1、摘 要醋酸是一種用途廣泛的基本有機產品, 也是化工、醫藥、紡織、輕工、食品等行業不可缺少的重要原料。隨著醋酸衍生產品的不斷發展, 以醋酸為基礎的工業不僅直接關系到化學工業的發展，而且與國民經濟的各個行業息息相關，醋酸生產與消費正引起世界各國的普遍重視，為了滿足經濟發展對醋酸的需求，開展了此年產10萬噸醋酸項目。本設計采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸。 首先確定乙醛氧化法生產醋酸工藝流程，然后對整個工藝過程進行物料和能量衡算。 關鍵詞：醋酸，工藝流程，物料衡算 一、概述醋酸是一種有機化合物，又叫乙酸別名：醋酸、冰醋酸。分子式：C2H4O2（常簡寫為HAc）或CH3COOH。是典型的脂肪酸。被公認為食

2、醋內酸味及刺激性氣味的來源。純的無水乙酸（冰醋酸）是無色的吸濕性液體，凝固點為16.7 °C (62 °F) ，凝固后為無色晶體。盡管根據乙酸在水溶液中的離解能力它是一個弱酸，但是乙酸是具有腐蝕性的，其蒸汽對眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一種簡單的羧酸，是一個重要的化學試劑。乙酸也被用來制造電影膠片所需要的醋酸纖維素和木材用膠粘劑中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纖維和織物。在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢劑。食品工業方面，在食品添加劑列表E260中，乙酸是規定的一種酸度調節劑（一）醋酸生產的歷史早在公元前三千年，人類已經能夠用酒經過各種醋酸菌氧化發酵制醋。十九世紀后期，人們發現從

3、木材干餾制木炭的副產餾出液中可以回收醋酸1，成為醋酸的另一重要來源。但這兩種方法原料來源有限，都需要脫除大量水分和許多雜質，濃縮提純費用甚高，因此，隨著20世紀有機化學工業的發展，誕生了化學合成醋酸的工業. 乙醛易氧化生成醋酸，收率甚高，成為最早的合成醋酸的有效方法。1911年，德國建成了第一套乙醛氧化合成醋酸的工業裝置并迅速推廣到其它國家早期的乙醛來自糧食、糖蜜發酵生成的乙醇的氧化2，1928年德國以電石乙炔進行水合反應生成乙醛，是改用礦物原料生成醋酸的開始。二次大戰后石油化工興起發展了烴直接氧化生產醋酸的新路線，但氧化產物組分復雜，分離費用昂貴。因此19571959年德國Wacher-ch

4、emie和Hoechst兩公司聯合開發了乙烯直接氧化制乙醛法后，乙烯乙醛醋酸路線迅速發展為主要的醋酸生產方法。70年代石油價格上升，以廉價易得、原料資源不受限制的甲醇為原料的羰基化路線開始與乙烯路線競爭。 甲醇羰基化制醋酸雖開始研究于20年代，60年代已有BASF公司的高壓法工業裝置，但直到1971年美國Monsanto公司的甲醇低壓羰基化制醋酸工廠投產成功，證明經濟上有壓倒優勢，現已取代乙烯路線而占領先地位。 1989年世界醋酸總生產能力為480kt，一套甲醇低壓羰基化裝置的生產能力總計2000kt/a以上，除個別廠外，都已建成投產。中國工業生產合成醋酸同樣從發酵法、乙醇乙醛氧化法及電石乙炔

5、乙醛氧化路線開始，60年代末全國已形成60kt/a的生產能力。70年代開始發展乙烯路線，引進了每套年產約7萬噸大型裝置。 輕油氧化制醋酸，天然氣制甲醇，低壓羰基化制醋酸的工藝路線正積極研究。 可以肯定這些將會使我國的醋酸生產出現一個飛躍。 （二）醋酸的物理性質分子式：C2H4O2分子量：60.050性質：無色透明液體。熔點16.635，沸點117.9，相對密度1.0492(20/4)折射率1.3716，閃點（開杯）57，自燃點465，粘度11.83mPa·s（20）。純乙酸在16以下時，能結成冰狀固體，故稱冰醋酸。與水、乙醇、苯和乙醚混溶，不溶于二硫化碳。當水加到乙酸中，混合后的總體

6、積變小，密度增加。分子比為1：1，進一步稀釋，不再發生上述體積的改變。有刺激性氣味。 （三）醋酸的化學性質 1酸性羧酸中，例如乙酸，的羧基氫原子能夠部分電離變為氫離子（質子）而釋放出來，導致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系數為4.8，pKa=4.75（25），濃度為1mol/L的醋酸溶液（類似于家用醋的濃度）的pH為2.4，也就是說僅有0.4%的醋酸分子是解離的。 乙酸的酸性促使它還可以與碳酸鈉、氫氧化銅、苯酚鈉等物質反應。 2CH3COOH + Na2CO32CH3COONa + CO2 + H2O 2CH3COOH + Cu(OH)2 (CH3COO)2Cu + 2H2O CH

7、3COOH + C6H5ONa C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa 2二聚物乙酸的晶體結構顯，分子間通過氫鍵結合為二聚體（亦稱二締結物），二聚體也存在于120的蒸汽狀態。二聚體有較高的穩定性，現在已經通過冰點降低測定分子量法以及X光衍射證明了分子量較小的羧酸如甲酸、乙酸在固態及液態，甚至氣態以二聚體形式存在。當乙酸與水溶和的時候，二聚體間的氫鍵會很快的斷裂。其它的羧酸也有類似的二聚現象。（乙酸的二聚體,虛線表示氫鍵） 3溶劑液態乙酸是一個親水（極性）質子化溶劑，與乙醇和水類似。因為介電常數為6.2，它不僅能溶解極性化合物，比如無機鹽和糖，也能夠溶解非極性化合物，比如油類或一些元素的分子

8、，比如硫和碘。它也能與許多極性或非極性溶劑混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成為了化工中廣泛運用的化學品。4化學反應 對于許多金屬，乙酸是有腐蝕性的，例如鐵、鎂和鋅，反應生成氫氣和金屬乙酸鹽。因為鋁在空氣中表明會形成氧化鋁保護層，所以鋁制容器能用來運輸乙酸。金屬的乙酸鹽也可以用乙酸和相應的堿性物質反應,比如最著名的例子：小蘇打與醋的反應。除了醋酸鉻，幾乎所有的醋酸鹽能溶于水。 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l)

9、乙酸能發生普通羧酸的典型化學反應，特別注意的是，可以還原生成乙醇，通過親核取代機理生成乙酰氯，也可以雙分子脫水生成酸酐。同樣，乙酸也可以成酯或氨基化合物。440的高溫下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。 5鑒別乙酸可以通過其氣味進行鑒別。若加入氯化鐵，生成產物為深紅色并且會在酸化后消失，通過此顏色反應也能鑒別乙酸。乙酸與三氧化砷反應生成氧化二甲砷，通過產物的惡臭可以鑒別乙酸 。（四）醋酸的主要生產方法及比較1甲醇羰基化法大部分乙酸是通過甲基羰基化合成的。此反應中，甲醇和一氧化碳反應生成乙酸，方程式如下 CH3OH + CO CH3COOH 這個過程是以碘代甲烷為中間體，分三個步驟完成，

10、并且需要一個一般由多種金屬構成的催化劑。 (1) CH3OH + HI CH3I + H2O(2) CH3I + CO CH3COI(3) CH3COI + H2O CH3COOH + HI通過控制反應條件，也可以通過同樣的反應生成乙酸酐。因為一氧化碳和甲醇均是常用的化工原料，所以甲基羰基化一直以來備受青睞。3早在1925年，英國塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已經開發出第一個甲基羰基化制乙酸的試點裝置。然而，由于缺少能耐高壓（200atm或更高）和耐腐蝕的容器，此法一度受到抑制。直到1963年，德國巴斯夫化學公司用鈷作催化劑，開發出第一個適合工業生產的辦法。到了1968年，以銠為基礎

11、的催化劑的(cisRh(CO)2I2)被發現，使得反映所需壓力減到一個較低的水平并且幾乎沒有副產物。1970年，美國孟山都公司建造了首個使用此催化劑的設備，此后，銠催化甲基羰基化制乙酸逐漸成為支配性的方法（孟山都法）。90年代后期，BP化學成功的將Cativa催化法商業化，此法是基于釕，使用(Ir(CO)2I2)它比孟山都法更加綠色也有更高的效率4，很大程度上排擠了孟山都法。2乙醛氧化法乙醛氧化法在孟山都法商業生產之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。盡管不能與甲基羰基化相比，此法仍然是第二種工業制乙酸的方法。乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過乙烯水合后生成。當丁烷或輕石腦油在空氣中

12、加熱，并有多種金屬離子包括鎂、鈷、鉻以及過氧根離子催化，會分解出乙酸。化學方程式如下： 2 C4H10 + 5 O2 4 CH3COOH + 2 H2O 此反應可以在能使丁烷保持液態的最高溫度和壓力下進行，一般的反應條件是150和55 atm。副產物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因為部分副產物也有經濟價值，所以可以調整反應條件使得副產物更多的生成，不過分離乙酸和副產物使得反應的成本增加。 在類似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 2 CH3COOH 使用新式催化劑，此反應能獲得95%以上的乙酸產率。主要的副產物為乙酸乙酯，甲酸和甲醛

13、。因為副產物的沸點都比乙酸低，所以很容易通過蒸餾除去。 3乙醇氧化法由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發生氧化反應制得5。C2H5OH + O2=CH3COOH + H2O工藝陳舊,生產規模小，原料和動力消耗高，應嚴格控制，杜絕新建小規模生產裝置。4乙烯氧化法由乙烯在催化劑(所用催化劑為氯化鈀：PdCl2、氯化銅：CuCl2和乙酸錳：(CH3COO)2Mn）存在的條件下，與氧氣發生反應生成。此反應可以看作先將乙烯氧化成乙醛，再通過乙醛氧化法制得6。乙烯法醋酸雖然比乙炔法和酒精法先進,但與低壓甲醇羰基合成法相比，原料和動力消耗高,技術經濟上缺乏競爭性，不宜再用該技術新建裝置。原有裝置可借鑒乙烯直接氧

14、化法進行改造。 5丁烷氧化法丁烷氧化法又稱為直接氧化法，這是用丁烷為主要原料，通過空氣氧化而制得乙酸的一種方法，也是主要的乙酸合成方法7。 2CH3CH2CH2CH3 + 5O2=4CH3COOH + 2H2O綜合文獻分析，本設計采用乙醛氧化法生產醋酸工藝。因為乙醛氧化法生產工藝工業化最早 ，技術成熟 ，轉化率和選擇性高；反應條件緩和，反應選擇性高(可達99)，幾乎無副產物生成；產品收率高、純度高。二、工藝流程設計（一）工藝原理1反應原理 主反應：乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一強放熱反應，其主反應為： 乙醛氧化時先生成過氧醋酸，再與乙醛合成AMP 8分解即為醋酸： 副反應：CH3CHO+02C

15、H3COOOH(過氧醋酸)CH3COOHCH30H+CO2CH30H+02HCOOH+H20CH3COOH+CH30HCH3COOCH3+H203CH3CHO+02CH3CH(0COCH3)2+H20主要副產物：甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等。工業生產中都采用乙醛液相氧化法。氧化劑：采用氧氣作氧化劑的較多。用氧氣做氧化劑的要求：（1）充分保證氧氣和乙醛在液相中反應，避免在氣相中進行；（2）在塔頂應引入氮氣以稀釋尾氣，使尾氣組成不達到爆炸范圍。2反應機理乙醛氧化反應存在誘導期，在誘導期時，乙醛以很慢的速率吸收氧氣，從而生成過氧醋酸。 過氧醋酸能使催化劑醋酸鹽中的Mn2+氧化為Mn3+ Mn3+

16、存在溶液中，可引發原料乙醛產生自由基。 整個自由基反應由三個階段組成： （1）鏈引發經過鏈引發后，氧化反應速率加快，由于自由基的存在使分子鏈增長（2）鏈增長 （3）鏈終止通常情況下，反應速率常數k1、k2、k3、k8和k9小于k4、k5、k6、k7。因此，乙醛氧化生成醋酸的反應初期存在引發階段，即誘導期，這也是生產中必須有催化劑存在下才能順利進行的原因之一。3催化劑催化劑的要求：（1）應能既加速過氧醋酸的生成，又能促使其迅速分解，使反應系統中過氧醋酸的濃度維持在最低限度。（2）應能充分溶解于氧化液中。工業上普遍采用醋酸錳作為催化劑，有時也可適量加入其他金屬的醋酸鹽。醋酸錳的用量約為原料乙醛量的

17、0.10.3。 （二）工藝條件乙醛液相氧化生產醋酸的過程是一個氣液非均相反應，可分為兩個基本過程：一是氧氣擴散到乙醛的醋酸溶液界面，繼而被溶液吸收的傳質過程；二是在催化劑作用下，乙醛轉化為醋酸的化學反應過程。1氣液傳質的影響因素（1）氧氣通入速度通入氧氣速率越快，氣液接觸面積越大，氧氣的吸收率越高，設備的生產能力也就會增大。但是，通氧速率并非是可以無限增加的，因為氧氣的吸收率與通入氧氣的速率不是簡單的線性關系。當通入氧氣速率超過一定值后，氧氣的吸收率反而會降低，氧氣的損耗相應地加大，甚至還會把大量乙醛與醋酸液物料帶出。此外，氧氣的吸收不完全會引起尾氣中氧的濃度增加，造成不安全因素。所以，氧氣的

18、通入速率受到經濟性和安全性的制約，存在一適宜值。（2）氧氣分布板孔徑為防止局部過熱，生產中采取氧氣分段通入氧化塔，各段氧氣通入處還設置有氧氣分布板，以使氧氣均勻地分布成適當大小的氣泡，加快氧的擴散與吸收。氧氣分布板的孔徑與氧的吸收率成反比，孔徑小可增加氣泡的數量和氣液兩相接觸面積，但孔徑過小則造成流體流動阻力增加，使氧氣的輸送壓力增高。孔徑過大則會造成氣液接觸面積降低，并會加劇液相物料的帶出，所以氧氣分布板孔徑要根據生產工藝的要求合理設計。（3）氧氣通過的液柱高度在一定的通氧速率條件下，氧的吸收率與其通過的液柱高度成正比。液柱高，氣液兩相接觸時間長，吸收效果好，吸收率增加。此外，氣體的溶解性能

19、也與壓力有關，液柱高則靜壓高，有利于氧氣的溶解和吸收。一般，液柱超過4m時，氧的吸收率可達9798以上，液柱再增加，氧的吸收率無明顯變化。2乙醛氧化速率的影響因素（1）反應溫度溫度在乙醛的氧化過程中是一個非常重要的因素，乙醛氧化成過氧醋酸及過氧醋酸分解的速率都隨溫度的升高而加快。但溫度不宜太高，過高的溫度會使副反應加劇，同時，為使乙醛保持液相，必須提高系統壓力，否則，在氧化塔頂部空間乙醛與氧氣的濃度會增加，增加了爆炸的危險性，并且溫度過高會造成催化劑燒結甚至失活，還會增加設備投資。但溫度也不宜過低，溫度過低會降低乙醛氧化為過氧醋酸以及過氧醋酸分解的速率，易導致過氧醋酸的積累，同樣存在不安全性。

20、因此，用氧氣氧化時，適宜溫度控制為343353K，所以生產中必須及時連續地除去反應熱。（2）反應壓力提高反應壓力，既可以促進氧向液體界面擴散，又有利于氧被反應液吸收，還能使乙醛沸點升高，減少乙醛的揮發。但是，升高壓力會增加設備投資費用和操作費用。實際生產操作壓力控在0.15Mpa左右。（3）原料純度乙醛氧化生成醋酸反應的特點是以自由基為鏈載體，所以凡能奪取反應鏈中自由基的雜質，稱為阻化劑。阻化劑的存在，會使反應速度顯著下降。水就是一種典型的能阻抑鏈反應進行的阻化劑。故要求原料乙醛含量(質量分數)>99.7，其中水分含量<0.03。乙醛原料中三聚乙醛可使乙醛氧化反應的誘導期增長，并易

21、被帶入成品醋酸中，影響產品質量，故要求原料乙醛中三聚乙醛含量<0.01。（4）氧化液的組成在一定條件下，乙醛液相氧化所得的反應液稱為氧化液。其主要成分有醋酸錳、醋酸、乙醛、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲分有醋酸錳、醋酸、乙醛、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲酯、甲酸、二氧化碳等。氧化液中醋酸濃度和乙醛濃度的改變對氧的吸收能力有較大影響。當氧化液中醋酸含量(質量分數)為8295時，氧的吸收率保持在98左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。當氧化液中乙醛含量在515時，氧的吸收率也可保持在98左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。從產品的分離角度考慮

22、，一般在流出的氧化液中，乙醛含量不應超過23。（三）反應器乙醛氧化生產醋酸反應的主要特點：反應為氣液非均相的強放熱反應，介質有強腐蝕性，反應潛伏著爆炸的危險性。 對氧化反應器相應的要求：能提供充分的相接觸界面；能有效移走反應熱；設備材質必須耐腐蝕；確保安全生產防爆；流動形態要滿足反應要求(全混型)。工業生產中采用的氧化反應器為全混型鼓泡床塔式反應器，簡稱氧化塔。按照移除熱量的方式不同，氧化塔有兩種形式:：內冷卻型（a）、外冷卻型(b)如圖1。 (a)內冷卻型氧化塔 (b)外冷卻型氧化塔 圖1 氧化塔示意圖為使氧化塔耐腐蝕，減少因腐蝕引起的停車檢修次數，乙醛氧化塔材料選用含鎳、鉻、鉬、鈦的不銹鋼

23、。 （四）工藝流程 乙醛氧化生產醋酸的工藝流程如圖2所示，采用以重金屬醋酸鹽為催化劑，乙醛在常壓下與氧氣進行液相氧化反應生成醋酸的工藝生產方法。該流程采用了兩個外冷卻型氧化塔串聯的合成醋酸工藝。圖2 外冷卻乙醛氧化生產醋酸工藝流程圖1-第一氧化塔；2-第一氧化塔冷卻器；3-第二氧化塔；4-第二氧化塔冷卻器；5-尾氣吸收塔；6-蒸發器；7-脫低沸物塔；8-脫高沸物塔；9-脫水塔在第一氧化塔1中盛有質量分數為0.10.3醋酸錳的濃醋酸，先加入適量的乙醛，混勻加熱，而后乙醛和純氧按一定比例連續通入第一氧化塔進行氣液鼓泡反應。中部反應區控制反應溫度為348K左右，塔頂壓力為0.15MPa，在此條件下反

24、應生成醋酸。氧化液循環泵將氧化液自塔底抽出，送人第一氧化塔冷卻器2進行熱交換，反應熱由循環冷卻水帶走。降溫后的氧化液再循環回第一氧化塔。第一氧化塔上部流出的乙醛含量為28的氧化反應液，由兩塔間壓差送入第二氧化塔3。該塔盛有適量醋酸，塔頂壓力0.080.1MPa，達到一定液位后，通人適量氧氣進一步氧化其中的乙醛，維持中部反應溫度在353358 K之間，塔底氧化液由泵強制循環，通過第二氧化塔冷卻器4進行熱交換。物料在兩塔中停留時間共計57h。從第二氧化塔上部連續溢流出醋酸含量97，乙醛含量<0.2，水含量1.5左右的粗醋酸(以質量分數計)送去精制。兩個氧化塔上部連續通入氮氣稀釋尾氣，以防氣相

25、達到爆炸極限。尾氣分別從兩塔頂部排出，各自進入相應的尾氣冷卻器，經冷卻分液后進入尾氣吸收塔，用水洗滌吸收未凝氣體中未反應的乙醛及酸霧，然后排空。當采用一個氧化塔操作時，粗醋酸中醋酸含量94、水含量2、乙醛含量3左右。改用雙塔流程后，由于粗醋酸中雜質含量大幅度減少，為精制和回收創造了良好的條件，并省去了單塔操作時回收乙醛的工序從第二氧化塔溢流出的粗醋酸連續進入蒸發器6，用少量醋酸噴淋洗滌。蒸發器的作用是閃蒸除去一些難揮發性物質，如催化劑醋酸錳、多聚物和部分高沸物及機械雜質。它們作為蒸發器釜液被排放到催化劑配制系統9，經分離后催化劑可循環使用。而醋酸、水、醋酸甲酯、醛等易揮發的液體，加熱氣化后進入

26、脫低沸物塔7。脫除低沸物后的乙酸液從塔底利用壓差進入脫高沸物塔8，塔頂得到純度高于99%的成品乙酸。脫低沸物塔頂分出的低沸物由脫水塔回收，塔頂分離出含量3.5%左右的稀乙酸廢水，并含微量醛類，乙酸甲醋，甲酸及水，其數量不多，經中和及生化處理后排放；塔中部抽出含水的混合酸；塔為含量大于98.5%的回收乙酸，用作蒸發器的噴淋乙酸。三、物料衡算（一）設計依據 醋酸生產消耗定額見表1表1 消耗定額名稱單耗（每噸醋酸）乙醛氧氣冷卻水醋酸錳770kg260m3250m32kg 醋酸年產量：10萬噸 選擇年開工時間：8000小時 則 每小時生產醋酸 根據消耗定額得每小時乙醛進料量為： 所以，選擇每小時乙醛進

27、料量為10000kg（二）氧化塔物料衡算（1）氧化塔物料衡算10中的已知數據 每小時通入氧化塔的乙醛量為10000kg/h 氧化過程中乙醛總轉化率為99. 3% 氧化過程中氧的利用率為98. 4% 氧化塔塔頂補充的工業氮使其濃度達到45% 未轉化的乙醛在氣液相中的分配率（體積%） 氣相：34% 液相：66% 催化劑中醋酸錳用量為氧化塔進料乙醛重量的0. 08% 原料組成見表2表2 原料組成原料乙醛%（質量）工業氧%（質量）工業氮%（質量）催化劑溶液%（質量）乙醛 99. 5醋酸 0. 1水 0. 3三聚乙醛0. 1氧氣 98氮氣 2氮氣 97氧氣 3醋酸 60醋酸錳 10水 30 氧化過程中乙

28、醛的分配率 主反應 96%副反應 1.4% 0.25% 0.95% 1.4% （2）反應式衡算 純乙醛量：10000×99.5%=9950 主反應 96% a. 乙醛用量：9950×0.993×0.96=9485.14kg b. 需用氧量(x) 44:16=9485.14:x x=3449.14kg c. 生成醋酸量(y) 44:60=9485.14:y y=12934.28kg 副反應 1.4% a. 乙醛用量：9950×0.993×0.014=138.32kg b. 需用氧量(x) 132:96=138.32:x x=100.60kg c.

29、 生成醋酸量(y) 132:120=138.32:y y=125.75kg d. 生成甲酸量(z) 132:46=138.32:z z=48.20kg e. 生成水量(w) 132:18=138.32:w w=18.86kg f. 生成二氧化碳量(v) 132:44=138.32:v v=46.11kg 副反應 0.25% a. 乙醛用量：9950×0.993×0.0025=24.70kg b. 需用氧量(x) 132:32=24.70:x x=5.99kg c. 生成亞乙基二醋酸量(y) 132:146=24.70:y y=27.32kg d. 生成水量(z) 132:1

30、8=24.70:z z=3.37kg 副反應 0.95% a.乙醛用量：9950×0.993×0.0095=93.86kg b.需用氧量(x) 88:48=93.86:x x=51.20kg c.生成醋酸甲酯量(y) 88:74=93.86:y y=78.93kg d.生成二氧化碳量(z) 88:44=93.86:z z=46.93kg e.生成水量(w) 88:18=93.86:w w=19.20kg 副反應 1.4% a.乙醛用量：9950×0.993×0.014=138.32kg b.需用氧量(x) 88:160=138.32:x x=251.49

31、kg c.生成水量(y) 88:72=138.32:y y=113.17kg d.生成二氧化碳量(z) 88:176=138.32:z z=276.64kg 根據反應式衡算出來的反應物總耗量及反應生成物總量如下： 反應掉的乙醛總量 10000×0.995×0.993=9880.35kg 未轉化的乙醛量 10000×0.995×0.007=69.65kg（其中液相中乙醛含量69.65×0.66=45.97 氣相中乙醛含量69. 65×0. 34=23. 68kg) 反應掉的氧氣總量 3449.14+100.60+5.99+51.20+2

32、51.49=3858. 42kg則所需工業氧氣量 其中： 氧氣=40014.8×0.98=3921.16kg 氮氣=4001.18×0.02=80.02kg 所以未反應的氧氣=3921.16-3858.42=62.74kg 反應生成物重量 醋酸：12934.28+125.75=13060.03kg 二氧化碳：46.11+46.93+276.64=369.68kg 水：18.86+3.37+19.20+113.17=154.60kg 甲酸：48.20kg 亞乙基二醋酸酯：27.32kg 醋酸甲酯：78.93kg（3）催化劑用量 已知催化劑溶液中醋酸錳用量為氧化塔進料乙醛重量的

33、0.08%，催化劑中醋酸錳的含量為10%，設催化劑溶液用量為x 其中： 醋酸錳 80.65×0.1=8.06kg 水 80.65×0.3=24.20kg 醋酸 80.65×0.6=48.39kg（4）保安氮用量設保安氮為xkg塔頂干氣量計算： 氮氣：80.02+0.97x 氧氣 ：62.74+0.03x 二氧化碳：369.68kg則 =45% x=289.57kg（其中氮氣：289.57×0.97=280.88kg 氧氣：289. 57×0.03=8. 69kg） 塔頂干氣量 氮氣: 80.02+0.97x=360.90kg 氧氣: 62.74

34、+0.03x=71.43kg 二氧化碳: 369.68kg 整理以上數據，列出氧化塔物料平衡結果，見表3表3 氧化塔物料衡算結果進 料出 料含量(%)質量（kg）含量（%）質量（kg）原料乙醛乙醛醋酸水三聚乙醛99. 50. 10. 30. 19950103010氧 化 液醋酸醋酸甲酯水亞乙基二醋酸甲酸乙醛三聚乙醛醋酸錳96. 00. 801. 500. 680. 390. 380. 180. 0713118. 4278. 93208. 8027. 3248. 2045. 9710. 008. 06工業氧氧氣氮氣9823921. 1680. 02工業氮氮氣氧氣973280. 888. 69催化

35、劑醋酸水醋酸錳60301048. 3924. 208. 06放空廢氣二氧化碳氮氣氧氣乙醛369. 68360. 9071. 4323. 68總計14371. 40kg14371. 40kg（三）蒸發器物料衡算已知數據： （進料中醋酸錳含量） （完成液中醋酸錳含量） 蒸發器進出物料圖見圖3圖3 蒸發器進出物料圖列衡算式： （四）脫低沸物塔物料衡算 已知數據：（1）進料流量13245. 68kg/h （2）醋酸質量分數0. 968，水的質量分數0. 0154 （3）餾出液中醋酸含量3%，釜液中醋酸的回收率為98% （4）醋酸和水的摩爾質量分別為60kg/kmol和18kg/kmol 低沸塔進出物料圖見圖4圖4 低沸塔進出物料圖則：進料組成 進料平均摩爾質量進料流量列衡算式： =0. 97 =0. 98得： 即： （五）脫高沸物塔