醋酸的生产原理

醋酸的生产原理、设备和生产过程

班级：高2013届1班姓名：王永乐指导老师：

研究背景：醋酸(学名冰乙酸)是最重要的低级脂肪族一元羧酸,它在有机化学工业中占有重要地位,醋酸工业的发展动态往往反映出有机化学工业的面貌,主要用于生产醋酸乙烯单体、醋酸纤维素、醋酸酯类、醋酸金属盐类、醋酐、卤代乙酸及其它醋酸衍生物。这些产品广泛应用于化工、轻纺、农药、医药、染料、涂料、电子、国防、食品等各个工业部门。

现在，世界各国都很重视醋酸的生产,除了欧、美、日等工业发达国家外,新兴工业化国家也有生产。1994～1996年全球醋酸生产能力的分布见表1 。

表1 1994～1996年全球合成法醋酸生产能力的分布[1]

国家和地区1994生产能力

万t/a

分布量

%

1996生产能力

万t/a

分布量

%

美国171 28.7 224 35

西欧145.5 24.4 140.8 22

东亚185.6 29

日本56.5 9.5

其它地区223 37.4 89.6 14

合计596 100 640 100

我国已成为世界主要醋酸生产和出口国之一,产量逐年上升,每年以10%左右的速度递增,产销基本平衡,并有少量出口[2]。2001～2006年国内醋酸消费见表2。

表2 2001年～2006年国内醋酸消费[3]（kt/a）年份2001 2002 2003 2004 2005 2006

国内消费量1057 1196 1450 1660 1877 2099

国内产量860 840 945 1150 1335 1392 进口量200 350 505 510 542 707

但我国醋酸工业与世界先进国家相比还有很大差距,存在着落后的乙炔法,乙醇法,装置能力小,成本高。因此，寻求廉价的原料,开发新的生产工艺,采用适宜的经济规模,发展醋酸工业并进行深度加工配套下游产品,降低成本,扩大出口创汇等,是我国醋酸工业发展任务所在。

目前，世界上生产醋酸方法主要有:甲醇羰基合成法,现有16套装置在运行,约占总生产能力60%;乙醛法工艺,现有24套装置在运行,约占总能力25%,其它方法约占总能力的15%[4]。

表3 合成醋酸工业方法[2]

最初醋酸的获得是通过粮食的发酵，19世纪人们发现了木材干馏制取醋酸的方法。在工业上有代表性的、最早的醋酸制取方法是乙醛氧化法，德国于1911年建成了首套生产装置，上世纪30年代乙醇-乙醛氧化法得到了发展，乙醛氧化法在相当长的时间内，占据了醋酸合成的统治地位[5]，到目前仍有部分企业采用该法。上世纪50年代中期，丁烷氧化法开发成功，上世纪60年代又有轻油氧化法和乙烯-乙醛氧化法相继问世。乙烯-乙醛氧化法成为当时的重要生产方法，同期，甲醇高压羰基合成醋酸技术由BASF公司开发成功，上世纪60年代末期代表醋酸合成最先进水平的甲醇低压羰基合成醋酸技术由美国孟山都公司开发成功，并于1970年建成了第一套装置[5]。

甲醇低压羰基化法的开发成功在醋酸工业的发展史上具有划时代的意义，世界各大醋酸生产国在较短的时间内完成了其他生产方法向甲醇低压羰基化法的转变，还陆续建成了许多大型装置，并不断更新技术和改造扩大生产能力，目前甲醇低压羰基化法合成醋酸的最大规模已达100万t/a。全世界60%以上的醋酸生产能力采用甲醇低压羰基化法生产，其次为乙醛氧化法(以乙烯法为主)占25%，烃类液相氧化法等15%[5]。

我国自1953年上海试剂一厂首先采用乙醇-乙醛氧化法合成醋酸投入生产后，全国陆续建成了许多相同的生产装置[6]；改革开放后，又引进了4套乙烯法装置；1996年上海吴泾化工公司从英国BP公司引进10万t/a低压甲醇羰基化法合成醋酸装置建成投产；1998年我国自行研制的第一套低压甲醇羰基化法10万t/a装置在江苏索普集团投产；1998年扬子江乙酰公司(BP与中国石化、四川维尼纶厂的合资企业)又建成了15万t/a低压甲醇羰基化法合成醋酸装置。目前国内共有醋酸生产装置90多套，总生产能力已达136万t/a。

陕西作为西部强省，在这方面也毫不示弱，曾有人士对2007～2010年国内醋酸产能做出了预测，其中也提及到了陕西省，可见陕西省在醋酸方面在我国所占的地位。见表5。而且有新闻报道说，一系列新建项目和技术改造项目按期实施后，到2011年，陕西省将拥有至少3套醋酸装置，累计产能近40万吨/年，成为西部地区最大的醋酸生产基地。

表5 2007～2010年国内醋酸产能预测[3]（kt/a）

生产企业2007 2008 2009 2010

江苏索普600 600 600 1200

扬子乙酰350 350 350 350

上海吴泾250 600 600 600

兖矿国泰200 200 600 600

南京Celanese 600 600 600 600

大庆石化200 200 200 200

南京BP / 500 500 500

云南云维/ 200 200 200

贵州水晶36 36 36 36

河南顺达/ / 200 200

陕西榆林/ 150 150 150

花鲁恒升/ / 200 200

天津碱厂/ / 200 200

乙烯法460 / / /

酒精法310 / / /

总计3006 3436 4436 5036

目的意义：醋酸是一种重要有机化工原料，主要用于生产醋酸乙烯单体、醋酐、对苯二甲酸(PTA)、聚乙烯醇、醋酸酯类、醋酸纤维素等，在化工、轻纺、医药、染料等行业具有广泛的用途。鉴于醋酸工业在国民生产中所起重要作用，本论文对醋酸工业的工业化生产方式、生产设备进行调查研究，通过分析总结，对目前我国醋酸行业存在的问题进行归纳总结，并提出具有针对性的建议。希望为醋酸行业今后的发展方向提供有价值的参考资料。

内容摘要：本论文通过调查研究目前我国醋酸行业的生产现状，对存在的问题进行归纳总结并对醋酸行业今后的发展方向提出建议。具体内容包括：首先对工业化生产醋酸的三种主要方法进行介绍，对每种方法的优缺点进行分析比较，同时对我省有“中国科威特”美称、作为能源基地的榆林市的醋酸工业生产方法也进行了介绍；其次对不同醋酸工业生产方法所涉及的设备进行介绍，并对陕西省榆林市化工厂中所涉及到的主要醋酸设备进行图片展示；最后对我国醋酸工业目前存在的问题进行归纳，并对今后醋酸行业的发展方向提出建议。

成果展示：

一、工业化的醋酸生产

1.1液态烃液相氧化法

该法主要有正丁烷和石脑油两种原料路线，正丁烷或石脑油液相氧化生成醋酸。氧化在液相中进行，反应温度150～225℃，压力4M～8MPa，催化剂采用钴、锰、镍、铬等的乙酸盐或环烷酸盐，氧化产物经多次精馏分离得到醋酸，丁烷氧化副产物有乙醛、丙酮、甲醇等，轻油氧化副产物有甲酸、丙酸、丁酸等，醋酸收率72%～76%。

与其他方法相比，该法转化率低，选择性差，生成的副产物多，分离过程比较复杂，同时存在对设备腐蚀严重的问题，材质要求高，因而投资大，能耗高，经济可行性差，国内无采用该法的生产装置[6]。