1、茂名職業技術學院茂名職業技術學院化學工程系化學工程系實習（實訓）指導書實習（實訓）指導書（乙醛氧化制醋酸氧化工段仿真部分）（乙醛氧化制醋酸氧化工段仿真部分）專專 業業 班班 級級 ： 15精化班 實實 習習 名名 稱稱 ： 化工總控工實訓 實實 習習 時時 間間 ： 2016-2017-1 第 16 周至第 17 周 實實 習習 人人 數數 ： 51 人 指指 導導 教教 師師 ：陳穎峰、車文成、張燕、王丹菊、胡鑫鑫系系 主主 任任 ： 董 利 審審 核核 日日 期期 ： 2016.12.052016.12.05 目目 錄錄第一章第一章 概述概述.1第二章第二章 生產方法及工藝路線生產方法及工

2、藝路線.22.1 生產方法及反應機理.22.2 工藝流程簡述.32.2.1 裝置流程簡述.32.2.2 氧化系統流程簡述.3第三章第三章 工藝技術指標工藝技術指標.33.1 控制指標.33.2 分析項目.5第四章第四章 崗位操作法崗位操作法.54.1 冷態開車/裝置開工.54.1.1 開工應具備的條件.54.1.2 引公用工程.54.1.3 N2吹掃、置換氣密.54.1.4 系統水運試車.54.1.5 酸洗反應系統.54.1.6 全系統大循環和精餾系統閉路循環.64.1.7 第一氧化塔配制氧化液.64.1.8 第一氧化塔投氧開車.64.1.9 第二氧化塔投氧.74.1.10 吸收塔投用.84.

3、1.11 氧化塔出料.84.2 正常停車.84.2.1 氧化系統停車.84.3 緊急停車.84.3.1 事故停車.84.3.2 緊急停車.94.4 崗位操作法.104.4.1 第一氧化塔.104.4.2 第二氧化塔（T102）.104.4.3 洗滌液罐.104.5 聯鎖停車.101第一章第一章 概述概述乙酸又名醋酸，英文名稱為acetic acid，是具有刺激氣味的無色透明液體，無水乙酸在低溫時凝固成冰狀，俗稱冰醋酸。在16.7以下時，純乙酸呈無色結晶，其沸點是118。乙酸蒸氣刺激呼吸道及粘膜（特別是對眼睛的粘膜） ，濃乙酸可灼燒皮膚。乙酸是重要的有機酸之一。其結構式是：乙酸是穩定的化合物；但

4、在一定的條件下，能引起一系列的化學反應。如：在強酸（H2SO4或HCl）存在下，乙酸與醇共熱，發生酯化反應：乙酸是許多有機物的良好溶劑，能與水、醇、酯和氯仿等溶劑以任意比例相混合。乙酸除用作溶劑外，還有廣泛的用途，在化學工業中占有重要的位置，其用途遍及醋酸乙烯、醋酸纖維素、醋酸酯類等多種領域。乙酸是重要的化工原料，可制備多種乙酸衍生物如乙酸酐、氯乙酸、乙酸纖維素等，適用于生產對苯二甲酸、紡織印染、發酵制氨基酸，也作為殺菌劑。在食品工業中，乙酸作為防腐劑；在有機化工中，乙酸裂解可制得乙酸酐，而乙酸酐是制取乙酸纖維的原料。另外，由乙酸制得聚酯類，可作為油漆的溶劑和增塑劑；某些酯類可作為進一步合成的

5、原料。在制藥工業中，乙酸是制取阿司匹林的原料。利用乙酸的酸性，可作為天然橡膠制造工業中的膠乳凝膠濟，照相的顯像停止劑等。乙酸的生產具有悠久的歷史，早期乙酸是由植物原料加工而獲得或者通過乙醇發酵的方法制得，也有通過木材干餾而獲得的。目前，國內外已經開發出了乙酸的多種合成工藝，包括烷烴、烯烴及其酯類的氧化，其中應用最廣的是乙醛氧化法制備乙酸。下面主要介紹乙醛氧化法制備乙酸。第二章第二章 生產方法及工藝路線生產方法及工藝路線2.1 生產方法及反應機理生產方法及反應機理乙醛首先與空氣或氧氣氧化成過氧醋酸，而過氧醋酸很不穩定，在醋酸錳的催化下發生分解，同時使另一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。氧化反應是

6、放熱反應。CH3CHO+O2CH3COOOHCH3COOOH+CH3CHO2CH3COOH總的化學反應方程式為：CH3CHO + 1/2O2 CH3COOH + 292.0kj/molCH3COHOCH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2OH+2在氧化塔內，還有一系列的氧化反應，主要副產物有甲酸、甲酯、二氧化碳、水、醋酸甲酯等。CH3COOOHCH3OH+CO2CH3OH+CO2HCOOH+ H2OCH3COOOH+ CH3COOHCH3COOCH3+ CO2+ H2OCH3OH+ CH3COOH+ H2OCH3OHCH4+COCH3CH2OH+ CH3COOHCH3COOC2

7、H5 + H2OCH3CH2OH+ HCOOHHCOOC2H5 + H2O3CH3CHO+3O2HCOOH+ 2CH3COOH+ CO2+ H2O4CH3CHO+5O24CO2+ 4H2O3CH3CHO+2O2CH3CH(OCOCH3)2+ H2O2CH3COOHCH3COCH3+ CO2+ H2OCH3COOHCH4+CO2乙醛氧化制醋酸的反應機理一般認為可以用自由基的鏈接反應機理來進行解釋，常溫下乙醛就可以自動地以很慢的速度吸收空氣中的氧而被氧化生成過氧醋酸。CH3CHO+O2過氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基。CH3COOOH + OH 自由基 CH3COO 引發下列的鏈鎖反應： + C

8、H3CHO CH3CO + CH3COOHCH3CO + O2 + CH3CHO + CH3COOOHCH3COOOHCH3COOOCH3COCH3COOOCH3COOCH3COO3 + CH3CHO 2 CH3COOH自由基引發一系列的反應生成醋酸。但過氧醋酸是一個極不安定的化合物，積累到一定程度就會分解而引起爆炸。因此，該反應必須在催化劑存在下才能順利進行。催化劑的作用是將乙醛氧化時生成的過氧醋酸及時分解成醋酸，而防止過氧醋酸的積累、分解和爆炸。2.2 工藝流程簡述工藝流程簡述2.2.1 裝置流程簡述本反應裝置系統采用雙塔串聯氧化流程，主要裝置有第一氧化塔T101、第二氧化塔T102、尾氣

9、洗滌塔T103、氧化液中間貯罐V102、堿液貯罐V105。其中T101是外冷式反應塔，反應液由循環泵從塔底抽出，進入換熱器中以水帶走反應熱，降溫后的反應液再由反應器的中上部返回塔內；T102是內冷式反應塔，它是在反應塔內安裝多層冷卻盤管，管內以循環水冷卻。乙醛和氧氣首先在全返混型的反應器-第一氧化塔 T101 中反應（催化劑溶液直接進入 T101 內） ，然后到第二氧化塔 T102 中，通過向 T102 中加氧氣，進一步進行氧化反應（不再加催化劑） 。第一氧化塔 T101 的反應熱由外冷卻器 E102A/B移走，第二氧化塔 T102 的反應熱由內冷卻器移除，反應系統生成的粗醋酸送往蒸餾回收系統

10、，制取醋酸成品。蒸餾采用先脫高沸物，后脫低沸物的流程。粗醋酸經氧化液蒸發器 E201 脫除催化劑，在脫高沸塔 T201 中脫除高沸物，然后在脫低沸塔 T202 中脫除低沸物，再經過成品蒸發器 E206 脫除鐵等金屬離子，得到產品醋酸。從低沸塔 T202 頂出來的低沸物去脫水塔 T203 回收醋酸，含量 99%的醋酸又返回精餾系統，塔 T203 中部抽出副產物混酸，T203 塔頂出料去甲酯塔 T204。甲酯塔塔頂產出甲酯，塔釜排出廢水去中和池處理。2.2.2 氧化系統流程簡述乙醛和氧氣按配比流量進入第一氧化塔（T101） ，氧氣分兩個入口入塔，上口和下口通氧量比約為 1：2，氮氣通入塔頂氣相部分

11、，以稀釋氣相中氧和乙醛。乙醛與催化劑全部進入第一氧化塔，第二氧化塔不再補充。氧化反應的反應熱由氧化液冷卻器（E102A/B）移去，氧化液從塔下部用循環泵（P101A/B）抽出，經過冷卻器（E102 A/B）循環回塔中，循環比（循環量：出料量）約110140：1。冷卻器出口氧化液溫度為 60，塔中最高溫度為 7578，塔頂氣相壓力 0.2Mpa（表） ，出第一氧化塔的氧化液中醋酸濃度在 9295%，從塔上部溢流去第二氧化塔（T102） 。第二氧化塔為內冷式，塔底部補充氧氣，塔頂也加入保安氮氣，塔頂壓力0.1Mpa（表） ，塔中最高溫度約 85，出第二氧化塔的氧化液中醋酸含量為 9798%。第一氧

12、化塔和第二氧化塔的液位顯示設在塔上部，顯示塔上部的部分液位CH3COOOH4（全塔高 90%以上的液位） 。出氧化塔的氧化液一般直接去蒸餾系統，也可以放到氧化液中間貯罐（V102）暫存。中間貯罐的作用是：正常操作情況下做氧化液緩沖罐，停車或事故時存氧化液，醋酸成品不合格需要重新蒸餾時，由成品泵（P402）送來中間貯存，然后用泵（P102）送蒸餾系統回煉。兩臺氧化塔的尾氣分別經循環水冷卻的冷卻器（E101）中冷卻，凝液主要是醋酸，帶少量乙醛，回到塔頂，尾氣最后經過尾氣洗滌塔（T103）吸收殘余乙醛和醋酸后放空，洗滌塔采用下部為新鮮工藝水，上部為堿液，分別用泵（P103、P104）循環。洗滌液溫度

13、常溫，洗滌液含醋酸達到一定濃度后（7080%） ，送往精餾系統回收醋酸，堿洗段定期排放至中和池。第三章第三章 工藝技術指標工藝技術指標3.1 控制指標控制指標序號名稱儀表信號單位控制指標備注1T101 壓力PIC109A/BMPa0.190.012T102 壓力PIC112A/BMpa0.10.023T101 底溫度TI103A7714T101 中溫度TI103B7325T101 上部液相溫度TI103C6836T101 氣相溫度TI103E與上部液相溫差大于137E102 出口溫度TIC104A/B6028T102 底溫度TI106A8329T102 溫度TI106B857010T102 溫

14、度TI106C857011T102 溫度TI106D857012T102 溫度TI106E857013T102 溫度TI106F857014T102 溫度TI106G857015T102 氣相溫度TI106H與上部液相溫差大于1516T101 液位LIC101%3515517T102 液位LIC102%351518T101 加氮量FIC101M3/H1505019T102 加氮量FIC105M3/H75253.2 分析項目分析項目序號名稱位號單位控制指標備注1T101 出料含醋酸AIAS102%92952T101 出料含醛AIAS103%974T102 出料含醛AIAS107%0.35T101

15、 尾氣含氧AIAS101A、B、C%56T102 尾氣含氧AIAS105%57T103 中含醋酸AIAS106%80第四章第四章 崗位操作法崗位操作法4.1 冷態開車冷態開車/裝置開工裝置開工說明：斜體字部分是在仿真范圍外或必須和其它工段配合的操作。4.1.1 開工應具備的條件（1）檢修過的設備和新增的管線，必須經過吹掃、氣密、試壓、置換合格（若是氧氣系統，還要脫酯處理）（2）電氣、儀表、計算機、聯鎖、報警系統全部調試完畢，調校合格、準確好用。（3）機電、儀表、計算機、化驗分析具備開工條件，值班人員在崗。（4）備有足夠的開工用原料和催化劑。4.1.2 引公用工程4.1.3 N2吹掃、置換氣密4

16、.1.4 系統水運試車4.1.5 酸洗反應系統（1）首先將尾氣吸收塔 T103 的放空閥 V45 打開；從罐區 V402（開閥V57）將酸送入 V102 中，而后由泵 P102 向第一氧化塔 T101 進酸，T101 見液位(約為 2%)后停泵 P102，停止進酸。 “快速灌液”說明，向 T101 灌乙酸時，選擇“快速灌液”按鈕，在 LIC101 有液位顯示之前，灌液速度加速 10倍，有液位顯示之后，速度變為正常；對 T102 灌酸時類似。使用“快速灌液”只是為了節省操作時間，但并不符合工藝操作原則，由于是局部加速，6有可能會造成液體總量不守衡，為保證正常操作，將“快速灌液”按鈕設為一次有效性

17、，即：只能對該按鈕進行一次操作，操作后，按鈕消失；如果一直不對該按鈕操作，則在循環建立后，該按鈕也消失。該加速過程只對“酸洗”和“建立循環”有效。（2）開氧化液循環泵 P101，循環清洗 T101；（3）用 N2將 T101 中的酸經塔底壓送至第二氧化塔 T102，T102 見液位后關來料閥停止進酸；（4）將 T101 和 T102 中的酸全部退料到 V102 中,供精餾開車；（5）重新由 V102 向 T101 進酸，T101 液位達 30%后向 T102 進料，精餾系統正常出料，建立全系統酸運大循環。4.1.6 全系統大循環和精餾系統閉路循環（1）氧化系統酸洗合格后，要進行全系統大循環：V

18、402 T101 T102 E201 T201 T202 T203 V209 E206 V204 V402 （2）在氧化塔配制氧化液和開車時，精餾系統需閉路循環。脫水塔 T203 全回流操作，成品醋酸泵 P204 向成品醋酸儲罐 V402 出料，P402 將 V402 中的酸送到氧化液中間罐 V102，由氧化液輸送泵 P102 送往氧化液蒸發器 E201構成下列循環：（屬另一工段） 頂 頂全回流 T201 T202 T203 底 E206 P204 V402 P402 E201 P102 V102 等待氧化開車正常后逐漸向外出料。 4.1.7 第一氧化塔配制氧化液 向 T101 中加醋酸，見液

19、位后（LIC101 約為 30%） ，停止向 T101 進酸。向其中加入少量醛和催化劑，同時打開泵 P101A/B 打循環，開 E102A 通蒸汽為氧化液循環液通蒸汽加熱，循環流量保持在 700000KG/H（通氧前） ，氧化液溫度保持在7076，直到使濃度符合要求（醛含量約為 7.5%） 。4.1.8 第一氧化塔投氧開車(1)開車前聯鎖投入自動；(2)投氧前氧化液溫度保持在 7076C，氧化液循環量 FIC104 控制在7700000KG/H。(3)控制 FIC101 N2流量為 120 M3/H(4)按如下方式通氧：a)用 FIC110 小投氧閥進行初始投氧，氧量小于 100M3/H 開始

20、投。首先特別注意兩個參數的變化：LIC101 液位上漲情況；尾氣含氧量 AIAS101 三塊表是否上升。其次，隨時注意塔底液相溫度、尾氣溫度和塔頂壓力等工藝參數的變化。如果液位上漲停止然后下降，同時尾氣含氧穩定，說明初始引發較理想，逐漸提高投氧量。b)當 FIC-110 小調節閥投氧量達到 320M3/H 時，啟動 FIC-114 調節閥，在 FIC-114增大投氧量的同時減小 FIC-110 小調節閥投氧量直到關閉。c)FIC-114 投氧量達到 1000M3/H 后，可開啟 FIC-113 上部通氧，FIC-113 與 FIC-114 的投氧比為 1：2。原則要求：投氧在 0400M3/H

21、 之內，投氧要慢。如果吸收狀態好，要多次小量增加氧量。4001000M3/H 之內，如果反應狀態好要加大投氧幅度，特別注意尾氣的變化及時加大 N2量。d)T101 塔液位過高時要及時向 T102 塔出一下料。當投氧到 400M3/H 時，將循環量逐漸加大到 850000KG/H；當投氧到 1000M3/H 時，將循環量加大到 1000M3/H。循環量要根據投氧量和反應狀態的好壞逐漸加大。同時根據投氧量和酸的濃度適當調節醛和催化劑的投料量。(5)調節方式：a)將 T101 塔頂保安 N2開到 120M3/H，氧化液循環量 FIC104 調節為500000700000KG/H，塔頂 PIC109A

22、/B 控制為正常值 0.2Mpa。將氧化液冷卻器（E102A/B）中的一臺 E102A 改為投用狀態，調節閥 TIC104B 備用。關閉 E102A的冷卻水，通入蒸汽給氧化液加熱，使氧化液溫度穩定在 7076C。調節 T101 塔液位為 255%，關閉出料調節閥 LIC101，按投氧方式以最小量投氧，同時觀察液位、氣液相溫度及塔頂、尾氣中含氧量變化情況。當液位升高至 60%以上時需向T102 塔出料降低一下液位。當尾氣含氧量上升時要加大 FIC101 氮氣量，若繼續上升氧含量達到 5%（v）打開 FIC103 旁路氮氣，并停止提氧。若液位下降一定量后處于穩定，尾氣含氧量下降為正常值后，氮氣調回

23、 120m3/H,含氧仍小于 5%并有回降趨勢，液相溫度上升快，氣相溫度上升慢，有穩定趨勢，此時小量增加通氧量，同時觀察各項指標。若正常，繼續適當增加通氧量，直至正常。待液相溫度上升至 84C 時，關閉 E102A 加熱蒸汽。當投氧量達到 1000M3/H 以上時，且反應狀態穩定或液相溫度達到 90C 時，關閉蒸汽，開始投冷卻水。開TIC104A，注意開水速度應緩慢，注意觀察氣液相溫度的變化趨勢，當溫度穩定后再提投氧量。投水要根據塔內溫度勤調，不可忽大忽小。在投氧量增加的同時，要對氧化液循環量做適當調節。b)投氧正常后，取 T101 氧化液進行分析，調整各項參數，穩定一段時間后，根據投氧量按比

24、例投醛，投催化劑。液位控制為 355%向 T102 出料。c)在投氧后，來不及反應或吸收不好，液位升高不下降或尾氣含氧增高到 5%時，8關小氧氣，增大氮氣量后，液位繼續上升至 80%或含氧繼續上升至 8%，聯鎖停車，繼續加大氮氣量，關閉氧氣調節閥。取樣分析氧化液成分，確認無問題時，再次投氧開車。4.1.9 第二氧化塔投氧（1）待 T-102 塔見液位后，向塔底冷卻器內通蒸汽保持氧化液溫度在 80C，控制液位 355%，并向蒸餾系統出料。取 T-102 塔氧化液分析。（2）T-102 塔頂壓力 PIC112 控制在 0.1Mpa,塔頂氮氣 FIC-105 保持在 90M3/H。由T102 塔底部

25、進氧口，以最小的通氧量投氧，注意尾氣含氧量。在各項指標不超標的情況下，通氧量逐漸加大到正常值。當氧化液溫度升高時，表示反應在進行。停蒸汽開冷卻水 TIC-105,TIC-106,TIC-108,TIC-109 使操作逐步穩定。4.1.10 吸收塔投用（1）打開 V49，向塔中加工藝水濕塔。（2）開閥 V50，向 V105 中備工藝水（3）開閥 V48，向 V103 中備料（堿液）（4）在氧化塔投氧前開 P103A/B 向 T103 中投用工藝水（5）投氧后開 P104A/B 向 T103 中投用吸收堿液（5）如工藝水中醋酸含量達到 80%時，開閥 V51 向精餾系統排放工藝水。4.1.11 氧

26、化塔出料（1）當氧化液符合要求時，開 LIC102 和閥 V44 向氧化液蒸發器 E201 出料。用LIC102 控制出料量。4.2 正常停車正常停車4.2.1 氧化系統停車（1）將 FIC102 切至手動，關閉 FIC-102，停醛。（2）將 FIC114 逐步將進氧量下調至 1000m3/H。注意觀察反應狀況，當第一氧化塔 T101 中醛的含量降至 0.1 以下時，立即關閉 FIC114、FICSQ106，關閉T101、T102 進氧閥。（3）開啟 T101、T102 塔底排，逐步退料到 V-102 罐中，送精餾處理。停 P101 泵，將氧化系統退空。4.3 緊急停車緊急停車4.3.1 事

27、故停車主要是指裝置在運行過程中出現的儀表和設備上的故障而引起的被迫停車。采取的措施如下：（1）首先關掉 FICSQ102、FIC112、FIC301 三個進物料閥。然后關閉進氧進醛線上的塔壁閥。（2）根據事故的起因控制進氮量的多少，以保證尾氣中含氧小于 5%（V） 。（3）逐步關小冷卻水直到塔內溫度降為 60C，關閉冷卻水 TIC104A/B。（4）第二氧化塔關冷卻水由下而上逐個關掉并保溫 60C。4.3.2 緊急停車生產過程中，如遇突發的停電、停儀表風、停循環水、停蒸汽等而不能正常生產時，應做緊急停車處理。9（1）緊急停電儀表供電可通過蓄電池逆變獲得，供電時間 30 分鐘；所有機泵不能自動供

28、電。1.氧化系統正常來說，緊急停電 P101 泵自動聯鎖停車。a)馬上關閉進氧進醛塔壁閥。b)及時檢查尾氣含氧及進氧進醛閥門是否自動連鎖關閉。2.精餾系統此時所有機泵停運。a)首先減小各塔的加熱蒸汽量。b)關閉各機泵出口閥，關閉各塔進出物料閥。c)視情況對物料做具體處理。3.罐區系統a)氧化系統緊急停車后，應首先關閉乙醛球罐底出料閥及時將兩球罐保壓。b)成品進料及時切換至不合格成品罐 V403。（2）緊急停循環水停水后立即做緊急停車處理。停循環水時 PI508 壓力在 0.25Mpa 連鎖動作（目前未投用） 。FICSQ102、FIC112、FIC301 三電磁閥自動關閉。1.氧化系統停車步驟

29、同事故停車。注意氧化塔溫度不能超得太高，加大氧化液循環量。1.精餾系統a)先停各塔加熱蒸汽，同時向塔內充氮，保持塔內正壓。b)待各塔溫度下降時，停回流泵，關閉各進出物料閥。（1）緊急停蒸汽同事故停車。（2）緊急停儀表風所有氣動薄膜調節閥將無法正常啟動，應做緊急停車處理。1.氧化系統應按緊急停車按鈕，手動電磁閥關閉 FIC102、FIC103、FIC106 三個進醛進氧閥。然后關閉醛氧線塔壁閥，塔壓力及流量等的控制要通過現場手動副線進行調整控制。其他步驟同事故停車。2.精餾系統所有蒸汽流量及塔罐液位的控制要通過現場手動進行操作。停車步驟同二。4.4 崗位操作法崗位操作法4.4.1 第一氧化塔塔頂壓力 0.180.2Mpa（表） ，由 PIC109A/B 控制。循環比（循環量與出料量之比）為