化工工艺学课件催化氧化.ppt
第四章 催化氧化-醋酸及丙烯晴的生产,第四章 催化氧化,1,第四章 催化氧化-醋酸及丙烯晴的生产,主要内容,第一节：概述第二节：催化氧化原理第三节：醋酸的生产第四节：丙烯晴的生产,第四章 催化氧化,2,主要内容第一节：概述第四章 催化氧化2,第一节 概 述,一、催化氧化在有机化工中的应用二、催化氧化形式：反应物直接引入氧；脱氢加氧；氧化脱氢；两反应物共同失去氢、氢氧化为水；降解氧化。三、催化氧化反应共性：强放热反应飞温、爆炸；不可逆性，kp大；多途径氧化性一个原料多个产品；易爆性需在爆炸极限外反应。,第四章 催化氧化,3,第一节 概 述一、催化氧化在有机化工中的应用第四章,概 述,四、氧化剂的选择：1.空气：易得，安全；能耗大，尾气量大。2.纯氧：设备体积小、尾气量少；需空分设备。五、催化氧化分类：1.根据反应物状态： 气相氧化法；液相氧化法。2.根据反应物系相态和Cat:a.均相催化氧化：均相催化自氧化；均相络合催化氧化b.非均相催化氧化-金属络合物做催化剂,第四章 催化氧化,4,概 述四、氧化剂的选择：第四章 催化氧化4,第二节 催化氧化原理,一、均相催化自氧化反应1.原理（机理）： 自由基链式反应2.催化剂：主催化剂:醋酸钴；丁酸钴；醋酸锰等促进剂：有机含氧物，已醛等；溴化物，溴化氨、四溴乙烷等3.影响因数 杂质含量；反应温度；空速；溶剂；转化率,第四章 催化氧化,5,第二节 催化氧化原理一、均相催化自氧化反应第四章 催化氧,催化氧化原理,二、非均相催化氧化反应1.定义：气态有机原料在固态Cat存在下，以气态氧做氧化剂氧化为有机产品的过程。2.原料：烯烃；芳烃；醇类；烷烃3. 特点：反应过程复杂传热过程复杂,第四章 催化氧化,6,催化氧化原理二、非均相催化氧化反应第四章 催化氧化6,4.非均相催化氧化反应类型：烯烃环氧化烯丙基氧化烯基氧化偶联芳烃催化氧化烷烃催化氧化醇类催化氧化,第四章 催化氧化,7,4.非均相催化氧化反应类型：第四章 催化氧化7,第三节 醋酸的生产,一、性质用途1.物理化学性质 乙酸(Acetic Atid)俗称醋酸,因其16 .7 时凝结成固体,因此,纯的乙酸又叫“冰乙酸”。熔点16.7,沸点118.1,相对密度(水)1.05,爆炸限17.0%,溶于水、醚、甘油,不溶于二硫化碳。,第四章 催化氧化,8,第三节 醋酸的生产一、性质用途第四章 催化氧化8,乙酸是用途极为广泛的有机酸,主要用于生产乙酸乙烯、乙酸酐、对苯二甲酸()、聚乙烯醇、乙酸乙酯/丁酯等酯类、乙酸盐类、氯乙酸和乙酸纤维素等。乙酸也用于医药、农药、染料、涂料、合成纤维、塑料和粘合剂等行业。我国乙酸主要用途全球乙酸消费构成质量指标,2. 乙酸主要用途,第四章 催化氧化,9,乙酸是用途极为广泛的有机酸,主要用于生产乙酸乙烯、乙酸酐、对,二、生产方法丁烷液相氧化法；甲醇羰基合成法；乙醇-乙醛氧化法；乙烯-乙醛氧化法不同生产方法比较,第四章 催化氧化,10,二、生产方法第四章 催化氧化10,三、乙酸生产规模,乙酸是十分重要的基本有机原料,目前全世界的生产能力已近900万/,产量约700万/。我国乙酸生产能力达到135万/,约占世界的15%,产量约占世界产量的14 3%,达到97万/左右。2002我国乙酸主要生产厂.目前世界最大的单套乙酸生产装置已达100万/,其次是67 5万/。而我国目前最大的生产厂是吉化公司21万/(多套)。单套最大是四川扬子江为18万/,与国际大公司相比还有很大距离。,第四章 催化氧化,11,三、乙酸生产规模乙酸是十分重要的基本有机原料,目前全世界的生,四、乙醛氧化法生产原理主反应：CH3CHO+0.5O2CH3COOH +346KJ/mol 副反应：反应机理：自由基链锁反应,第四章 催化氧化,12,四、乙醛氧化法生产原理主反应：CH3CHO+0.5O2C,五、工艺流程及主要设备工艺流程 图主要设备 图国内生产综述,第四章 催化氧化,13,五、工艺流程及主要设备工艺流程 图主要设备,第四节 丙烯腈的生产,一、性质用途1. 物理性质： 常温常压：液态,刺激性臭味;沸点：77.3 ;有毒：氢氰酸的十分之一。丙烯腈（AN）是一种易燃、剧毒、有苦杏仁味的无色液体，它具有高极性，可同大多数有机溶剂互溶 2. 化学性质： 双键，三键（氰基）。 加成，水解，聚合，醇解。,第四章 催化氧化,14,第四节 丙烯腈的生产一、性质用途第四章 催化氧化14,3.丙烯腈用途,以丙烯腈为原料可生产腈纶（丙烯腈纤维），丁腈橡胶（NBR）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）和苯乙烯-丙烯腈树脂（SAN）等。丙烯腈主要用于生产腈纶，约占50%，其次是ABS/SAN、己二腈和聚丙烯酰胺等。 丙 烯 腈质量指标 我国市场情况2000年丙烯腈生产能力约44.2万吨/年，产量39.7万吨，消费55万吨，预测2005年消费86万吨。,第四章 催化氧化,15,3.丙烯腈用途以丙烯腈为原料可生产腈纶（丙烯腈纤维），丁腈橡,二、生产方法环氧乙烷法；乙炔法；乙醛法；丙烯氨氧化法,第四章 催化氧化,16,二、生产方法第四章 催化氧化16,三、生产原理1. 主反应： C3H6+NH3+1.5O2 CH2=CH-CN+3H2O +512.9KJ/mol2. 副反应： C3H6+3NH3+3O2 3HCN+6H2O +Q 占BXQ 1/6 2C3H6+3NH3+3O2 3CH3CN+3H2O +Q 占BXQ 1/7 C3H6+O2 CH2=CH-CHO+H2O +Q 占BXQ 1% C3H6+4.5O2 3CO2+3H2O +Q 占BXQ 3. 催化剂： 主-钼铋氧化物；助-磷铁钴镍钾氧化物,第四章 催化氧化,17,三、生产原理第四章 催化氧化17,四、工艺条件选择原料配比（mol比） 氨/丙烯=1.1:1 丙烯/空气=1:12 丙烯/水蒸气=1:3 (稀释、载热、除碳)反应温度 450470 反应压力 0.040.1MPa接触时间 510s,第四章 催化氧化,18,四、工艺条件选择第四章 催化氧化18,五、工艺流程主要设备工艺流程示意图反应-回收工艺流程图粗丙烯晴精制工艺流程图主要设备-反应器图,第四章 催化氧化,19,五、工艺流程主要设备第四章 催化氧化19,本章到此结束谢谢各位！,第四章 催化氧化,20,本章到此结束谢谢各位！第四章 催化氧化20,自由基链式反应,第四章 催化氧化,21,自由基链式反应第四章 催化氧化21,反应温度：70-75反应时间：3hX乙醛：97%,第四章 催化氧化,22,反应温度：70-75第四章 催化氧化22,氧化反应器,第四章 催化氧化,23,氧化反应器 第四章 催化氧化23,丙烯晴主要用途,第四章 催化氧化,24,丙烯晴主要用途 第四章 催化氧化24,工艺流程示意图,第四章 催化氧化,25,工艺流程示意图第四章 催化氧化25,工艺流程图1,第四章 催化氧化,26,工艺流程图1第四章 催化氧化26,工艺流程图2,粗丙烯腈精制工艺流程,第四章 催化氧化,27,工艺流程图2粗丙烯腈精制工艺流程第四章 催化氧化27,主要设备-反应器,第四章 催化氧化,28,主要设备-反应器第四章 催化氧化28,第四章 催化氧化,29,第四章 催化氧化29,第四章 催化氧化,30,第四章 催化氧化30,第四章 催化氧化,31,第四章 催化氧化31,第四章 催化氧化,32,第四章 催化氧化32,目前世界乙酸的主要生产方法是甲醇羰基合成法(法),约占世界乙酸生产能力的60%以上。此法是1960年由德国公司首先建设了第一套高压法乙酸生产装置。由于设备要求高,原材料和动力消耗大,未能广泛推广。1968年美国孟山都公司在高压法基础上成功地开发了低压工艺,并于1970年建成第一套13 5万/生产装置。由于低压法的生产条件温和,收率高,成本低,因此很快被世界各地采用。,第四章 催化氧化,33,目前世界乙酸的主要生产方法是甲醇羰基合成法(法),约占,第四章 催化氧化,34,第四章 催化氧化34,第四章 催化氧化,35,第四章 催化氧化35,第四章 催化氧化,36,第四章 催化氧化36,第四章 催化氧化,37,第四章 催化氧化37,第四章 催化氧化,38,第四章 催化氧化38,
