1. 研究目的与意义
1.1物化特性及主要用途
乙酸乙酯(ethyl acetate)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。
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;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。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[1]。
1.2乙酸乙酯的产能和市场需求
1.2.1 产能
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1-1[2]。
图1-1 2010年世界醋酸乙酯产能分布
至2010年,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。
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。今后的几年,我国仍有多套新建或扩建乙酸乙酯装置建成投产,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, 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1-2[3]。
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1-22010年醋酸乙酯主要生产厂家情况
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 |
表1-3 我国醋酸乙酯主要生产企业情况[4]
1.2.2 市场需求
近年来,随着我国经济的快速增长,涂料、油墨、粘合剂等产品需求大幅提升,从而拉动醋酸乙酯的消费稳步增长。1997年我国醋酸乙酯的表观消费量只有10.50万吨,2001年增加到22.79万吨,2006年进一步增加到53.02万吨,比2005年增长约5.91%,2007年增加到580.6万吨,2009年进一步增加到821.1万吨,同比增长约5.91%,2004-2009年表观消费量的年均增长率约为13.71%,近年来我国醋酸乙酯的供需情况见表1-4[5]。
年份 | 生产能力 | 产量 | 进口量 | 出口量 | 表观消费量 |
2000 | 26.2 | 17.2 | 4.42 | 0.33 | 21.29 |
2001 | 31.2 | 17.9 | 5.35 | 0.46 | 22.79 |
2002 | 39.0 | 30.7 | 4.58 | 1.09 | 34.19 |
2003 | 54.0 | 34.2 | 4.27 | 1.19 | 37.28 |
2004 | 67.0 | 41.8 | 3.46 | 2.07 | 43.19 |
2005 | 80.0 | 47.3 | 4.64 | 1.88 | 50.06 |
2006 | 90.0 | 63.0 | 0.96 | 10.94 | 53.02 |
2007 | 109.0 | 71.0 | 0.76 | 13.70 | 58.06 |
2008 | 150.0 | 95.0 | 0.11 | 18.39 | 76.72 |
2009 | 150.0 | 105.0 | 0.06 | 22.95 | 82.11 |
表1-4 近年来我国醋酸乙酯的供需情况 单位:万吨/年
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。
目前,国内醋酸乙酯主要消费地区集中在华东、中南、华北、东北地区,产品主要用于生产涂料、制药和粘合剂,2008年我国醋酸乙酯消费结构为:制药行业对乙酸乙酯的需求量约占总需求量的30.0%,涂料约占35.0%,粘合剂约占20.0%,油墨约占10.0%,其他产品约占5.0%。预计到2012年,我国乙酸乙酯的总需求量将达到约90.0万吨,供大于求,届时消费结构将有所变化,其中在制药和粘合剂行业消费的比例将会有所下降,随着新型高档涂料的不断发展,预计涂料行业对醋酸乙酯的需求量将会有较大幅度的增加;随着电子、通讯行业的发展,油墨方面的需求量也将有所上升。另外,随着醋酸乙酯新用途的不断开发,将会使醋酸乙酯在其他方面用量的比例也有一定的增加[6]。
1.3乙酸乙酯的发展趋势
2008-2013年,国内乙酸乙酯以产能的大幅增加,使得国内市场格局呈现供大于求的局面。2014年以后,发展进入稳定期,市场供应增速明显放缓,而经济大环境制约下游涂料市场发展。4月中旬-6月,期间江苏联海、广西金源、山东衮矿,原料乙酸价格不断上涨,厂家成本压力增大。从进出口市场来
看,2013年1-7月份国内共进口乙酸乙酯233.38吨,其中七月份出口35914吨,较上月增长了97.3%;1-7月国内共出口乙酸乙酯234684.534吨,其中7月份出口35914吨,较上月增长了40.2%[7]。
目前,世界乙酸乙酯的总消费量约为300.0万吨,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。未来,世界乙酸乙酯市场加快增长的可能性不大,需求状况难以彻底改观,预计乙酸乙酯行业将延续缓中求稳的发展态势。
1.4 生产方法及消费现状
目前,乙酸乙酯的工业生产方法主要有乙酸/乙醇酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙酸/乙烯加成4种。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰,而大规模生产装置主要采用乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙酸/乙烯加成法,其中新建装置多采用乙酸/乙烯加成法,我国的乙酸乙酯则主要采用乙酸酯化法进行生产[8]。
(1)乙酸/乙醇酯化法
有机羧酸与醇类在无机强酸催化作用下发生酯化作用生成酯类,这是有机羧酸的主要性质之一,乙酸乙酯即是由乙酸、95%浓度的乙醇和96%浓度硫酸(加料量的1%)催化剂参与下进行酯化反应制得的。这个反应是可逆的,将乙醇过量以及有效移除反应产生的水,可以提高乙酸乙酯的产得率,通常反应的平衡转化率为67%。
工业生产可以是间歇的,也可以是连续的,这主要取决于生产规模。
(2)乙醛缩合法
醛类在醇盐的催化作用下,可进行自身缩合为酯类[2]。如在乙醇铝的参与下,两分子的乙醛重排成一分子的乙酸乙酯:
乙醇铝会在反应过程中被破坏,因此为使反应连续进行,须配备足够的催化剂来维持反应的进行;在低温反应条件下,乙酸乙酯的收率可达98%。
(3)乙烯/乙酸加成法
以附载在载体上的杂多酸或杂多酸金属盐为催化剂,在水蒸汽参与下,乙烯容易水合成为乙醇,随即乙醇与参与的乙酸进行酯化反应得到乙酸乙酯。当然乙酸乙酯也会在相同反应条件下水解为乙醇或发生乙烯与乙醇作用生成二乙醚的副反应:
综合这些反应,得到含有一些醇和醚类的乙酸乙酯产品:
(4)乙醇脱氢法
反应式:2C2H5OH CH3COOC2H5 2H2 11.7 kcal
以乙醇为原料生产乙酸乙酯,传统工艺必须经过乙醇氧化脱氢为乙醛、乙醛氧化成乙酸、乙酸与乙醇酯化3个工段才能完成。乙醇脱氢法则只用乙醇一种原料,经过单一催化剂脱氢后直接得到乙酸乙酯,因此,这种方法也简称一步法,以区别于传统的三工段工艺。乙醇脱氢法总反应实际上也是经过3个步骤完成的。具体的反应机理有两种,一种是'脱氢歧化酯化'机理,另一种是'半缩醛'机理,即三个步骤分别为乙醇脱氢为乙醛、乙醇与乙醛反应生成半缩醛、半缩醛脱氢为乙酸乙酯。
20世纪90年代初清华大学化学系首先对此工艺进行研究,开发出催化剂Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2,并获得了国家专利。1996年西南化工研究院也开始进行乙醇脱氢法生产乙酸乙酯的研究,目前还在进行工业试验,取得了不小的进展。英国Kvaerner工程公司于20世纪90年代研究乙醇脱氢法生产乙酸乙酯,同时已经在南非建成第一家工业化生产工厂[9]。
该工艺的关键问题在于催化剂,根据反应历程,产物中有中间产物乙醛与乙酸,另外还有副产物乙烯、丙酮、丁酮、2-丁醇等。由于氢气对平衡的抑制及降低副反应要求,单程转化率只能控制在60%~70%。该工艺反应工段,但分离设备较多,流程较复杂,主要的副产物必须分离。
目前,国内醋酸乙酯主要消费地区集中在华东、中南、华北、东北地区,
产品主要用于生产涂料、制药和粘合剂,2008年我国醋酸乙酯消费结构为:制药行业对乙酸乙酯的需求量约占总需求量的30.0%,涂料约占35.0%,粘合剂约占20.0%,油墨约占10.0%,其他产品约占5.0%。预计到2012年,我国乙酸乙酯的总需求量将达到约90.0万吨,供大于求,届时消费结构将有所变化,其中在制药和粘合剂行业消费的比例将会有所下降,随着新型高档涂料的不断发展,预计涂料行业对醋酸乙酯的需求量将会有较大幅度的增加;随着电子、通讯行业的发展,油墨方面的需求量也将有所上升。另外,随着醋酸乙酯新用途的不断开发,将会使醋酸乙酯在其他方面用量的比例也有一定的增加。[10]
1.5目的和意义
本项目为年产8000吨的乙酸乙酯工艺流程设计,利用可获得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8000吨乙酸乙酯。
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。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”[11]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。乙醇脱氢法可以做到缓解石油化工产业盈利下滑造成的溶剂市场压力;以乙醇为原料,工艺环保价格低廉更能适应未来市场走向;乙酸乙酯作为新型绿色溶剂无毒无害市场前景广阔[12]。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。综上,本项目不仅可以达到保护环境的目的,更能使得成本降低,获得更大的效益[13]。
2. 研究内容与预期目标
2.1具体设计内容
(1)总论;①设计任务书 ②概述 ③综合文献 ④主要方法原料 ⑤项目意义 ⑥建设规模 ⑦生产概况,其中概述包括介绍产品的性质与用途以及市场分析;综合文献参考以乙酸乙酯为主题的文献;方法及原料的选取中包括选择的原因,和带来的经济效益;项目意义是指本项目的优势;建设规模要考虑到原料和交通等条件;生产概况包括了车间的布置和选择原则。
(2)工艺流程选择与设计,其中包括工艺方案设计及说明,本项目是选择乙醇脱氢法的工艺流程,包括气化,脱氢缩合,加氢,闪蒸等步骤以及生产规模,原料,生产规格等参数的选择[14];
(3)设计计算书:即工艺过程的物料衡算及热量衡算,通过公式计算并需要出示反应工段的物料平衡状况以及分离工段的物料平衡状况表格;
3. 研究方法与步骤
工艺方法 | 优点 | 缺点 |
酯化法 | 浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价廉等优点,而且溶于反应物料中,是均相催化反应,反应均匀,因而在全塔内都能进行催化反应。催化作用不受塔内温度限制,反应机理清楚,容易实现最优控制 | 设备腐蚀性大,浓硫酸易引起磺化、炭化和聚合等的副反应,产品纯度低,后处理过程复杂,三废量大 |
乙醛缩合法 | 反应条件温和、原料消耗少、工艺简单、设备腐蚀小,国外工艺成熟,国内也取得重大进展 | 必须在乙醛的来源广泛区,催化剂处理上存在一定污染 |
乙醇脱氢法 | 原料利用上也较为的经济,可以副产氢气,没有腐蚀性 | 催化剂选择性较差,分离工段塔多,因而能耗比传统工艺还高,工艺不成熟 |
乙烯乙酸加成法 | 反应有较高的选择性和转化率 | 适合乙烯来源广的地区,乙烯价格上涨后,不利,工艺不成熟 |
表1-5 四种工艺方法的优缺点比较
3.1拟采用的研究方法
目前在世界范围内,上述四种工艺都已经投入运行,但在国内投入运行的只有酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法,酯化法中新研究出的催化剂造价过高,乙醇脱氢法适合在乙醇产量高的地区或者是价格廉价的地区较合适,结合苏州是乙醇价格相对廉价的地区,并且乙醇脱氢法具有反应温和,各种反应条件变化弹性很大,工艺简单,容易操作等优点[16]。
综合上面的概述中几种工艺的对比,本课题采用乙醇脱氢法生产乙酸乙酯。
3.2工艺流程
3.2.1流程简介
(1)气化
选用化工园区及周边生产的95%乙醇,用泵进行加压至反应压力(0.8MPa)之后,加热气化成蒸汽,并继续加热至反应温度(240℃)。
(2)脱氢缩合
热乙醇蒸汽进入列管式固定床反应器,乙醇在Cu-Zn-Zr-Al-O多功能催化剂表面完成脱氢生成乙醛,再与乙醇缩合生成乙酸乙酯两步反应,并有乙醛、丙酮、丁酮等副产物产生。为了便于分离产品,查阅相关文献后,我们选择了240℃作为反应温度,单程转化率为50%。
(3)加氢
脱氢缩合之后的混合气成分较复杂,在选择了合适的反应条件之后,可以保证除乙醛外的副产物控制在极少的量。为了减少分离的难度,并提高乙醇的总转化率,我们增加了加氢工段。利用前一工段产生的氢气,将乙醛以及其他极少量的羰基化合物(丙酮、丁酮等)加氢还原成醇类,降低了丙酮、丁酮等产物对产品质量的影响,并且由于减少了乙醛这个含量极大的副产物,有利于分离的进行[17]。
(4)闪蒸
将反应工段出来的混合气换热冷凝,并换热至过冷液状态后,利用剩余的压力进行闪蒸,将氢气分离出去,但由于氢气量较大和乙酸乙酯的挥发性较强等原因,一部分乙酸乙酯以及乙醇和水也会进入气相。液相直接转入精馏工段。
(5)膜分离
由于闪蒸得到的氢气含有大量的乙酸乙酯及水和乙醇,需要对氢气进行净化,同时回收随氢气蒸出的产品。由于氢气分子的尺寸与乙酸乙酯、乙醇、水三者的分子尺寸相差较大,我们选择采用中空纤维膜对该混合体系进行分离。氢气进入压缩车间压缩装罐出售。其余物质冷却后进入精馏工段,与前一闪蒸工段得到的液相混合。
(6)萃取精馏
通过闪蒸和膜分离,得到了含有乙酸乙酯、乙醇、水的混合体系(其他极少量的醇类与酯类基本不影响产品的质量,故这里不再讨论),该三元混合体系有四种可能的共沸物(乙酸乙酯-乙醇,乙酸乙酯-水,乙醇-水,乙酸乙酯-乙醇-水),这是所有乙酸乙酯合成方法中都会碰到的一个分离难题。我们根据相关的专利和文献,决定采用丙三醇作为萃取剂的萃取精馏进行产品的精制。精馏序列如下:
①进入主萃取精馏塔,目的是得到符合标准的产品乙酸乙酯,在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇,在精馏塔塔顶可以得到99%(mol)的高纯度乙酸乙酯,塔釜中得到的是乙酸乙酯、乙醇、水以及丙三醇的混合物。
②进入辅助精馏塔,在塔顶得到乙酸乙酯、乙醇、水的混合物,基本做到了乙酸乙酯与乙醇的回收,塔底是水和丙三醇的混合物,其中含有少量的乙醇。
③进入副萃取精馏塔,目的是除去辅助精馏塔塔顶产物中的水,同样在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇,在塔顶得到提浓后的乙酸乙酯、乙醇、水混合物,塔底是丙三醇与水的混合物。
④副萃取精馏塔塔顶产物进入乙醇回收塔,在塔釜得到乙醇与水的共沸物,返回反应工段,塔顶得到含有较高浓度乙酸乙酯和乙醇的水溶液,由于总量已较小,该混合物不再进行分离,而是作为无苯天那水溶液(香蕉水)的粗原料出售。
⑤主副萃取精馏塔得到的含丙三醇与水的混合液,在丙三醇回收塔中进行减压蒸馏,由于丙三醇与水的相对挥发度甚大,极易在塔顶把其中的水分及其他易挥发杂质蒸出,塔釜得到高浓度的丙三醇,可以返回前一工段用于萃取精馏[18]。
3.2.1 衡算方法
物料衡算的理论基础是质量守恒定律。物料衡算它是指进入一个装置(或设备)的主物料的量(包括损失量)和系统内部积累起来的物料的量。进行物料衡算时,首先必须确定衡算的体系,对一般体系,均可表示为:输入量=输出量+积累量。对于有化学反应的系统,可表示为:物料输入量=物料输出量-生产量 物料消耗量-积累量。当系统处于稳定状态时为:物料输入量=物料输出量,热量衡算的理论依据是热力学第一定律,以能量守衡形式表达如下:
∑Q入=∑ Q出 ∑Q损, 即,输入=输出 损失
式中, ∑Q入:输入设备热量总和
∑Q出:输出设备热量总和
∑Q损:损失热量总和
对于单元设备的热量衡算,热平衡方程可以写成下面形式
Q1 Q2 Q3=Q4 Q5 Q6
式中, Q1:各股物料带入设备的热量(单位:KJ)
Q2:由加热剂或冷凝剂传递给设备和物料的热量
Q3:过程的各种热效应(如反应热,溶解热)
Q4:各股物料带出设备的热量
Q5:消耗在加热设备上的热量
Q6:设备向外界环境散失的热量
两式联系:∑Q入= Q1 Q2 Q3
∑Q出=Q4 Q5
∑Q损=Q6
3.2.2 选型方法
①根据物料性质、工艺要求、使用环境等等确定设备的形式
②根据设计项目规定的生产能力和生产周期考虑设备台数,设备选型依据有关手册和生产厂家的产品目录。
③在选用设备同时,要注意设备备件的供应情况,对供应紧张的备件,最好在订货时也订购备件。
④定型设备的选择,按其生产能力,一般偏高一个等级选用,也可以按工厂的近期发展要求选配[19]。
3.2.3车间布置方法
(1)符合当地区域规划,满足国家现行的防火、安全、卫生等有关规范的要求;
(2)在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下,生产装置露天化联合集中布置,辅助建(构)筑物尽可能合并,经济合理有效利用土地;
(3)根据生产性质,按功能分区布置,便于生产管理;
(4)辅助生产设施,在符合其特性要求条件下,尽量靠近负荷中心;
(5)储运设施应根据物料的性质及运输方式等条件,相对集中布置在运输装卸方便的位置,并宜靠近与其有关的设施;
(6)结合场地现状条件,合理组织运输,缩短运输距离,便于相互联系,避免人流、货流交叉;
(7)根据条件和车间发展规划,尽可能处理好近、远期的关系[20]。
4. 参考文献
[1] 洪仲苓.化工有机深加工[M].北京:化学工业出版社,1997.
[2] 王军,刘文彬,谭淑媛.乙酸乙酯生产工艺现状及发展趋势[J].应用科技,2003,(3):51
[3] 王树轩.乙酸乙酯的市场分析[J].2008,(6):1
5. 工作计划
详细工作计划安排如下:
1、2022.3.5~2022.3.11:查阅文献,熟悉相关的专业知识及技能,完成文献翻译工作。并与指导教师进行学习及探讨,确定设计的初步方案,完成开题报告。
2、2022.3.12~2022.5.25:查找资料,完成工艺流程的设计,进行系统的物料衡算及热量衡算,对主体及附属设备进行设计,确定设备类型及尺寸等;
以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。