1、生产工艺路线选择乙烯物理性质：通常情况下，乙烯是一种无色稍有气味的气体，密度为 1.25g/L，比空气的密度略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。 外观与性状:无色气体，略具烃类特有的臭味。少量乙烯具有淡淡的甜味。 吸收峰: 吸收带在远紫外区 pH:水溶液是中性 熔点():-169.4 沸点():-103.9 相对密度( 水=1):0.61 相对蒸气密度(空气=1):0.98 饱和蒸气压(kPa):4083.40(0) 燃烧热(kJ/mol):1411.0 临界温度():9.2 临界压力(MPa):5.04 闪点(fp):无意义 引燃温度( ):425 爆炸上限%(V/V):36.0 爆炸
2、下限%(V/V):2.7 溶解性:不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚。溶于四氯化碳等有机溶剂。乙醛：外观与性状：无色液体，有强烈的刺激臭味，易挥发。熔点() ： -121 沸点()： 20.8 相对密度( 水=1)： 0.78 相对蒸气密度( 空气=1)： 1.52 饱和蒸气压(kPa)：98.64(20)燃烧热(kJ/mol)： 279.0 kcal/mol 临界温度()： 188 闪点()： -39原料来源：石油裂化催化剂性能：钯盐催化剂溶液有毒，具有酸性，并含有高浓度的氯离子，有强烈的腐蚀性.安全：产品都是易燃易爆有毒物质，与空气能形成爆炸混合物。环保分析：如是用碳钢制造，要求内衬耐酸
3、耐温橡胶和瓷砖，各法兰连接处和同氧气的罐子腐蚀更严重，一般需采用特种材料。先进性：通过可得区与理想反应器超级结构法两步系统预分析确定基本单元数量与连接类型,提供求解初值与变量边界,大大降低了模型求解复杂度。经济性分析：1.反应条件缓和，有较高的选择性 2.反应热的除去比较方便，有 氧化可用反应物或溶剂的蒸发以移走反应热 3.反应温度易控，温度分布均匀 4.反应设备结构简单，生产能力高，工艺条件乙醛生产方法1 乙醇氧化法 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O2 乙炔水合法 C2H2+H2OCH3CHO3 乙烯直接氧化法 CH2CH2+O2CH3CHO1、 反应温度一席液相痒化生产乙醛
4、在热力学上是很有利的，温度因素主要影响反应速率和选择性。从动力学方程可知，升高温度，反应速率常数 k 值增大，有利于加快反应速率，但乙烯在催化剂溶液中的溶解度随温度升高而减小，又对反应速率产生不利益影响。对于金属钯的氧化而言，温度高，可以提高 Pd2+的平衡浓度，是催化剂溶液中PdCl4浓度增加，有利于加速碳化反应速率。就氧化亚铜的氧化而言，温度升高可增大反应速率常数，但氧气的溶解度却随之降低。综合以上分析可知，温度对反应速率产生的影响，需视两个相反效应何者占优势而言。在温度不太高时，反应速率随温度升高而加快，但随着温度的升高，有利于因素的优势逐渐减小，而不利因素的影响逐渐显著。且反应温度高，
5、副反应速率也相应加快，反应选择性会下降，故存在一适宜的反应温度。工业生产上一般控制在393403K 。2、 反应压力乙烯络合催化氧化生产乙醛是一个气液想反应，增加压力有利于乙烯和氧气在催化剂溶液中的溶解度，加快氧化反应速率，提高生产能力。但是，由于乙烯氧化生产乙醛是一个热效应较大的反应，反应热的移除是利用产物乙醛和催化剂溶液中水的蒸发来实现的，所以催化剂溶液是处于沸腾状态操作的，反应压力也就根据所选定的温度而自然确定的。当反应温度为 939403K 时，表压为 0.30.38MPa。3、 原料气的配比和纯度在一段法中，人们从采用乙烯大大过量的方式，为减少原料的损失，要求乙烯和氧气的纯度在 99
6、%以上。工业生产中要求严格控制循环气中氧含量和乙烯含量分别在 8%和 65%左右。一步法的工艺流程示于图 3-1-45。以纯氧为氧化剂,反应器操作温度约为 130,压力约为 0.3MPa。为安全计,气体混合物组成必需处在爆炸范围以外,因此氧约为(氧)=7%,而使用过量乙烯。乙烯的单程转化率为 30%40%,以保持 O2 转化掉，w(乙烯)0.5。以 PdCl2-CuCl2 水溶液为催化剂。采用鼓泡床塔式反应器,反应后物料不论气体、液体和催化剂全部上升进入分离器,经分离器分离,将气体和反应液分开。气体经冷却塔冷却、水洗涤塔洗涤,回收绝大部分乙醛(尾气中乙醛含量小于 100ull),大部分返回反应
7、系统继续参与反应,少量排放至火炬烧掉。洗涤塔下部流出的粗乙醛进入粗乙醛贮槽。粗乙醛在轻组分蒸馏塔中分出低沸点物氯甲烷、氯乙烷及溶解的乙烯和 CO2 等,最终蒸馏塔塔顶出纯度为99.7%以上的精乙醛,侧线出丁烯醛等副产物。在反应中,有不溶性树脂和固体草酸铜留在反应液中,数量一多不仅污染催化液,而且使铜离子浓度下降,结果会影响催化剂活性。为此,操作中抽出少量在再生塔中再生,再生塔先通入氧和加入一定量盐酸,使一价铜氧化成二价铜,然后升温至 170,借助催化液中的 Cu的氧化作用将草酸铜分解,放出 CO2 并生成 Cu。再生后的催化液送回反应器。该流程选择性为 95%左右,催化剂生产能力约为 1503
8、kg 乙醛/(m 催化剂h)。二步法工艺流程见图 3-1-46。采用两台反应器,第一个反应器只通乙烯,不通空气,在 100105,0.810.91MPa 下操作,此时乙烯几乎全部参与反应,不需循环。经闪蒸塔进行气液分离后, 气相进后续工序,进行精制,获得乙醛产品。液体进入第二个反应器(图上的氧化器),用2空气氧化催化液,使 Cu 成为 Cu。与一步法一样,催化剂也需再生,故流程中设有再生塔。氧化器反应温度100110,压力 1.01.2MPa。该法乙烯单程收率 95%99%,产品乙醛收率94.5%。 二法各有优缺点,例如一步法对原料要求甚高,又要空分装置,但少一个反应器,系统中没有氮气,设备可
9、做得小一些,流程短,操作压力也比二步法低。一般认为,选择何种生产方法与当地资源和工业条件有关。当地有纯乙烯和氧气可供利用,则采用一步法为好,若无此条件则采用二步法为宜,但需解决好副产氮气的利用问题,以便降低生产成本。因为系统中有 HCl、O2 和 CuCl2 存在,两种方法的防腐问题要引起高度重视,设备大多需用钛钢制造,输送催化液的泵也要选用钛泵。 核心设备乙烯氧化制乙醛气使用液鼓泡反应器，它由反应器和除沫器组成，反应器上部有接管与除沫器连通，除沫器底部有回液管与反应器下部相通，反应器底部有循环气管伸入至反应器内部，反应器和除沫器内壁分别衬贴有耐酸的筒壁砖，在伸入反应器内的循环气管的外壁包裹一
10、层聚四氟乙烯板。采用具有外循环管的鼓泡塔式反应器，以达到良好的传质，气液间有充分的?接触表面，催化剂溶液有充分的轴向混合以达到整个反应器内浓度均一，并除去?反应热的要求。除热方式为籍产物乙醛和水的蒸发以带走反应热，反应液是处于沸腾状态?的，反应温度是根据设定的压力而自然确定的,即溶液的泡点。如增大压力，要?保持反应液沸腾，反应温度必须提高，因此反应压力要控制。像这种反应液处于沸腾状态，产物以气相形态出料的在鼓泡式反应器的反应?温度是根据反应压力来控制的。生产工艺流程相催化氧化一般是指气一液相氧化反应，反应物与催化剂共处同一相，习惯上称为液相氧化反应。单纯的气相氧化因缺乏适宜的催化剂及操作困难而
11、几乎没有。近年来，均相催化氧化技术不断地成功应用在高级烃类制仲醇、乙醛自催化氧化制醋酸、环烷烃氧化制醇和酮混合物（如环已烷氧化制环己酮、环己醇）、瓦克法制醛或酮（如乙烯络合氧化制乙醛）、烃类过氧化氢制备（如过氧化氢异丙苯）、烯烃环氧化（如丙烯环氧化制环氧丙烷）等方面，并以其高活性和高选择性而日益受到人们的关注。以 PdCl2 -CLlC12 为催化剂在水溶液中对烯烃进行氧化，生成相应的醛或酮的方法称为瓦克(Wacker)法。这是一种液相氧化法，由于反应在液相中进行，使用的又是络合催化剂，故又称作均相络合催化氧化法。乙醛是重要的有机合成中间体，大量用来制造醋酸、醋酐和过醋酸，还用来制造乳酸、季戊
12、四醇、1，3-丁二醇、丁烯醛、正丁醇、2-乙基己醇、三氯乙醛、三羧甲基丙烷等。1960 年以前，乙醛生产以乙炔水合法为主。1959 年成功开发了乙烯络合催化氧化制乙醛新工艺瓦克(Wacker)法，70 年代末该法成为主要的工业生产方法。 生产安全与环保原料产品都是易燃易爆有毒物质，在常温常压下是无色气体，易燃易爆。反应温度高，放出大连反映热，反映温度高，放热量大是该工艺的一大特点为了保证反应温度，及时一走反应热对安全生产，极为重要。操作中若不能及时一走反应热反应温度急剧升高，有燃烧和爆炸的危险。 能形成爆炸混合物 反应体系中含量过高能形成爆炸混合物，尤其是循环气中氧含量过高。工业生产上从安全和经济两方面考虑。比如控制点在楼梯处，此时若盲目加宽门宽或外门宽度，智慧增加造价，造成浪费，而疏散时间却没有减少，若要解决问题，必须加宽楼梯才行。
