乙醛缩合制乙酸乙酯工艺设计

-1-南京工业大学《化工设计》专业课程设计设计题目乙醛缩合法制乙酸乙酯设计人员杨福、胡曦、王义超、常伟指导教师姓名任晓乾课程设计时间2012年5月12日-2012年6月1日课程设计成绩设计说明书、计算书及设计图纸质量，70%独立工作能力、综合能力及设计过程表现，30%设计最终成绩（五级分制）指导教师签字-2-目录一、设计任务………………………………………………………………………………..6二、概述2.1乙酸乙酯性质及用途…………………………………………………………………72.2乙酸乙酯发展状况………………………………………………………………………8三.乙酸乙酯的生产方案及流程3.1酯化法………………………………………………………………………………93.2乙醇脱氢歧化法……………………………………………………………………113.3乙醛缩合法………………………………………………………………………………113.4乙烯、乙酸直接加成法……………………………………………………………………133.5经济指标对比…………………………………………………………………………………133.6讨论分析………………………………………………………………………………………193.7确定工艺方案及流程…………………………………………………………………………223.8厂区布置说明总述…………………………………………………………………………23四．工艺计算4.1物料衡算……………………………………………………………………………274.2乙醛缩合法生产乙酸乙酯步骤……………………………………………………………284.3物性数据表………………………………………………284.4计算结果列表汇总…………………………………………………..31五.设备选型5.1催化剂反应器选型……………………………………………………………………385.2列管式反应器…………………………………………………………40-3-5.3乙醛储罐………………………………………………………………………415.4乙酸乙酯储罐……………………………………………………………415.5精馏塔Ⅰ的设计………………………………………………………………425.6精馏塔Ⅱ的设计………………………………………………………………435.7精馏塔Ⅲ的设计………………………………………………………………445.7.1精馏塔设计计算示例…………………………………………………………455.8沉降器………………………………………………………………..615.9回流罐………………………………………………………………….625.10管口表…………………………………………………………………625.11动设备选型…………………………………………………………635.12换热器选型……………………………………………………………..65六.控制系统设计6.1DCS控制系统………………………………………………………………………686.2先进控制系统APC………………………………………………………………706.3紧急停车系统ESD……………………………………………………………………71七.供电系统7.1设计范围……………………………………………………………………………727.2电力负荷性质……………………………………………………………..727.3高压供电及变电所系统设计………………………………727.4功率因数补偿……………………………………..737.5厂区高压配电及车间变电所安全设计……………………737.6配电线路……………………………………………………….74-4-7.8配电装置及防雷接地设计…………………………………………………74八．通信系统8.1行政管理电话系统……………………………………768.2生产调度程控电话系统………………………………………………768.3火灾报警系统……………………………………………………………768.4有线电视……………………………………………………………………778.5扩音呼叫/对讲系统………………………………………………778.6综合布线系统……………………………………………………..778.7全场电信网络………………………………………………….78九．供热站，冷公用工程系统9.1冷公用工程系统……………………………………………789.2供热系统供热…………………………………………………799.3公用物料及能量消耗………………………………………………81十．清洁生产概述10.1本项目清洁生产分析………………………………………………..88十一.环境影响因子识别11.1环境影响要素识别，筛选………………………………..8311.2环境影响因子识别，筛选…………………………….83十二.施工期的环境影响评价12.1施工期环境空气影响分析……………………………..8312.2施工期水环境影响分析……………………………..8412.3施工噪声影响分析……………………….84-5-12.4施工固体废物影响分析…………………………………………..85十三.环境影响预测与评价13.1环境空气影响预测与评价……………………………..8513.2水环境影响预测与评价……………………………...8513.3噪声影响预测与评价………………………..85十四.环境风险评价14.1环境风险评价的内容…………………………………8514.2风险识别…………………………………………………..8514.3评价等级及评价范围………………………………….8614.4潜在的风险因素识别………………………………….8614.5事故发生对环境的影响…………………………8714.6环境风险防范措施…………………………………..87十五总量控制15.1总量控制因子……………………………………..8815.2总量控制建议……………………………………88十六环境保护措施及其技术，经济论证16.1三废及噪声治理措施…………………………………89十七.环境影响经济损益分析17.1概述…………………9017.2环境保护费用……………………….9017.3环境保护效益………………………….9017.4环境影响经济损益分析…………………………90-6-17.5小结…………………………………..91十八.环境管理与监测制度分析18.1环境管理…………………………………………….9118.2环境监测计划………………………………………..91十九.产业政策符合性及项目选址合理性分析19.1.产业政策符合性分析……………………………….9119.2环境容量………………………………………9119.3建设项目的环境可行性…………………………..92二十.总结论附录生产毒性及防护………………………………………………92文献参考……………………………………….93-7-乙酸乙酯车间工艺设计一、设计任务1.设计任务：一万吨乙酸乙酯车间2.产品名称：乙酸乙酯3.产品规格：纯度99.5%4.年生产能力：折算为99.5%乙酸乙酯9950吨/年5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、醋酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；食品工业中作为芳香剂等。由于本设计为假定设计，因此有关设计任务书中的其他项目如：进行设计的依据、厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。1.1项目概况本项目为年产1万吨的乙酸乙酯的生产项目，利用山东沂水县的经济开发区（依为总厂）的乙醛产品，生产乙酸乙酯。考虑产品的市场需求、原料来源情况以及所用工艺技术的情况，本公司的设计生产规模为年产1万吨的乙酸乙酯。本项目的总投资为7522.9万元人民币，考虑到项目的建设进度以及建设各环节各时间的安排等因素，我们项目的建设周期为1年。1.3厂区和生产概况本项目的厂址选择在山东沂水县的经济开发区，占地约为35000m2，靠近公路，临近河-8-流。厂区分储罐区、生产区、辅助区和行政区四大块，该经济开发区内有完善的水、电、气的来源，依附于总厂（乙醛生产厂）的空压站、氮氧站和冷却站，有充足的冷却水源，其他的维修、检验、消防系统等都相应辅助设施都配套完善。本项目采用的工艺为欧洲、日本广泛采用的乙醛缩合法的先进工艺，反应器采用釜式与管式反应器相串联，精馏段设3塔有效产出高纯度的产品。得到高纯度的乙酸乙酯产品，同时每年还可得到定量的乙缩醛产品。同时，本项目采用的工艺对于废物进行了有效合理的处理，产出的废物很少，对环境危害小，并且建立了以高压消防水系统和泡沫系统为主体的完善的消防系统，采取了一系列措施保证工人的劳动安全和工业卫生。二、概述1．乙酸乙酯性质及用途乙酸乙酯又名乙酸乙酯，醋酸醚，英文名称EthylAcetate或AceticEtherVinegarnaphtha.乙酸乙酯是无色、具有水果香味的易燃液体。熔点-83.6℃，沸点77.1℃，相对密度0.9003，折射率1.3723，闪点（开杯）4℃，蒸气压（20℃）9.4kPa，汽化热366.5J/g，比热容1.92J/（g·℃）。爆炸极限2.13%-11.4%（体积）。与醚、醇、卤代烃、芳烃等多种有机溶剂混溶，微溶于水，25℃时，10ml水中可溶该品1ml，温度升高则溶解度降低，乙酸乙酯与水和乙醇皆能形成二元共沸混合物。与水生成的共沸混合物的沸点为70.4℃，含水6.1%（重量）；与乙醇形成的共沸混合物的沸点为71.8℃；还与7.8%水和9.0%乙醇形成三元共沸混合物，其沸点为70.2℃，具挥发性。水分能使其缓慢分解而呈酸性反应。质量标准：GB/T3728-2007-9-项目指标优等品一等品合格品乙酸乙酯的质量分数/%≥99.799.599.0乙醇的质量分数/%≤0.100.200.50水的质量分数/%≤0.050.10酸的质量分数（以CH3COOCH计）/%≤0.0040.005色度/Hazen单位（铂-钴色号）≤10密度（ρ20）/(g/cm³)≤0．897~0.902蒸发残渣的质量分数/%≤0.0010.005气味a≤符合特征气味，无异味，无残留气味2.乙酸乙酯发展状况（1）国内发展状况为了改进硫酸法的缺点，国内陆续开展了新型催化剂的研究，如酸性阳离子交换树脂﹑全氟磺酸树脂﹑HZSM-5等各种分子筛﹑铌酸﹑ZrO2-SO42－等各种超强酸，但均未用于工业生产。国内还开展了乙醇一步法制取乙酸乙酯的新工艺研究，其中有清华大学开发的乙醇脱氢歧化酯化法，化学工业部西南化工研究院开发的乙醇脱氢法和中国科学院长春应用化学研究所的乙醇氧化酯化法。中国科学研究院长春应用化学研究所对乙醇氧化酯化反应催化剂进行了研究，认为采用Sb2O4-MoO3复合催化剂可提高活性和选择性。化学工业部西南化工研究院等联合开发的乙醇脱氢一步合成乙酸乙酯的新工艺，已通过单管试验连续运行1000小时，取得了满意的结果。现正在进行工业开发工作。-10-近来关于磷改性HZSM-5沸石分子筛上乙酸和乙醇酯化反应的研究表明，用HZSM-5及磷改性HZSM-5作为乙酸和乙醇酯化反应的催化剂，乙醇转化率变化不大，但酯化反应选择性明显提高。使用H3PMo12O40•19H2O代替乙醇-乙酸酯化反应中的硫酸催化剂，可获得的产率为91.48%,但是关于催化剂的剂量、反应时间和乙醇／乙酸的质量比对产品产量的研究还在进行之中。（2）国外发展状况由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，近年各国均在致力于固体酸酯化催化剂的研究和开发，但这些催化剂由于价格较贵、活性下降快等原因，至今工业应用不多。据报道，美DavyVekee公司和UCC公司联合开发的乙醇脱氢制乙酸乙酯新工艺已工业化。据报道，国外开发了一种使用Pd/si