化工仿真实习报告

化工仿真实习报告

茂名职业技术学院

乙醛氧化制醋酸工艺仿真

实 训 报 告

专业:应用化工技术 班级: 石油1 学号: 3110533126 姓名: 李伟峰 成绩:

时间: 2012-11-15

一、实习目的：

1、了解化工过程的工艺和控制系统的动态特性、提高对工艺过程的运行和控制能力。

2、加深对工厂具体化工设备、化工操作的感性认识，进一步了解所学专业的性质，以便今后更好的学习专业基础课及专业课。

3、收集各项技术资料和生产数据，培养理论联系实际的习惯 4、培养学生的学习兴趣和提高学生勇于思考、勇于创新的精神。

二.概述:

乙酸又名醋酸，英文名称为acetic acid，是具有刺激气味的无色透明液体，无水乙酸在低温时凝固成冰状，俗称冰醋酸。在16.7℃以下时，纯乙酸呈无色结晶，其沸点是118℃。乙酸蒸气刺激呼吸道及粘膜（特别是对眼睛的粘膜），浓乙酸可灼烧皮肤。乙酸是重要的有机酸之一。其结构式是：

乙酸是稳定的化合物；但在一定的条件下，能引起一系列的化学反应。如：在强酸（H2SO4或HCl）存在下，乙酸与醇共热，发生酯化反应：

H3COCOH

+

CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2OH 三.仿真生产方法及工艺路线原理：

3.1 生产方法及反应机理

乙醛首先与空气或氧气氧化成过氧醋酸，而过氧醋酸很不稳定，在醋酸锰的催化下发生分解，同时使另一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。氧化反应是放热反应。 CH3CHO+O2→CH3COOOH

CH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH 总的化学反应方程式为： CH3CHO + 1/2O2 292.0kj/mol

在氧化塔内，还有一系列的氧化反应，主要副产物有甲酸、甲酯、二氧化碳、水、醋酸甲酯等。

CH3COOOH→CH3OH+CO2 CH3OH+CO2→HCOOH+ H2O

CH3COOOH+ CH3COOH→CH3COOCH3+ CO2+ H2O

CH3OH+ CH3COOH→+ H2O

→ CH3COOH +

CH3OH→CH4+CO

CH3CH2OH+ CH3COOH→CH3COOC2H5 + H2O

CH3CH2OH+ HCOOH→HCOOC2H5 + H2O 3CH3CHO+3O2→HCOOH+ CO2+ H2O

4CH3CHO+5O2→4CO2+ 4H2O

3CH3CHO+2O2→CH3CH(OCOCH3)2+ H2O 2CH3COOH→CH3COCH3+ CO2+ H2O CH3COOH→CH4+CO2

乙醛氧化制醋酸的反应机理一般认为可以用自由基的链接反应机理来进行解释，常温下乙醛就可以自动地以很慢的速度吸收空气中的氧而被氧化生成过氧醋酸。

过氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基。

OH3CC2CH3COOH+

OH3CCOOHCH3CHO+O2→

CH3COOOH→ O + OH

3.2 工艺流程简述 2.2.1 装置流程简述

本反应装置系统采用双塔串联氧化流程，主要装置有第一氧化塔T101、第二氧化塔T102、尾气洗涤塔T103、氧化液中间贮罐V102、碱液贮罐V105。其中T101是外冷式反应塔，反应液由循环泵从塔底抽出，进入换热器中以水带走反应热，降温后的反应液再由反应器的中上部返回塔内；T102是内冷式反应塔，它是在反应塔内安装多层冷却盘管，管内以循环水冷却。 乙醛和氧气首先在全返混型的反应器-第一氧化塔T101中反应（催化剂溶液直

接进入T101内），然后到第二氧化塔T102中，通过向T102中加氧气，进一步进行氧化反应（不再加催化剂）。第一氧化塔T101的反应热由外冷却器E102A/B移走，第二氧化塔T102的反应热由内冷却器移除，反应系统生成的粗醋酸送往蒸馏回收系统，制取醋酸成品。

蒸馏采用先脱高沸物，后脱低沸物的流程。 粗醋酸经氧化液蒸发器E201脱除催化剂，在脱高沸塔T201中脱除高沸物，然后在脱低沸塔

T202中脱除低沸物，再经过成品蒸发器E206脱除铁等金属离子，得到产品醋酸。

从低沸塔T202顶出来的低沸物去脱水塔T203回收醋酸，含量99%的醋酸又返回精馏系统，塔T203中部抽出副产物混酸，T203塔顶出料去甲酯塔T204。甲酯塔塔顶产出甲酯，塔釜排出废水去中和池处理。

3.2.2 氧化系统流程简述

乙醛和氧气按配比流量进入第一氧化塔（T101），氧气分两个入口入塔，上口和下口通氧量比约为1：2，氮气通入塔顶气相部分，以稀释气相中氧和乙醛。

乙醛与催化剂全部进入第一氧化塔，第二氧化塔不再补充。氧化反应的反应热由氧化液冷却器（E102A/B）移去，氧化液从塔下部用循环泵（P101A/B）抽出，经过冷却器（E102 A/B）循环回塔中，循环比（循环量：出料量）约110~140：1。冷却器出口氧化液温度为60℃，塔中最高温度为75~78℃，塔顶气相压力0.2Mpa（表），出第一氧化塔的氧化液中醋酸浓度在92~95%，从

塔上部溢流去第二氧化塔（T102）。

第二氧化塔为内冷式，塔底部补充氧气，塔顶也加入保安氮气，塔顶压力0.1Mpa（表），塔中最高温度约85℃，出第二氧化塔的氧化液中醋酸含量为97~98%。

第一氧化塔和第二氧化塔的液位显示设在塔上部，显示塔上部的部分液位（全塔高90%以上的液位）。

出氧化塔的氧化液一般直接去蒸馏系统，也可以放到氧化液中间贮罐（V102）暂存。中间贮罐的作用是：正常操作情况下做氧化液缓冲罐，停车或事故时存氧化液，醋酸成品不合格需要重新蒸馏时，由成品泵（P402）送来中间贮存，然后用泵（P102）送蒸馏系统回炼。

两台氧化塔的尾气分别经循环水冷却的冷却器（E101）中冷却，凝液主要是醋

酸，带少量乙醛，回到塔顶，尾气最后经过尾气洗涤塔（T103）吸收残余乙醛和醋酸后放空，洗涤塔采用下部为新鲜工艺水，上部为碱液，分别用泵（P103、P104）循环。洗涤液温度常温，洗涤液含醋酸达到一定浓度后（70～80%），送往精馏系统回收醋酸，碱洗段定期排放至中和

池。

四. 工艺技术指标：

4.1 控制指标 序号 名称 仪表单信号 位 09A/Pa B 2 T102压力 PIC1M0.10.02 12A/pa B 3 T101底温TI103℃ 771 度 度 液相温度 温度 A B C E 相温差大4 T101中温TI103℃ 732 5 T101上部TI103℃ 683 控制指标 备注 1 T101压力 PIC1M0.190.01 6 T101气相TI103℃ 与上部液

于13℃ 7 E102出口TIC1℃ 602 温度 04A/B 8 T102底温TI106℃ 832 度 A B 10 T102温度 TI106℃ 85～70 C 11 T102温度 TI106℃ 85～70 D 12 T102温度 TI106℃ 85～70 E 13 T102温度 TI106℃ 85～70 F 14 T102温度 TI106℃ 85～70 G 15 T102气相TI106℃ 与上部液 温度 H 相温差大于15℃ 16 T101液位 LIC1% 3515 9 T102温度 TI106℃ 85～70

01 17 T102液位 LIC1% 3515 02 18 T101加氮FIC1M15050 量 01 3/H 19 T102加氮FIC1M7525 量 、

4.2 分析项目 序号 含醋酸 含醛 3 T102出料AIAS104 % >97 含醋酸 4 T102出料AIAS107 % <0.3 名称 位号 单控制备05 3/H 位 指标 注 95 1 T101出料AIAS102 % 92～ 2 T101出料AIAS103 % <4

含醛 5 T101尾气AIAS101% <5 含氧 含氧 7 T103中含AIAS106 % <80 醋酸 五.岗位操作法：

A、B、C 6 T102尾气AIAS105 % <5 5.1 冷态开车/装置开工

说明：斜体字部分是在仿真范围外或必须和其它工段配合的操作。 5.1.1 开工应具备的条件

（1）检修过的设备和新增的管线，必须经过吹扫、气密、试压、置换合格（若是氧气系统，还要脱酯处理）

（2）电气、仪表、计算机、联锁、报警系统全部调试完毕，调校合格、准确好用。 （3）机电、仪表、计算机、化验分析具备开工条件，值班人员在岗。

（4）备有足够的开工用原料和催化剂。

51.2 引公用工程 5.1.3 N2吹扫、置换气密 5.1.4 系统水运试车 5.1.5 酸洗反应系统

（1）首先将尾气吸收塔T103的放空阀V45打开；从罐区V402（开阀V57）将酸送入V102中，而后由泵P102向第一氧化塔T101进酸，T101见液位(约为2%)后停泵P102，停止进酸。“快速灌液”说明，向T101灌乙酸时，选择“快速灌液”按钮，在LIC101有液位显示之前，灌液速度加速10倍，有液位显示之后，速度变为正常；对T102灌酸时类似。使用“快速灌液”只是为了节省操作时间，但并不符合工艺操作原则，由于是局部加速，有可能会造成液体总量不守衡，为保证正常操作，将“快速灌液”按钮设为一次有效性，即：只能对该按钮进行一次操作，操作后，按钮消失；如果一直不对该按钮操作，则在循环建立后，该按钮也消失。该加速过程只对“酸洗”和“建立循环”有效。

（2）开氧化液循环泵P101，循环清洗T101； （3）用N2将T101中的酸经塔底压送至第二氧化塔T102，T102见液位后关来料阀停止进酸；

（4）将T101和T102中的酸全部退料到V102中,供精馏开车；

（5）重新由V102向T101进酸，T101液位达30%后向T102进料，精馏系统正常出料，建立全系统酸运大循环。

5.1.6 全系统大循环和精馏系统闭路循环 （1）氧化系统酸洗合格后，要进行全系统大循环：

V402 T101 T102 E201 T201

T202 T203 V209 E206 V204 V402

六．实训的心得：

通过本次化工仿真实习收获颇多，我熟悉了

工艺流程，对控制系统有了一定的了解，基本掌握开车规程。处次接触化工仿真软件的时候还是比较迷茫的，但花了一定的时间来仔细阅读仿真软件说明书后基本明白了操作规程。特别是面对复杂的化工过程或者是以前从未接触过的化工过程的时候，对过程的熟悉程度将是至关重要的，否则也许会误入歧途，错误的操作，浪费时间，影响开车分数不说，更重要的是不能很好的掌握所需要学习的内容。面对一个复杂的工艺过程，如果不能事先了解到他们的作用和位置，以及各自开到什么程度，那么当开车的时候必然会手忙脚乱，而且会错误不断，因此在开车前最重要的准备工作就是要熟悉整个工艺过程。另外在操作中一定要耐心，不能急于求成。务必达到每一步的工艺要求之后，才能进行下一步的操作，否则可能造成不可挽回的质量错误。面对复杂的工艺流程，首先要了解这个流程的作用是什么，要达到怎样的目的，然后去了解流程中的各个环节，如何进料的，怎样反应的，反应时要保证怎样的条件，怎么出料的，各种保护系统，辅助系

统，排凝阀，排空阀的位置，以及紧急状况下的停车步骤，生产过程中安全是首要问题。