【正文】 、 美國和亞洲地區(qū) ， 其中亞洲地區(qū)的消費又主要集中在 日本 、 中國及東南亞國家 。 預(yù)計到 2020 年全世界醋酸乙酯的總需求量將達到約 萬噸 國內(nèi)生產(chǎn)狀況及發(fā)展動向 近年來 ， 隨著我國化學工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的快速發(fā)展 ， 乙酸乙酯的生產(chǎn)發(fā)展很快 。 江蘇索普 （ 集團 ） 公司是目前我國最大的醋酸乙酯生產(chǎn)企業(yè) ，生產(chǎn)能力為 萬噸 /年 ， 約占國內(nèi)總生產(chǎn)能力的 %， 與醋酸產(chǎn)品實現(xiàn)了上下游一體化 ， 產(chǎn)品競爭力較強 ， 80%的醋酸乙酯用于出口 。 目前國內(nèi)大型醋酸乙酯企業(yè)均采 用酯化法技術(shù)，主要生產(chǎn)廠家情況見表 22[3]。 2020 年我國醋酸乙 酯的產(chǎn)量只有 萬噸， 2020 年進一步增加到 萬噸，比 2020 年增長約 %， 20202020 年產(chǎn)量的年均增長率高達 %。 2020 年上半年進口量為 萬噸 ， 同比減少約 %。 2020 年我國醋酸乙酯出口到 30 多個國家和地區(qū)，其中對亞洲國家的出口量約占總出口量的 93%，其中對韓國的出口量為 萬噸，約占總出口量的 %，其次是中國臺灣，出口量為 萬噸，約占總出口量的 %；再次是日本，出口量為 萬噸，約占總出口量的 %。出口價格近幾年也不斷上漲。 表 23 近年來我國醋酸乙酯的進出口情況 年份 進口量 (萬噸 ) 進口單價 (美元 /噸 ) 出口量 (萬噸 ) 出口單價 (美元 /噸 ) 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020(1—7 月 ) 2020 2020(16) 表 24 2020 年我 國醋酸乙酯的出口國家情況 國家 /地區(qū) 出口量 (萬噸 ) 所占比例 (%) 出口金額 (萬美元 ) 韓國 中國臺灣 日本 新加坡 菲律賓 阿拉伯聯(lián)合酋長國 寧波工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 越南 泰國 其他國家和地區(qū) 合 計 消費現(xiàn)狀及發(fā)展前景 近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速增長，涂料、油墨、粘合劑等產(chǎn)品需求大幅提升，從而拉動醋酸乙酯的消費穩(wěn)步增長。另外，隨著醋酸乙酯新用途的不斷開發(fā)，將會使醋酸乙酯在其他方面用 量的比例也有一定的增加。 根據(jù)我廠的具體情況，選廠工作在長遠規(guī)劃的指導下，選擇符合建廠要求且適宜于建設(shè)該 DMC項目的地方，最終確定廠址為 寧波 化學工業(yè)園區(qū) 。 地理位置優(yōu)越 寧波位于東經(jīng) 120 度 55 分至 122 度 16 分，北緯 28 度 51 分至 30 度 33 分。寧波櫟社國際機場不僅有發(fā)往全國各大城市的航班，更包括發(fā)往海外許多城市的航班。 寧波擁有得天獨厚的天然深水良港，自古以來是中國對外貿(mào)易的重要港口。內(nèi)河港、河口港、海峽港并存，大、中、小泊位配套的多功能、多層次的綜合性港口。寧波農(nóng)村是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、農(nóng)業(yè)工業(yè)化程度比較高的綜合經(jīng)濟區(qū)。另外本廠的生產(chǎn)工藝符合綠色環(huán)保 概念，對周圍環(huán)境友好，對其他化工行業(yè)起到模范效應(yīng)。區(qū)內(nèi)地勢平坦，依江臨海，水源充沛，環(huán)境容量大，自然條件優(yōu)越，寧波工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 同時園區(qū)提供 九通一平 ，配套設(shè)施齊全。 園區(qū)地處著名的寧波港。 2020 年寧波港貨物吞吐量突破 億噸，同比增長 % , 居中國大陸港口第二位，名列全球第四；集裝箱吞吐量超 935 萬標準箱，同比增長 %，集裝箱吞吐量排名居中國大陸港口第四、世界港口第十一位。此外，園區(qū)水陸交通便捷，四通八達， 329 國道、世紀大道、舟山聯(lián)島大橋等貫通全區(qū)，隨著鐵路專用線的建設(shè)和 2020 年 5 月 1 日杭州灣跨海大橋的建成通車，極大拉近了寧波化工區(qū)與整個長三角洲的距離，區(qū)域優(yōu)勢明顯。 廠址地區(qū)的自然條件 寧波化工區(qū)位于寧波鎮(zhèn)海區(qū)西北側(cè)， 屬亞熱帶季風氣候，冬夏季風交替明顯，氣候溫和濕潤，全區(qū)無霜期一般為 230 天至 240 天，四季分明，雨量充沛 。每年 5~6 月為梅雨季節(jié)， 7~10 月有臺風帶來的暴雨， 9 月份雨量占全年的 25%，冬季降雨量較少。年平均最高和最低潮位分別為寧波港 米和 米，鎮(zhèn)海港區(qū) 米和 米，北侖港區(qū) 米和 米：年平均潮差分別為：寧波港區(qū) 米，鎮(zhèn)海港區(qū) 米，北倉港區(qū) 。 波浪：寧波鎮(zhèn)海港區(qū)均系內(nèi)江，無浪。各種化工原料和產(chǎn)成品均可通過船舶、鐵路專用線、公路和管道送進和輸出區(qū)內(nèi)外。進出市區(qū)的通道和主要干線公路，全部達到一級以上。 港口：寧波港是一個多功能、綜合性的現(xiàn)代化深水大港。 寧波港區(qū)內(nèi)的全國最大的 5 萬噸級液體化工碼頭，具有 300 萬噸／年的液體寧波工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 化工原料和產(chǎn)品的吞吐能力，擁有大小儲罐 106 座、總?cè)萘窟_ 40 萬立方米，并有輸送管道直通寧波化工區(qū)。 航空：寧波櫟社機場可起降 MD82 型、波音 73波音 757 等大中型客機。 (1) 供電工程 華東電網(wǎng) 35/110/220KV 變電站，不間斷雙回路供電 (2) 供水工程 工業(yè)用水一期 30000 t/d，二期 300000 t/d；生活用水 10000 t/d (3) 供熱工程 一期形成 3 130t/h 次高壓循環(huán)流化床鍋爐、 1 25MW 抽凝式汽輪發(fā)電機組、 1 12MW 背壓式發(fā)電機組等三爐二機（已運行），可供 蒸汽；二期形成 6 130t/h 次高壓循環(huán)流化床鍋爐、 2 25MW 抽凝式汽輪發(fā)電機組、 2 12MW 背壓式發(fā)電機組等六爐四機 (4) 工業(yè)氣體：可供氮氣、氧氣、氫氣、二氧化碳、重 整氫、一氧化碳等 (5) 雨污分流：目前處理能力： 10000 t/d，擴建后總處理能力 50000 t/d (6) 通信：電纜：敷設(shè)有電話電纜和寬帶電纜 郵政：郵政等快遞業(yè)務(wù)覆蓋全區(qū) (7) 危險廢物處理：日焚燒處理化工廢渣 10 噸的高溫焚燒爐；日處理 10噸廢有機溶劑日處理 100 只廢包裝容器 (8) 消防 配備搶險救援車，重型水罐車，進口泡沫車，大型水罐車（ 21 噸），泡沫、干粉聯(lián)用車，洗消車， 高噴車，后勤指揮車等 (9) 應(yīng)急指揮中心：監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋化工區(qū)倉儲區(qū)、管廊和大企業(yè)的自備罐區(qū)等，承擔公安、消防、 環(huán)保、搶救、防汛防臺和危險源監(jiān)控等方面的協(xié)調(diào)管理工作 (10) 倉儲和管廊：中間罐區(qū)正在建設(shè)中，化工物料傳輸管道正在建設(shè)中。主要建筑包括行政樓、食堂、停車場、 宿舍 等， 職工宿舍和食堂組成生活區(qū)，位于行政樓的南側(cè) ， 停車場位于行政樓與生活區(qū)之 前。主要有 四 大部分： 乙醇儲罐區(qū)，反應(yīng)車間，分離車間和產(chǎn)品罐區(qū) 。燃料煤堆場和蒸汽鍋爐房位于反應(yīng)車間東面，分離車間的北面，靠近大量耗用蒸汽的精餾工段。 廠區(qū)設(shè)有四個出口，兩扇主門一南一北，東側(cè)開兩扇側(cè)門，廠內(nèi) 10 米寬的中央主道橫貫?zāi)媳保?東 面出口即為總廠鐵路。綠化既要保護環(huán)境，防止污染，美化廠容，又不應(yīng)妨礙生產(chǎn)操作，物料運輸及防火要求。 產(chǎn)品規(guī)格 本設(shè)計中的產(chǎn)品為 乙酸乙酯 。下面簡單介紹四種方法的優(yōu)勢與缺陷 [9]。另一種酯化的工藝是催化精餾法，它采用固體酸作催化劑，屬非均相反應(yīng)精餾。 （ 2） 乙醛縮合法 反應(yīng)式： 523三乙醇 鋁3 HC O O CCHC H O2 C H ??? ?? 乙醛縮合法是由兩分子乙醛經(jīng) Tishchenko 反應(yīng)縮合成一分子乙酸乙酯，催化劑為乙醇鋁、氯化鋁及氯化鋅等，反應(yīng)溫度為 0~10oC。乙醛貯存運輸不方便，一般都是自產(chǎn)自用，因此乙醛縮合法乙酸乙酯生產(chǎn)裝置都是建在有乙醛生產(chǎn)的廠內(nèi)。 （ 3） 乙烯加成法 反應(yīng)式： 523322 HC O O CCHC O O HCHCHCH ? ???? 隨著化學化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，煉油技術(shù)的不斷提高，乙烯已經(jīng)成為一種豐富的原料。同時該工藝依賴于石化工業(yè)，需要有大量的乙烯資源，只能在乙烯和乙酸資源相對比較豐富而廉價的地區(qū)才可以考慮。乙醇脫氫法總反應(yīng)實際上也是經(jīng)過 3 個步驟完成的。英國 Kvaerner 工程公司于 20 世紀 90 年代研究乙醇脫氫法生產(chǎn)乙酸乙酯，同時已經(jīng)在南非建成第一家工業(yè)化生產(chǎn)工廠。 脫氫法反應(yīng)特點是：反應(yīng)溫和，各種反應(yīng)條件變化彈性很大，工藝簡單，容易操作。 （ 2）脫氫縮合 過熱乙醇蒸汽進入列管式固定床反應(yīng)器，乙醇在 CuZnZrAlO 多功能催化劑表面完成脫氫生成乙醛，再與乙醇縮合生成乙酸乙酯兩步反應(yīng)，并有乙醛、丙酮、丁酮等副產(chǎn)物產(chǎn)生。 圖 41 Aspen plus 流程模擬截圖 （ 3）加氫 脫氫縮合之后的混合氣成分較復(fù)雜，在選擇了合適的反應(yīng)條件之后，可以保證除乙醛外的副產(chǎn)物控制在極少的量。液相直接轉(zhuǎn)入精餾工段。其余物質(zhì)冷卻后進入精餾工段，與前一閃蒸工段得到的液相混合。 ② 進入輔助精餾塔，在塔頂?shù)玫揭宜嵋阴?、乙醇、水的混合物，基本做到了乙酸乙酯與乙醇的回收，塔底是水和丙三醇的混合物，其中含有少量的乙醇。 物料衡算 衡算原理 物料衡算的理論。 ④ 副萃取精餾塔塔頂產(chǎn)物進入乙醇回收塔，在塔釜得到乙醇與水的共沸物，返回反應(yīng)工段，塔頂?shù)玫胶休^高濃度乙酸乙酯和乙醇的水溶液，由于總量已較小，該混合物不再進行分離，而 是作為無苯天那水溶液（香蕉水）的粗原料出售。我們根據(jù)相關(guān)的專利和文獻，決定采用丙三醇作為萃取劑的萃取精餾進行產(chǎn)品的精制。由于氫氣分子的尺寸與乙酸乙酯、乙醇、水三者的分子尺寸相差較大，我們選擇采用中空纖維膜對該混合體系進行分離。利用前一工段產(chǎn)生的氫氣，將乙醛以及其他極少量的羰基化合物（丙酮、丁酮等）加氫還原成醇類，降低了丙酮、丁酮等產(chǎn)物對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并且由于減少了乙醛這個含量極大的副產(chǎn)物，有利于分離的進行。 附 CAD 流程圖。 脫氫法缺點： （ 1）產(chǎn)品質(zhì)量不如酯化法，雖然可以達到國標，但若丁酮等雜質(zhì)難以得到完全分離，就不宜用于食品和酒增香等行業(yè)； 寧波工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 （ 2）催化劑在使用前需要還原，停車后須用氮氣保護避免氧化，因此只適用于大規(guī)模連續(xù)生 產(chǎn)，經(jīng)濟規(guī)模在 5000t/a 以上； （ 3）技術(shù)較復(fù)雜，尚未成熟。由于氫氣對平衡的抑制及降低副反應(yīng)要求，單程轉(zhuǎn)化率只能控制在 60%~70%。 20 世紀 90 年代初清華大學化學系首先對此工藝進行研究，開發(fā) 出催化劑Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2，并獲得了國家專利。 （ 4） 乙醇脫氫法 反應(yīng)式： 252323 2HHC O O CCHOHCH2CH ??? ?? 催化劑 以乙醇為原料生產(chǎn)乙酸乙酯，傳統(tǒng)工藝必須經(jīng)過乙醇氧化脫氫為乙醛、乙醛氧化成乙酸、乙酸與乙醇酯化 3 個工段才能完成。缺點是此催化體系對設(shè)備腐蝕嚴重，投資成本高。該法在國外已經(jīng)大型化，在國內(nèi)尚有催化劑和工程上的問題沒解決，有待突破。乙醛縮合法優(yōu)點在于反應(yīng)是在常壓低溫下進行，轉(zhuǎn)化率和收率高，對設(shè)備要求不高，生產(chǎn)成本較酯化法低；缺點是受原料來源限制，僅適宜于乙醛資源豐富的地區(qū)，催化劑乙醇鋁無法回收，最后通過加水生成氫氧化鋁排放，對環(huán)境有一定污染。但若 簡單地將固體酸催化劑于反應(yīng)中取代硫酸，催化劑在反應(yīng)液中很快失去活性。催化作用不受塔內(nèi)溫度限制，反應(yīng)機理清楚，容易實現(xiàn)最優(yōu)控制，這些優(yōu)點可以使反應(yīng)精餾生產(chǎn)裝置大型化。 表 41 乙酸乙酯產(chǎn)品規(guī)格表 指標名稱 指標 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度 (鉑 鈷色號 )，號 ≤ 10 10 20 密度， g/cm3 ~ ~ ~ 乙酸乙酯， % ≥ 水份， % ≤ 酸度 (以 CH3COOH計 )， % ≤ 蒸發(fā)殘渣， % ≤ 工藝設(shè)計方案 原料路線確定的原則和依據(jù) 乙酸乙酯的合成路線主要有四種，即乙醇乙酸酯化法（其中包括了乙酸乙醇直接酯化法和反應(yīng)精餾法），乙醛縮合法，乙醇脫氫法，乙烯和乙酸直接加成法。 寧波工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 4 工藝設(shè)計方案 概述 工藝設(shè)計主要說明本設(shè)計生產(chǎn)乙酸乙酯的具體情況，主要包括生產(chǎn)流程概述、工藝流程說明、工藝特色介紹以及物料衡算書、熱量衡算書。廠前區(qū) 和生產(chǎn)輔助區(qū) 為重點綠化、美化區(qū)，設(shè)置花壇，種植花卉，輔以草坪。 各車間最大可能的采用露天布置，閃蒸塔、精餾塔、 儲罐 等均布置在露天場所，減少了建設(shè)投資，便于改擴建。反應(yīng)車間由兩層組成，其中安放了脫氫反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器及其輔助設(shè)備。生產(chǎn)輔助區(qū)主要包括中心控制樓、化驗中心、維修車間、材料倉庫 和水處理車間 等。廠區(qū)分為廠前區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和儲罐區(qū)。 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 寧波化學工業(yè)區(qū)現(xiàn)有完善的基礎(chǔ)設(shè)施配套。另有寧波至鎮(zhèn)海港區(qū)和鎮(zhèn)海煉化的洪鎮(zhèn)支線、寧波至北侖港區(qū)鐵路支線。最大的有 25 萬噸級原油碼頭，20 萬噸級（可兼靠 30 萬噸船）的卸礦碼頭，第六代國際集裝箱專用泊位以及 5萬噸級液體化工專用泊位 ， 已與世界上 90 個國家和地區(qū)的 560 多個港口通航。杭州灣大橋的建設(shè)，能大大縮短寧波與上海、寧波與長江三角洲北翼之間的距離，化工區(qū)通過大橋至上海僅一個半小時車程。 公路：寧波市公路通車總程 5200 公里，其中高速公路 188