毕业设计5万吨年乙酸乙酯生产工艺设计.doc
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毕业设计（论文）
设计（论文）题目：
5万吨/年乙酸乙酯生产工艺设计
学院名称：
化学工程学院
专业：
化学工程与工艺
班级：
07-1
姓名：
应志飞学号07402010423
指导教师：
周琦职称讲师
定稿日期：
2011年5月22日
中文摘要
摘要
乙酸乙酯是一种重要的化工溶剂。
乙酸乙酯在涂料、粘合剂、制药和油墨等领域的应用十分广泛，其合成过程也受到广泛重视。
传统的乙酸乙酯合成工艺为酯化法，即乙酸和乙醇在浓硫酸的催化作用下直接合成乙酸乙酯。
乙醛缩合法、乙醇脱氢法、醋酸∕乙烯加成法等是近年来开发的新技术[1]，相对于传统的合成工艺，乙醛缩合法、乙醇脱氢法、醋酸∕乙烯加成法因其热力学上的有利性和经济上的合理性，被许多中外企业所采用。
但基于国情及各方面的因素考虑，本论文采用乙醇脱氢法生产乙酸乙酯，并用了ASPEN模拟进行了物料和热量衡算。
关键词：
乙酸乙酯；乙醇脱氢法；工艺设计；ASPEN模拟；衡算
I
Ⅰ
英文摘要
ABSTRACT
Ethylacetate（EA）isanimportantchemicalsolvent.EAiswidlyusedinapplicationsofcoatings,adhesives,pharmaceuticalsandprintinginkanditssynthesismeyhodhasgetalotofinterests.ThetraditionalsynthesismethodofEAisesterification,inwhichEAwasmadebydirectesterificationofethanolandaceticacidwithasulphuricacidcatalyst.Aldehydecondensation,dehydrogenationofethanolandacetate/ethyleneadditionreactionarethenewtechnologiesdevelopedinrecentyears.Comparedwiththetraditionalsynthesis,thesenewmethodshaveadoptedbymanyChineseandforeignenterprisesbecauseofitsfavorablethermodynamicandeconomicrationality.However，basedonnationalconditionsandtakingintoconsiderationvariousaspects,thisthesisusedEthanoldehydrogenationwastoproduceethylacetate.ASPENsimulationiscarriedouttocalculatethematerialandheatbalance.
KeyWords：
EthylacetateReactiveEthanoldehydrogenationwas;Processdesign;ASPENsimulation;Balancecalculation
43
目录
目录
1项目总论 1
1.1 项目意义 1
1.2 建设规模 1
1.3 厂区及生产概况 2
2市场分析 3
2.1 产品的性质与用途 3
2.1.1 物化特性 3
2.1.2主要用途 3
2.2 国、内外产业状况 4
2.2.1 国外生产状况及发展动向 4
2.2.2 国内生产状况及发展动向 5
2.3 产品的市场需求预测 7
2.3.1 进出口情况 7
2.3.2 消费现状及发展前景 9
3厂址的选择及布置 10
3.1厂址选择原则 10
3.2选择原因 10
3.2.1原料来源方便 10
3.2.2地理位置优越 10
3.2.3交通发达 11
3.2.4社会经济效益 11
3.3厂区概况 11
3.3.2厂址地区的自然条件 12
3.3.3厂址地区的交通运输条件 13
3.3.4基础设施建设 14
3.4厂址布置 15
3.4.1厂区概况 15
4工艺设计方案 16
4.1概述 16
4.1.1生产规模 16
4.1.2原料 16
4.1.3产品规格 16
4.2工艺设计方案 16
4.2.1原料路线确定的原则和依据 16
4.3工艺方案设计及说明 19
4.3.1流程简介 19
4.4物料衡算 20
4.4.1衡算原理 20
4.5热量衡算 25
4.5.1衡算原理 25
4.6典型设备设计及选型 27
4.6.1换热器计算说明书 27
4.6.2脱氢缩合反应器参数说明 31
4.6.3设备一览表 31
5公用工程和辅助设施方案 34
5.1总图运输 34
5.1.1总平面布置 34
1、总平面布置原则 34
5.1.2工厂运输 35
5.1.3工厂绿化 35
5.1.4排渣 35
5.2给排水 36
5.2.1概述 36
5.2.2工厂给水 36
5.2.3工厂排水 36
5.2.4污水处理 36
5.3供电与电讯 36
5.3.1供电 36
5.3.2电信 37
5.4通风及空气调节 38
5.4.1通风及空调设置的原则 38
5.4.2采暖、通风及空调方案 38
5.5化验室 38
5.6维修 38
5.6.1机修 38
5.6.2电修 38
5.6.3仪表修理 39
5.7仓库 39
5.8土建 39
6总结 40
致谢 41
参考文献 42
宁波工程学院毕业设计（论文）
1项目总论
1.1项目意义
本项目为年产5万吨的乙酸乙酯工厂，利用来自宁波化工园区提供的乙醇来生产乙酸乙酯产品。
根据产品市场需求和产品性质及企业自身实际情况考虑，本项目产品生产规模为年产5万吨乙酸乙酯。
未来的国际化工发展中石油化工的的发展形势不容乐观，有经济效益增长显著减弱，进出口贸易幅度较大，受国际市场价格影响显著，节能减排压力大等诸多隐患。
预计2008年石油化工行业销售收入增长25%，实现利润增长2%~5%，增幅比上年出现较大回落。
成本的提高和价格的波动必将使收益相对较低，进行大规模生产的溶剂产业造成巨大影响。
在这样的形势下，一种以乙醇为原料生产的“绿色溶剂”就显现出了其独特的市场优势和广阔前景——乙酸乙酯是一种无毒无害的绿色溶剂，可广泛应用于食品，医药，有机合成等生产领域。
目前正越来越受青睐。
建设意义：
（1）缓解石油化工产业盈利下滑造成的溶剂市场压力；
（2）以乙醇为原料，工艺环保价格低廉更能适应未来市场走向；
（3）乙酸乙酯作为新型绿色溶剂无毒无害市场前景广阔。
溶剂是化学工业，医药食品工业不可或缺的基本原料，是国民经济的重要物质基础，随着国家适应全球一体化所做的战略调整，和国际市场对于健康环保标准日益提高的要求，特别是对生产原材料的环保化要求使得工业化生产稳对于绿色溶剂的需求变得更加迫切。
传统的乙酸乙酯生产技术虽然产量定，但污染严重正在逐步被淘汰。
而我们采用的乙醇合成法，不但有较高的产率，并且污染低，排放小，凸显了环保竞争力。
乙酸乙酯本身作为绿色溶剂所具有的广阔国际市场前景，也为广西打开了国际化工贸易的大门，这些都符合国家的政策导向即绿色环保面向国际。
同时推动地方经济发展，创造更多就业机会，达到经济效益，社会效益和环境效益相统一。
大规模生产和高效利用乙酸乙酯，完全符合我国能源结构和经济、环境协调发展的可持续发展战略。
因此，投资建设采用乙醇脱氢法生产乙酸乙酯的项目具有乐观的前景，该项目将带来丰厚的经济效益和社会效益。
1.2建设规模
为了满足行业日益增长的对绿色溶剂及原料的需求以及宁波化学工业区自身发展规模以及乙醇的供给量，确定项目生产规模为年产5万吨乙酸乙酯中小型化工厂。
1.3厂区及生产概况
本项目选址于宁波市化学工业园区，占地面积约149372m2。
厂区分为生活区、行政区、生产区、和储罐区等，由本厂配套完善的水、电、汽等动力来源，建立有空亚站、变电站、净水站、循环冷却水系统、机修车间、分析化验室、中心控制室、消防站、材料仓库等完善的公用和辅助工程设施。
同时，工厂建设注重环境保护，合理进行了“三废处理”降低了噪声污染，建立了以高压消防水系统和泡沫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。
2市场分析
2.1产品的性质与用途
2.1.1物化特性
乙酸乙酯（ethylacetate）分子式为CH3COOC2H5，无色易挥发液体有水果香味，熔点-83.6℃，沸点77.06℃，相对密度0.9003；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂；与水或乙醇都能生成二元共沸混合物；与水的共沸混合物的沸点70.4℃，与乙醇的共沸混合物的沸点71.8℃，与水和乙醇还可以形成三元共沸混合物，沸点70.2℃。
在酸或碱的催化下，易水解成乙酸和乙醇；此外，还可发生自缩合等反应。
2.1.2主要用途
乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能，是一种较好的工业溶剂，已被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树脂、合成橡胶等生产，也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水，在纺织工业中用作清洗剂；在食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作粘合剂的溶剂，油漆的稀释剂以及作为制造药物、染料等的原料[10]。
制药醋酸乙酯在制药行业用作溶剂，主要生产维生素E及一些医药中间体。
我国是人口大国，到2005年人口已达到13.3亿，人口净增长、人口老龄化问题都将增加对医药品的需求量。
同时，随着我国加入世界贸易组织，医药出口量明显增加。
2002年传统医药出口形势一路飘红，化学原料药依然是我国医药商品出口的主要品种，产量与出口量快速上升，带动了醋酸乙酯消费。
胶粘剂胶粘剂的种类繁多，醋酸乙酯主要用于溶剂型胶粘剂，尤其是聚氨酯类胶粘剂。
我国从20世纪50年代开始研制和开发聚氨酯胶粘剂，产量不断增大，2000年国内聚氨酯类胶粘剂的产量约14万t，年均增长率为25%。
从未来发展看，我国聚氨酯类胶粘剂的应用领域扩展很快，我国是世界上最大的制鞋国，目前虽有相当部分的制鞋企业以氯丁胶作为胶粘剂，但氯丁胶尽管有初粘性好、可冷粘、价格较便宜等优点，但其不耐增塑剂渗透，必须用苯类有毒溶剂等是其致命弱点，使得氯丁胶已经不适应制鞋工业的发展要求，国外的趋势是逐渐被聚氨酯胶粘剂所代替，欧美等发达国家80%~90%的鞋用胶已经被聚氨酯类胶粘剂占领，国内也呈现这种趋势。
近年来，东北、华北和华中等内地的鞋厂也开始使用，并有不断扩大的势头。
另外，聚氨酯胶在建筑、高速公路、飞机跑道嵌缝材料、高层建筑玻璃密封材料等方面的应用也在不断增长。
涂料醋酸乙酯主要用于高档溶剂型涂料，如聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、丙烯酸酯涂料、乙烯基涂料等。
我国的醋酸酯涂料是20世纪90年代以后才迅速发展起来的，不仅增长速度快，并且在涂料总产量中所占的比例也不断上升。
2000年聚氨酯涂料产量达到8.2万t（固含量以上），已经成为国内重要的涂料品种。
此外，环氧树脂涂料、丙烯酸酯等涂料也消费一些醋酸乙酯，但与发达国家相比，国内醋酸乙酯在涂料方面的应用还比较落后。
从发达国家的消费情况来看，醋酸乙酯在涂料中作为溶剂应用已经相当广泛，如美国市场醋酸乙酯在涂料中的消耗占60%以上，而我国仅占18%。
近年来，我国涂料行业迅猛发展，许多国外著名的涂料生产商采取独资或合资的方式在我国建厂生产高档涂料。
随着我国经济高速发展，尤其是建筑和汽车业快速发展，对高档涂料需求日益增加，将极大促进对醋酸乙酯的需求。
2.2国、内外产业状况
2.2.1国外生产状况及发展动向
近年来，世界乙酸乙酯的生产能力不断增加。
2001年全球乙酸乙酯的生产能力只有125.0万吨，2006年生产能力增加到222.0万吨，2008年生产能力增加到约300.0万吨，同比增长约15.4%。
其中北美地区的生产能力为26.6万吨/年，约占世界乙酸乙酯总生产能力的8.89%；中南美地区的生产能力为12.0万吨/年，约占总生产能力的4.0%；西欧地区的生产能力为35.0万吨/年，约占总生产能力的11.7%，亚太地区的生产能力为215.4万吨/年，约占总生产能力的71.8%；世界其他国家和地区的生产能力为11.0万吨/年，约占总生产能力的3.7%。
2010年醋酸乙酯的产能分布见图2-1[5]。
图2-12010年世界醋酸乙酯产能分布
目前，世界乙酸乙酯的总消费量约为200.0万吨，消费主要集中在西欧、美国和亚洲地区，其中亚洲地区的消费又主要集中在日本、中国及东南亚国家。
国外乙酸乙酯的消费结构与我国有所不同，美国和欧洲国家乙酸乙酯最大的应用领域是涂料，其中美国的涂料方面的消费量约占总消费量的60%，欧洲在涂料行业的消费量约占总消费量50％。
日本主要应用在涂料、油墨方面，分别约占总消费量的40%和30%。
而我国主要应用于涂料、粘合剂和制药领域。
预计到2012年全世界醋酸乙酯的总需求量将达到约250.0万吨
2.2.2国内生产状况及发展动向
近年来，随着我国化学工业和医药工业的快速发展，乙酸乙酯的生产发展很快。
2003年生产能力只有54.0万吨，2006年增加到90.0万吨，2008年进一步增加到约150.0万吨，2003-2008年产能的年均增长率达到约10.8%。
主要的生产厂家有江苏索普（集团）公司（生产能力为20.0万吨/年）、山东金沂蒙集团公司（生产能力为18.0万吨/年）、广东江门谦信化工发展公司（生产能力为10.0万吨/年）、上海吴泾化工有限公司（生产能力为20.0万吨/年）、扬子江乙酰化工有限公司（生产能力为10.0万/年）、江西南昌赣江溶剂厂（生产能力为8.0万吨/年）、广东顺德集团公司（生产能力为4.5万吨/年）、天津冠达集团公司（生产能力为3.5万吨/年）、上海石油化工公司（生产能力为2.1万吨/年）、上海试剂有限公司（生产能力为2.0万吨/年）、成都有机化工厂（生产能力为2.0万吨/年）、浙江建德建业有机化工有限公司（生产能力为1.2万吨/年）、江苏三木集团公司（生产能力为1.0万吨/年）、河北石家庄新宇三阳实业有限公司（1.5万吨/年）、山东海化股份有限公司（生产能力为10.0万吨/年）、江阴百川化学工业有限公司（生产能力为3.0万吨/年）、吉林燃料乙醇有限公司（生产能力为5.0万吨/年）以及河南孟州华兴公司（生产能力为3.0万吨/年）等。
其中采用乙醇脱氢法的生产能力约占总生产能力的12.0%，采用乙醛缩合法的约占1.4%，采用醋酸酯化法的占86.6%。
江苏索普（集团）公司是目前我国最大的醋酸乙酯生产企业，生产能力为20.0万吨/年，约占国内总生产能力的13.3%，与醋酸产品实现了上下游一体化，产品竞争力较强，80%的醋酸乙酯用于出口。
今后几年，我国仍有多套新建或扩建乙酸乙酯装置将建成投产，主要包括江苏金茂源生物化工有限责任公司拟建的10万吨/年装置，广西崇左市凯源酒业化工有限公司拟建的8.0万吨/年生产装置，兖矿集团拟建的10万吨/年生产装置，广西新燊石油化工有限公司的一期10万吨/年生产装置等，预计到2012年，我国乙酸乙酯的总生产能力将达到约195.0万吨。
随着生产能力的不断增加，我国乙酸乙酯的产量也不断增加。
2003年我国乙酸乙酯的产量只有34.2万吨，2006年增加到63.0万吨，2008年尽管受到世界金融危机的影响，但是由于2007年新增的产能发挥作用，产量仍达到约约95.0万吨，同比增长约33.8%。
目前国内大型醋酸乙酯企业均采用酯化法技术，主要生产厂家情况见表2-2[3]。
表2-12010年醋酸乙酯主要生产厂家情况
生产厂家名称
地址
生产能力（万吨/年）
美国塞拉尼斯公司
得克萨斯州潘帕
6.0
美国伊斯曼化学公司
得克萨斯州朗维尤
6.1
美国Solution公司
马萨诸塞
2.5
巴西罗地亚公司
帕利尼涯
10.0
墨西哥塞拉尼斯公司
卡格来吉拉
9.2
英国BP化学公司
赫尔
22.0
西班牙Ercros公司
塔拉戈纳
6.0
瑞典Sweask乙醇化学公司
多姆斯乔
3.5
日本昭和电工公司
南阳
15.0
日本千叶公司
市原
4.7
日本协和发酵公司
四日市
4.0
印度Laxmi有机工业公司
马哈德
3.5
印度Jubilant有机合成公司
加劳拉尼蜡
3.2
韩国三星/BP公司
蔚山
7.0
韩国国际酯类公司
蔚山
7.5
新加坡塞拉尼斯公司
裕廊岛
6.0
印尼昭和酯类公司
梅拉克
6.0
南非萨索尔公司
赛库达
5.0
表2-2我国醋酸乙酯主要生产企业情况[24]
企业名称
产能（万吨/年）
江苏索普集团
20.0
山东金沂蒙集团公司
16.0
广东江门谦信化工发展公司
10.0
广东顺德顺冠集团公司气体溶剂有限公司
3.0
上海吴泾化工有限公司
20.0
扬子江乙酰化工有限公司
10.0
江西南昌赣江溶剂厂
8.0
广东顺德集团公司
4.5
天津冠达集团公司
3.0
上海石油化工公司
2.1
上海试剂有限公司
2.0
成都有机化工厂
2.0
浙江建德建业有机化工有限公司
1.2
江苏三木集团公司
1.0
目前，国内一些大型甲醇羰基合成醋酸企业或者具有乙醇装置的企业正在配套建设或拟建乙酸乙酯生产装置，主要有山东海化股份有限公司拟采用Davy公司技术，新建10.0万吨/年生产装置（近期已经建成投产），吉林燃料乙醇有限公司拟建5.0万吨/年生产装置，吉安生物化工公司拟建10.0万吨/年生产装置，广西新火石化公司拟建30.0万吨/年装置，第一期10.0万吨/年已经于2007年4月13日开工。
上海吴泾化工有限公司拟将现有生产能力扩建到15万吨/年，长春天裕生物工程公司将建5.0万吨/年生产装置，预计到2010年，我国乙酸乙酯的总生产能力将超过120.0万吨/年。
随着生产能力的不断增加，我国醋酸乙酯的产量也不断增加。
2001年我国醋酸乙酯的产量只有17.9万吨，2006年进一步增加到63.0万吨，比2005年增长约22.19%，2001-2006年产量的年均增长率高达15.09%。
2.3产品的市场需求预测[24]
2.3.1进出口情况
2005年以前，我国是乙酸乙酯的净进口国，从2005以后，随着我国乙酸乙酯生产能力和产量的大量增加，由净进口国转变为净出口国，2006年我国乙酸乙酯的净出口量为10.0万吨，约占国内总产量的15.87%。
2008年净出口量达到18.28万吨，同比增长41.27%。
近两年，我国乙酸乙酯的进口量逐年减少，2006年进口量为0.96万吨，2008年下降到0.11万吨，同比下降约85.52%。
2009年上半年进口量为0.03万吨，同比减少约57.14%。
与此相反，我国醋酸乙酯的出口量却在逐年增加。
2006年出口量超过10.0万吨，达到10.94万吨，2008年尽管受到全球金融危机的影响，但出口量仍高达18.39万吨，同比增长34.23%。
2009年上半年出口量为8.73万吨，同比增长0.23%。
2010年我国醋酸乙酯出口到30多个国家和地区，其中对亚洲国家的出口量约占总出口量的93%，其中对韩国的出口量为3.23万吨，约占总出口量的29.6%，其次是中国台湾，出口量为1.89万吨，约占总出口量的17.2%；再次是日本，出口量为1.66万吨，约占总出口量的15.1%。
我国醋酸乙酯出口主要集中在江苏、山东和广东3省，2006年出口量分别为6.1万吨、2.1万吨和1.53万吨，合计出口量占出口总量的88.78%，其他省份出口量仅为1.21万吨。
主要出口企业有江苏索普、山东金沂蒙、广东江门谦信化工发展公司等大型醋酸乙酯生产企业。
2003年以前，我国醋酸乙酯的进口价格变化不大，基本上维持在520-550美元/吨，2004年以后进口价格开始上涨，2004年价格为653.2美元/吨，2006年上涨到841.4美元/吨，比2005年上涨7.60%。
出口价格近几年也不断上涨。
2003年出口价格为573.8美元/吨，2004年上涨到757.3美元/吨，2006年上涨到798.6美元/吨。
2008年进一步上涨到905.7美元/吨。
我国醋酸乙酯的进出口情况以及2009年的出口情况分别见表2-3和表2-4。
表2-3近年来我国醋酸乙酯的进出口情况
年份
进口量
（万吨）
进口单价
（美元/吨）
出口量
（万吨）
出口单价
（美元/吨）
2000
4.42
538.8
0.33
532.2
2001
5.35
538.7
0.46
531.8
2002
4.58
530.9
1.09
600.2
2003
4.27
552.6
1.19
573.8
2004
3.46
653.2
2.07
757.3
2005
4.64
782.0
1.88
805.3
2006
0.96
841.4
10.94
798.6
2007（1—7月）
0.57
919.1
7.27
797.7
2008
0.11
1563.7
18.39
905.7
2009（1-6）
0.03
1626.0
8.73
698.9
表2-42009年我国醋酸乙酯的出口国家情况
国家/地区
出口量（万吨）
所占比例（%）
出口金额
（万美元）
韩国
3.24
29.57
2545.57
中国台湾
1.89
17.24
1466.28
日本
1.66
15.15
1378.08
新加坡
1.49
13.59
1138.08
菲律宾
0.71
6.4
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