Курсовая работа: Производство уксусной кислоты

В парах уксусная кислота обладает раздражающим действием на дыхательные пути, ПДК для нее составляет 5 мг/м3.

????????????? ??????? ???????? ??????? ? ????????????????????? ????????, ?? ??????? ??????????? ?? ???????? ????????? ? ????????? 3-?? ?????? ?????????. ??? ?????? ? ???????? ???????? ??????? ????????? ?????????????? ???????? ?????? (??????????? ???????????). ?????? ?????? ??? ?????? - ???????? ?????????? ?????.????????????? ??????? ???????? ??????? ???????? ? ?????? ??????????????? ????????, ???????????? ? ?????????? ???????????? ?? ??????????? ?????, ? ??????????, ??????? ? ????? ?? ??????????? ????? ???????????? ?? 275 ??³ , ? ????? ? ?????????? ?????? ? ?????????????? ????? ???????????? ?? 50 ??³ . ?????????? ???? ???????? ??? ?????? ? ???????? ???????? ??????? ? ??????? ?????? ??????. ????????????? ??????? ???????? ??????? ?????? ? ??????????? ??????????? ?? ??????????? ?????. ??????????, ???????, ?????, ?????? ? ?????????????? ????? ?????? ? ????????? ?????????? ??? ??? ???????. ????????????? ?????????? ???????? ? ???????? ???????????? (??????? ???????, ?????? ???????, ??????????? ????? ? ??.).???????????????? ? ?/? ?????????, ????????????? ?? ??????????? ????? ????? 12?18H10? ??? 10?17H13?2?, ? ??????? ??????. ?????????? ???????? ???????? ??????? ??????? 1

1. Внешний вид	Бесцветная, прозрачная жидкость без механических примесей
2. Растворимость в воде	Полная, раствор прозрачный
3. Массовая доля уксусной кислоты, %, не менее	99,5
4. Массовая доля уксусного альдегида, %, не более	0,004
5. Массовая доля муравьиной кислоты, %, не более	0,05
6. Массовая доля сульфатов (SO4), %, не более	0,0003
7. Массовая доля хлоридов (Cl),%, не более	0,0004
8. Массовая доля тяжелых металлов осаждаемых сероводородом (Pb), %, не более	0,0004
9. Массовая доля железа (Fe), %, не более	0,0004
10. Массовая доля нелетучего остатка, %, не более	0,004
11. Устойчивость окраски раствора марганцовокислого калия, мин, не менее	60
12. Массовая доля веществ, окисляемых двухромовокислым калием, cm3 раствора тиосульфата натрия, концентрация с (Na2 SO3 *5H2 O) = 0,1 моль/дм3 (0,1H), не более	5,0

1.2 ?????????? ???????? ??????? ???????? ??????? ????????? ??? ????????? ????????????? ? ???????? ???????, ??? ???????????? (????????, ? ???????????? ??????? ?????????), ? ???? ????????? ?????? ??? ???????????? ???????, ?????????, ?????????.?????? ??????? ???????? ??????? ?????????? ? ???????? ????????? ? ??????????????? ???????? (???????? ? ????, ??????????? ??????, ??????).? ?????? ?????? ?????? ????? ???????, ??? ????????, ????????, ????????????, ????????.???????? ????? ( 4% ???????? ??????? )???????? ????? ???????? 20 ????????? ??????????? ??????? ? ??????????????, ? ????? ????????, ???????????, ???????? ? ???????? ???????, ????? ??? ????????? ? ???????????, ?????? ?????????? ????????, ?????, ??? ?????, ??????. ???????? ????? ?????? ??????????? ??? ????????????? ????????? ???? ? ???????????????. ?? ????????? ?????????? ?? ????????????? ????????, ??? ?? ?????? ??????, ??? ? ??????? ? ???????. ? ??? ????? ?????????? ????, ??????, ???????, ???????, ????????, ? ????? ???????. ??????, ?? ?????? ???????? ????? ???????? ?????? ?????? ????????? ??????????. ?? ??????????? ??? ?????????? ???????? ????????, ????????, ?????, ???????? ????, ???????????, ??????????????, ???????, ???????? ?????, ??????? ???????????, ??????, ????????? ? ??.???????? ????? ????????????? ?????? ???? ??????????? ???????? ? ?????????? ???????: ? ??????? ???? ????????? ????? ???? ? ???????? 1 ????? ????????? ??????. ???????? ????????, ??????????? ?????? ??? ?? ????? ??? ???????? ?????? ????????? ???? ? ????? ??????? ????????? ??????.????? ?????? ???????????? ? ???????? ??????????????? ??? ????????????? ????????? ????????? ????????. ? ???????? ???????? ????? ???????????? ??? ??????????????? ?????????????? ???????? (????? ?????????? ???? ????????? ???? ? ?????? ? ????????? 3:1), ? ????? ??? ???????? ????? ??????? ????????. ?????????????? ?????????? ?????? ??? ?????? ????????? ??????????? ??????????.???????? ?????????? ?????????? ?????? ? ????????????. ? ?????? ??? ???????? ???????? ? ?????? ??????? ????? ?????????? ??????? ? ???????????? ???????. ??? ????? ?????? ????????????? ???????????? ?????? ????? ? ??????????? ?????????? ?????? (?? 1 ???? ???? - 3-4 ????? ??????).????? ??????????? ( 4% ???????? ??????? )??????????? ????? ?????? ???????????? ???????? ???????? ?? ?????? ????????, ?? ? ????? ????. ? ???????? ??? ??????????? ?????????? ??? ????????????? ????????? ??????? ? ???????? ??????? (2-3 ??. ????? ?? ?????????), ?.?. ?? ??????? ???????????? ? ?????????? ???? ?????. ????? ??????????? ????? ????????? ?????????? ? ?????????? ??????? ???????? ? ??????? ?? ??????? ?????????. ??? ????????????? ???????? ?? ????????? ?????? ????, ?? ???????? ?? ???????, ??????????? ????? ?????? ?????????.???????? ??????? ??????????? ????? ??? ???????????? ????????????? ???????. ???????? ???????? (??) ???????? ???????? ?????????? ????????????????? ???????, ??????? ???????????? ????? ???????? ???? ??????????? ???????. ????????????????? ??????? ???????????? ????? ?????????? ??????????? ??????? ? ????????? ???????? ???????? ? ??????????? ?????????? ?????????? ?????? ??????? (? ???????? ????????????).??? ?????????? ? ??????????? ?????? (NaOH) ? ?????? ???????? ????????????????? ??????? ????????????? ?? ?????????? ?????? ? ??????? ??????. ??? ?????????? ????? ??????????? ??????? ???????? ? ?????? ? ????? ???? ???????????????? ?? ??????????? ????????? (156-1600?). ?????? ??????? ????????????? ??????????? ???????, ???????????? ??? ?????????, ???????? ??????????? ?? ???????? ? ?????-?????????? ???? ??? ?????????? ??????? ?????? (FeCl3). ???????? ???????, ?????????????? ? ?????????, ???????????? ??? ?????????? ? ???????? ? ?????? ???????? ? ????????????, ??????? ????? ????? ?????????? ?? ??? ???????????? ??????. ????? ????, ????????????????? ??????? ????? ???? ???????????????? ??? ?????? ????????? ?????????????????? ???????. ????????????????? ??????? ??????????????? ? ???????????? ?????????? ??????????? ?????????????? ??? ???, ??????? ?????? ?? ????. ??? ????????? ? ????? ???????, ?????? ?? ??????? ????? ?????????? ????????????? ?? ??????????? ??????? ? ???????? ??????? (Leeson ? Mattocks, 1958; Stempel,1961). ?????? ???????? ???????????? ????? ????? ??????????????? ???????, ????? ?? ?????????? ???????. ????? ???????? ??????? ??????????????? ? ???, ??? ???????? ?????? ???????????????. ????????????????? ??????? ???????????? ????????????? ??? ????????? ???????? ???????????, ???????? ????????????, ? ????? ? ??????? ????.????????????????? ??????? ????????? ?????????????????????, ??????????????, ? ????? ????????????? ????????, ? ?? ?????? ????????? ??? ???????????? ??????????, ???????? ????, ?????????? ? ??. ? ? ???????? ????????????????????? ????????.???????? ??????? ???????????? ? ? ?????????? ?????????????? (???????????? ???????????????, ?? ??????? ???????? ????????? ???????, ???????????? ??????, ??????????; ??? ??????? ??????????, ???????????? ? ??????? ??????), ? ???????????? ????????? ??????, ??????????? ?????????, ?????????????, ??? ??????? ??????????, ????????????? ???????, ????????, ????????. ???? ???????? ??????? ?????????? ??? ?????? ? ??????????? ????????.

1.3 Основные способы получения уксусной кислоты

1.3.1 Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида

Процесс получения уксусной кислоты окислением ацетальдегида разработан фирмой Shawinigan (США). Окисление проводится кислородом в колоннах, футерованных алюминием, при 50—70°С и давлении до 0,7 МПа. В качестве растворителя используется уксусная кислота или ее водный раствор. Повышенное давление способствует поддержанию необходимой концентрации альдегида в жидкой фазе н увеличению надежности работы конденсационной системы. В качестве катализатора используется ацетат марганца. Окислительная колонна в нижней части снабжена перфорированной перегородкой для равномерного распределения кислорода по ее сечению. Процесс окисления протекает через стадию образования надуксусной кислоты, и катализатор играет активную роль в предотвращении ее накопления в значительных количествах.

Основными побочными продуктами окисления ацетальдегида являются ме-тилацетат, формальдегид, муравьиная кислота, ацетон, диацетил, этилиденди-ацетат. Это требует тщательной очистки товарного продукта от примесей.

В случае окисления ацетальдегида с использованием сложных катализаторов Со—Сu, Мn—Сu и в присутствии водоотводящих агентов (диизопропиловый эфир, этилацетат и т. д.) одновременно с уксусной кислотой образуется уксусный ангидрид.

Окисление ацетальдегида молекулярным кислородом представляет гомогенную каталитическую реакцию, протекающую в жидкой фазе и выражаемую общим уравнением:

СН₃ СНО + 0,5О₂ = СНзСООН -∆Н (1)

Реакция протекает по цепному механизму через стадию образования надуксусной кислоты (НУК):

СНз-СНО + О₂ →СНз-С-ООН (2)

II

O

Которая, являясь сильным окислителем, окисляет ацетальдегид до уксусного ангидрида:

СНз-СНО + СНз-С-ООН →(СН₃ СО)₂ О + Н₂ О (3)

II

O

Уксусный ангидрид при достаточном количестве воды гидролизуется до уксусной кислоты:

(СН₃ СО)₂ O + Н₂ O→ 2СН₃ СНО

Таким образом, в системе всегда сосуществуют уксусная кислота, уксусный ангидрид и вода.

Технологическая схема производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида

На рис. 1.1 представлена технологическая схема производства уксусной кислоты из ацетальдегида на марганцевом катализаторе.

1-смеситель катализаторного раствора,2-смеситель раствора ацетальдегида,3-окислительная колонна(реактор),4-брызгоулавитель,5- рассольный конденсатор, 6-сепаратор жидкости и газа, 7-ректификационная колонна

Рисунок 1.1 Технологическая схема производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида

Технологический процесс производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида состоит из трех последовательных стадий:

1) окисление ацетальдегида,

2) выделение непрореагировавшего ацетальдегида из паро-газа,

3) выделение уксусной кислоты из реакционной смеси и ее очистка.

Растворы катализатора и ацетальдегида в циркуляционной уксусной кислоте подаются из смесителей 1 и 2 в нижнюю часть окислительной колонны — реактора барботажного типа 3. Температурный режим в колонне поддерживается с помощью размещенных в ней охлаждающих змеевиков, по которым циркулирует вода. По всей высоте в колонну через несколько труб подается под давлением 4*10⁵ Па кислород, который барботирует через жидкость, заполняющую колонну. Парогазовая смесь, содержащая продукты окисления, выводится из колонны 3 через брызгоуловитель 4 и поступает в конденсатор 5, охлаждаемый рассолом, и из него в сепаратор 6. Из сепаратора конденсат, состоящий из уксусной кислоты и ацетальдегида, возвращается в окислительную колонну, а несконденсировавшиеся газы промываются водой и выпускаются в атмосферу. Для предотвращения возможности взрыва НУК парогазовая смесь, выходящая из колонны, разбавляется азотом, который подается в брызгоуловитель 4. Жидкая уксусная кислота, выходящая из брызгоуловителя колонны 3, делится на два потока. Меньший из них (циркуляционная кислота) направляется в смесители 1 и 2 для приготовления растворов катализатора и ацетальдегида, а больший поступает на ректификацию в колонну 7 для получения товарного продукта. Из нижней части колонны 7 выводится в виде кубового остатка раствор катализатора, поступающий на регенерацию.