乙烯物理性质

生产工艺路线选择

乙烯物理性质：通常情况下，乙烯是一种无色稍有气味的气体，密度为1.25g/L，比空气的密度略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。外观与性状:无色气体，略具烃类特有的臭味。少量乙烯具有淡淡的甜味。吸收峰:吸收带在远紫外区pH:水溶液是中性熔点(℃):-169.4 沸点(℃):-103.9 相对密度(水=1):0.61 相对蒸气密度(空气=1):0.98 饱和蒸气压(kPa):4083.40(0℃) 燃烧热(kJ/mol):1411.0 临界温度(℃):9.2 临界压力(MPa):5.04 闪点(fp):无意义引燃温度(℃):425 爆炸上限%(V/V):36.0 爆炸下限%(V/V):2.7 溶解性:不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚。溶于四氯化碳等有机溶剂。

乙醛：外观与性状：无色液体，有强烈的刺激臭味，易挥发。

熔点(℃)：-121沸点(℃)：20.8相对密度(水=1)：0.78相对蒸气密度(空气=1)：1.52饱和蒸气压(kPa)：98.64(20℃)燃烧热(kJ/mol)：279.0 kcal/mol临界温度(℃)：188闪点(℃)：-39 原料来源：石油裂化

催化剂性能：钯盐催化剂溶液有毒，具有酸性，并含有高浓度的氯离子，有强烈的腐蚀性.

安全：产品都是易燃易爆有毒物质，与空气能形成爆炸混合物。

环保分析：如是用碳钢制造，要求内衬耐酸耐温橡胶和瓷砖，各法兰连接处和同氧气的罐子腐蚀更严重，一般需采用特种材料。

先进性：通过可得区与理想反应器超级结构法两步系统预分析确定基本单元数量与连接类型,提供求解初值与变量边界,大大降低了模型求解复杂度。

经济性分析：1.反应条件缓和，有较高的选择性2.反应热的除去比较方便，有氧化可用反应物或溶剂的蒸发以移走反应热3.反应温度易控，温度分布均匀4.反应设备结构简单，生产能力高，

工艺条件

乙醛生产方法

1．乙醇氧化法2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O

2．乙炔水合法C2H2+H2O→CH3CHO

3．乙烯直接氧化法CH2CH2+O2→CH3CHO

1、反应温度

一席液相痒化生产乙醛在热力学上是很有利的，温度因素主要影响反应速率和选择性。从动力学方程可知，升高温度，反应速率常数k值增大，有利于加快反应速率，但乙烯在催化剂溶液中的溶解度随温度升高而减小，又对反应速率产生不利益影响。对于金属钯的氧化而言，温度高，可以提高Pd2+的平衡浓度，是催化剂溶液中［PdCl4］浓度增加，有利于加速碳化反应速率。就氧化亚铜的氧化而言，温度升高可增大反应速率常数，但氧气的溶解度却随之降低。综合以上分析可知，温度对反应速率产生的影响，需视两个相反效应何者占优势而言。在温度不太高时，反应速率随温度升高而加快，但随着温度的升高，有利于因素的优势逐渐减小，而不利因素的影响逐渐显著。且反应温度高，副反应速率也相应加快，反应选择性会下降，故存在一适宜的反应温度。工业生产上一般控制在393～403K。

2、反应压力

乙烯络合催化氧化生产乙醛是一个气液想反应，增加压力有利于乙烯和氧气在催化剂溶液中的溶解度，加快氧化反应速率，提高生产能力。但是，由于乙烯氧化生产乙醛是一个热效应较大的反应，反应热的移除是利用产物乙醛和催化剂溶液中水的蒸发来实现的，所以催化剂溶液是处于沸腾状态操作的，反应压力也就根据所选定的温度而自然确定的。当反应温度为939～403K时，表压为0.3～0.38MPa。

3、原料气的配比和纯度

在一段法中，人们从采用乙烯大大过量的方式，为减少原料的损失，要求乙烯和氧气的纯度

在99%以上。工业生产中要求严格控制循环气中氧含量和乙烯含量分别在8%和65%左右。一步法的工艺流程示于图3-1-45。以纯氧为氧化剂,反应器操作温度约为130℃,压力约为0.3MPa。为安全计,气体混合物组成必需处在爆炸范围以外,因此氧约为Ψ(氧)=7%,而使用过量乙烯。乙烯的单程转化率为30%～40%,以保持O2转化掉，w(乙烯)≈0.5。以PdCl2-CuCl2水溶液为催化剂。采用鼓泡床塔式反应器,反应后物料不论气体、液体和催化剂全部上升进入分离器,经分离器分离,将气体和反应液分开。气体经冷却塔冷却、水洗涤塔洗涤,回收绝大部分乙醛(尾气中乙醛含量小于100ul〃l),大部分返回反应系统继续参与反应,少量排放至火炬烧掉。洗涤塔下部流出的粗乙醛进入粗乙醛贮槽。粗乙醛在轻组分蒸馏塔中分出低沸点物氯甲烷、氯乙烷及溶解的乙烯和CO2等,最终蒸馏塔塔顶出纯度为99.7%以上的精乙醛,侧线出丁烯醛等副产物。在反应中,有不溶性树脂和固体草酸铜留在反应液中,数量一多不仅污染催化液,而且使铜离子浓度下降,结果会影响催化剂活性。为此,操作中抽出少量在再生塔中再生,再生塔先通入氧和加入一定量盐酸,使一价铜氧化成二价２＋铜,然后升温至170℃,借助催化液中的Cu的氧化作用将草酸铜分解,放出CO2并生成Cu。再生后的催化液送回反应器。该流程选择

性为95%左右,催化剂生产能力约为1503kg乙醛/(m催化剂·h)。

二步法工艺流程见图3-1-46。采用两台反应器,第一个反应器只通乙烯,不通空气,在100～105℃,0.81～0.91MPa下操作,此时乙烯几乎全部参与反应,不需循环。经闪蒸塔进行气液分离后,气相进后续工序,进行精制,获得乙醛产品。液体进入第二个反应器(图上的氧化器),用＋2＋空气氧化催化液,使Cu成为Cu。与一步法一样,催化剂也需再生,故流程中设有再生塔。氧化器反应温度100～110℃,压力1.0～1.2MPa。该法乙烯单程收率95%～99%,产品乙醛收率94.5%。

二法各有优缺点,例如一步法对原料要求甚高,又要空分装置,但少一个反应器,系统中没有氮气,设备可做得小一些,流程短,操作压力也比二步法低。一般认为,选择何种生产方法与当地资源和工业条件有关。当地有纯乙烯和氧气可供利用,则采用一步法为好,若无此条件则采用二步法为宜,但需解决好副产氮气的利用问题,以便降低生产成本。因为系统中有HCl、O2和CuCl2存在,两种方法的防腐问题要引起高度重视,设备大多需用钛钢制造,输送催化液的泵也要选用钛泵。核心设备

乙烯氧化制乙醛气使用液鼓泡反应器，它由反应器和除沫器组成，反应器上部有接管与除沫