乙酸乙酯的生产工厂概念设计

乙酸乙酯的生产工厂概念设计

一、设计任务2

二、概述2

1．乙酸乙酯性质及用途2

2.乙酸乙酯进展状况 2

三. 乙酸乙酯的生产方案及流程4

1、酯化法4

2. 乙醇脱氢歧化法5

3、乙醛缩合法5

4、乙烯、乙酸直截了当加成法6

5、确定工艺方案及流程7

四．工艺运算7

4.1. 物料衡算7

4.2 初步物料衡算9

五. 设备设计 14

5.1 精馏塔Ⅱ的设计 14

5.2最小回流比的估算16

5.3 逐板运算 19

5.4 逐板运算的结果及讨论 19

六. 热量衡算 20

6.1 热力学数据收集 20

6.2 热量运算，水汽消耗，热交换面积22

6.3 校正热量运算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ) 24

表10校正后的热量运算汇总表32

乙酸乙酯车间工艺设计

一、设计任务

1.设计任务：乙酸乙酯车间

2.产品名称：乙酸乙酯

3.产品规格：纯度99%

4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯1880吨/年

5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、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、乙酸浓缩、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、要紧技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的要紧来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计时期的规定等均从略。

二、概述

1．乙酸乙酯性质及用途

乙酸乙酯又名乙酸乙酯，乙酸醚，英文名称Ethyl Acetate或Aceti c Ether Vinegar naphtha.乙酸乙酯是具有水果及果酒芳香的无色透亮液体，其沸点为77℃，熔点为-83.6℃，密度为0.901g/cm3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有机溶剂。

乙酸乙酯的重要用途是工业溶剂，它是许多树脂的高效溶剂，广泛应用于油墨、人造革、胶粘剂的生产中，也是清漆的组份。它还用于乙基纤维素、人造革、油毡、着色纸、人造珍宝的粘合剂、医用药品、有机酸的提取剂以及菠萝、香蕉、草莓等水果香料和威士忌、奶油等香料。此外，还用于木材纸浆加工等产业部门。关于用专门多天然有机物的加工，例如樟脑、脂肪、抗生素、某些树脂等，常使用乙酸乙酯和乙醚配制成共萃取剂，它还可用作纺织工业和金属清洗剂。

2.乙酸乙酯进展状况

（1）国内进展状况

为了改进硫酸法的缺点，国内连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-S O42－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，认为采纳Sb2O4-MoO3复合催化剂可提升活性和选择性。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，取得了中意的结果。现正在进行工业开发工作。

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升。

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%,然而关于催化剂的剂量、反应时刻和乙醇／乙酸的质量比对产品产量的研究还在进行之中。

（2）国外进展状况

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、活性下降快等缘故，至今工业应用不多。据报道，美Da vy Vekee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/silicoturgstic双效催化剂使用乙烯和氧气一步生成乙酸乙酯的新工艺。低于180℃和在25％的乙烯转化率的条件下，乙酸乙酯的选择性为46％。催化剂中的Pd为氧化中心silicoturgstic 酸提供酸性中心。

随着科技的持续进步，更多的乙酸乙酯的生产方法持续被开发，我国应持续吸取借鉴国外的先进技术，从全然上改变我国乙酸乙酯的生产状况。

乙酸乙酯的生产方案及流程

1、酯化法

酯化工艺是在硫酸催化剂存在下,乙酸与乙醇发生酯化脱水反应生成乙酸乙酯的工艺,其工艺流程见图1

乙酸、过量乙醇与少量的硫酸混合后经预热进入酯化反应塔。酯化反应塔塔顶的反应混合物一部分回流，一部分在80℃左右进入分离塔。进入分离塔的反应混合物中一样含有约70%的乙醇、20%的酯和10%的水（乙酸完全消耗掉）。塔顶蒸出含有83%乙酸乙酯、9%乙醇和8%水分的塔顶三元恒沸物,送人比例混合器,与等体积的水混合,混合后在倾析器倾析,分成含少量乙醇和酯的较重的水层,返回分离塔的下部,经分离塔分离,酯重新以三元恒沸物的形式分出,而蓄集的含水乙醇则送回醋化反应塔的下部,经气化后再参与酯化反应。含约93%的乙酸乙酯、5%水和2%乙醇的倾析器上层混合物进人干燥塔,将乙酸乙酯分离出来,所得产品质量见表1 表一工业品级乙酸乙酯的质量指标

传统的酯化法乙酸乙酯生产工艺技术成熟,在世界范畴内,专门是美国和西欧被广泛采纳。由于酯化反应可逆,转化率通常只有约67%,为增加转化率,一样采纳一种反应物过量的方法,通常是乙醇过量,并在反应过程中持续分离出生成的水。按照生产需要,既可采取间歇式生产,也可采取连续式生产。该法也存在腐蚀严峻、副反应多、副产物处理困难等缺点。近年来开发的固体酸酯化催化剂尽管解决了腐蚀咨询题,但由于价格太高,催化活性下降快等缺点,在工业上仍无法大规模应用。