① 氧化單元 工藝流程見圖2-9。
從乙醛裝置來的乙醛(質(zhì)量濃度為99.7%)經(jīng)乙醛球罐,用0.40MPa(G)的氮氣連續(xù)穩(wěn)定地壓入第一氧化塔(T41)中。氧氣壓力為0.6~0.8MPa(G),經(jīng)過氧氣緩沖罐穩(wěn)壓在0.6MPa(G)后與乙醛按1:(3.5~4)的比例連續(xù)分二路進入第一氧化塔(T41)。第一氧化塔(T41)內(nèi)配有含醋酸90%(質(zhì)量分數(shù))、醋酸錳0.08%~0.14%(質(zhì)量分數(shù))的氧化液,在第一氧化塔(T41)內(nèi)乙醛和氧氣發(fā)生鼓泡反應(yīng),反應(yīng)所需的催化劑醋酸錳溶液由催化劑貯槽用0.5MPa(G)氮氣定期補入,或由催化劑循環(huán)泵(P51,見圖2-10a)從催化劑回收塔(T51,見圖2-10a)底部導(dǎo)出連續(xù)加入。反應(yīng)放出的熱量由氧化液循環(huán)泵(P41)從反應(yīng)器下部抽出并經(jīng)氧化液循環(huán)冷卻器(E41)冷卻,溫度由80℃降至60℃后,從反應(yīng)器上部返回,循環(huán)質(zhì)量比(循環(huán)量:出料量)控制在120~130之間,第一氧化塔(T41)的反應(yīng)溫度控制在65~80℃。在氧化塔(T41)的頂部連續(xù)加入80~120m3/h的氮氣,控制反應(yīng)尾氣中的氧含量在5%(體積分數(shù))以下,并使第一氧化塔(T41)塔頂壓力控制在0.2MPa(G)。反應(yīng)的尾氣經(jīng)塔頂冷凝器(E42)冷凝,回收氣相夾帶的醋酸、乙醛后進入尾氣吸收塔(T43),冷凝下來的醋酸和乙醛等從塔上部回入塔中。當(dāng)?shù)谝谎趸═41)中乙醛轉(zhuǎn)化率達90.5%后,氧化液由液位控制從塔上部溢出進入第二氧化塔(T42)。
進入第二氧化塔(T42)后的氧化液,根據(jù)氧化液中乙醛的濃度,通入過量的氧氣,使未反應(yīng)的乙醛進一步反應(yīng)。塔頂通入80~120m3/h的氮氣稀釋氣相中的氧含量并保持塔壓在0.1MPa,尾氣經(jīng)冷凝器(E44A/B)冷凝后與第一氧化塔(T41)尾氣一并進入尾氣吸收塔(T43),凝液從塔上部回入反應(yīng)器中。反應(yīng)的熱量由氧化塔循環(huán)泵(P42)抽出經(jīng)循環(huán)冷卻器(E43)冷卻,溫度由80℃降至70℃,再從第二氧化塔(T42)上部進入塔中,循環(huán)質(zhì)量比控制在35~40之間。經(jīng)過第二氧化塔氧化后的氧化液乙盛含量降至0.5%(質(zhì)量分數(shù))以下,醋酸含量達到96.5%(質(zhì)量分數(shù))以上,通過反應(yīng)器液位控制向氧化液中間貯槽出料或直接向蒸餾單元催化劑回收塔(T51,見圖2-10a)進料。
從兩個氧化塔塔頂來的反應(yīng)尾氣混合后進入尾氣吸收塔(T43),用20℃的脫鹽水經(jīng)循環(huán)罐(V41)和吸收液循環(huán)泵(P43)循環(huán)吸收洗滌,經(jīng)過洗滌吸收后的廢氣直接放空。吸收液(定期分析,酸質(zhì)量濃度65%左右)由吸收液循環(huán)泵(P43)打入蒸餾單元(T54,V55,見圖2-10c)回收醋酸。
氧化單元出第二氧化塔的氧化液指標(biāo)(質(zhì)量分數(shù))為:
醋酸 ≥96.5%
甲酸 ≤0.3%
乙醛 ≤0.5%
水 ≤2.5%
醋酸甲酯 ≤0.7%
高沸物 ≤0.3%
醋酸錳 0.08%~0.14%
② 蒸餾單元 工藝流程見圖2-10a、圖2-10b和圖2-10c。
第二氧化塔出料的氧化液首先進入催化劑回收塔(T51),通過再沸器(E51)用間接蒸汽加熱進行蒸發(fā),塔釜濃縮后的催化劑溶液由催化劑循環(huán)泵(P51)連續(xù)打入第一氧化塔(T41,見圖2-9)的氧化液循環(huán)泵(P41,見圖2-9)入口,或在活性下降時打入高沸物貯槽(V56,見圖2-10c)中,蒸發(fā)的醋酸、低沸物等蒸汽直接向脫高沸物塔(T52)氣相進料。
從催化劑回收塔(T51)蒸出的醋酸等物進入脫高沸物塔(T52)后,由再沸器(E52)通入蒸汽加熱蒸餾,醋酸、水、甲酸、甲酯等低沸物從塔頂蒸出,經(jīng)塔頂冷凝器(E53)冷凝后進入高沸塔回流罐(V51),一部分由高沸塔回流泵(P52)打回流,一部分由回流泵輸送向脫低沸物塔(T53,見圖2-10b)進料,回流比為1:1。塔釜經(jīng)過蒸餾得到含醋酸93%(質(zhì)量分數(shù))左右的高沸物,連續(xù)排入高沸物貯槽(V56,見圖2-10c)中。
從高沸塔回流罐(V51,見圖2-10a)來的餾出液進入脫低沸物塔(T53),由再沸器(E54)通入蒸汽間接加熱蒸餾,甲酸、甲酯、水、乙醛等低沸物從塔頂蒸出,經(jīng)低沸塔塔頂冷凝器(E55)冷凝后進入回流罐(V52),通過回流泵(P53)部分打回流,回流比為25:1,一部分打向脫水塔(T54,見圖2-10c)作進料。經(jīng)過精餾,脫低沸物塔(T53)塔釜可得到99.8%以上的醋酸,通過液位控制連續(xù)從塔釜排出并進入成品醋酸蒸發(fā)器(E56)再次蒸發(fā),醋酸蒸汽經(jīng)冷凝器(E57)冷凝和醋酸冷卻器(E58)冷卻后,進入醋酸中間貯槽(V53),由醋酸泵(P54)連續(xù)打入中間罐區(qū)成品罐中。為確保冰醋酸質(zhì)量達到優(yōu)級品指標(biāo),從成品醋酸蒸發(fā)器(E56)底部由泵(P55)抽少量至高沸物貯罐(V56,見圖2-10c)中。
進入脫水塔(T54)的低沸物(由V52和T43塔來,見圖2-10b和圖2-9)含有76%(質(zhì)量分數(shù))左右的醋酸,當(dāng)?shù)头形镞M入脫水塔(T54)后,由再沸器(E59)用蒸汽間接加熱蒸餾,一部分水、甲酯、乙醛以及少量醋酸和甲酸從塔頂蒸出,經(jīng)脫水塔冷凝器(E510)冷凝后進入回流罐(V54),由回流泵(P56)部分打回流,回流比14:1,部分去回收甲酯。甲酸在脫水塔(T54)中部富集,連續(xù)采出后(稱混酸),經(jīng)冷卻器(E511)冷卻后進入混酸中間貯槽(V55),并由混酸泵(P57)送入中間罐區(qū)的混酸罐中,塔釜得到濃度為98%(質(zhì)量分數(shù))的二級品醋酸,由醋酸回收泵(P59)送至脫高沸物塔(T52,圖2-10a)或脫低沸物塔(T-53,見圖2-10b)進一步精餾。
排入高沸物貯罐(V56)的高沸物,由殘渣泵(P58),連續(xù)打入殘渣塔(T55)中,通蒸汽間接精餾,塔頂蒸出的醋酸濃度在98%(質(zhì)量分數(shù))左右,經(jīng)過冷凝器(E512)冷凝后進入回流罐(V57)中,靠重力一部分回流,回流比為1.5,一部分去脫高沸物塔(T52,見圖2-10a)精餾。塔釜得到含醋酸55%(質(zhì)量分數(shù))的高沸物殘渣,裝桶后由公司銷售。