通过蒸馏或其它常用的分离工艺，从反应混合物中分离出产品乙醛[5]。

反映方程式如下：

HCHO+CH3Cl CH3CHO+HCl

（5）乙炔水合法制乙醛

乙炔水合法生产乙醛是一种古老的方法,我国目前仍用此法生产乙醛。该法又分为汞法和非汞法两种,由于汞法生产一吨乙醛要消耗约0.8公斤金属汞,且汞蒸汽逸出会严重危害[4]。

该反应一般在常压下进行，温度80℃，以Hg为催化剂。乙炔水化反应，乙醛产物与过量的未反应乙炔混合比例为1∶12。这种生产方法在回收乙醛产物时，分离过程中会有一定的困难，产生昂贵的生产费用[6]。

反应方程式如下：

C2H2+H2O CH3CHO

全世界生产的乙醛几乎都以乙烯为原料。而乙烯是以天然气或石油为起始原