【正文】 專 業(yè)： 化學工程與工藝 班 級： 071 中文摘要 Ⅰ II 摘 要 乙酸乙酯是一種重要的化工溶劑。 ASPEN simulation。 建設意義 ： （ 1）緩解石油化工產業(yè)盈利下滑造成的溶劑市場壓力 ； （ 2）以乙醇為原料，工藝環(huán)保價格低廉更能適應未來市場走向 ； （ 3）乙酸乙酯作為新型綠色溶劑無毒無害市場前景廣闊 。 建設規(guī)模 為了 滿足行業(yè)日益增長的對綠色溶劑及原料的需求 以及 寧波化學工業(yè)區(qū) 自身發(fā)展規(guī)模 以及乙醇的供給量 ， 確定項目 生產規(guī)模為 年產 5 萬噸 乙酸乙酯 中小型化工廠 。我國是人口大國，到 2020 年人口 已 達到 億，人口凈增長、人口老齡化問題都將增加對醫(yī)藥品的需求量。 涂料 醋酸乙酯主要用于高檔溶劑型涂料，如聚氨酯涂料、環(huán)氧樹脂涂料、丙烯酸酯涂料、乙烯基涂料等。 2020 年全球乙酸乙酯的生產能力只有 萬噸 ， 2020 年生產能力增加到 萬噸 ， 2020 年生產能力增加到約 萬噸 ， 同比增長約 %。 2020 年生產能力只有 萬噸 ， 2020 年增加到 萬噸 ， 2020 年進一步增加到約 萬噸 ， 20202020 年產能的年均增長率達到約 %。 6 表 21 2020 年醋酸乙酯主要生產廠家情況 生產廠家名稱 地址 生產能力 (萬噸 /年 ) 美國塞拉尼斯公司 得克薩斯州潘帕 美國伊斯曼化學公司 得克薩斯州朗 維 尤 美國 Solution 公司 馬薩諸塞 巴西羅地亞公司 帕利尼涯 墨西哥塞拉尼斯公司 卡格來吉拉 英國 BP 化學公司 赫爾 西班牙 Ercros 公司 塔拉戈納 瑞典 Sweask 乙醇化學公司 多姆斯喬 日本昭和電工公司 南陽 日本千葉公司 市原 日本協(xié)和發(fā)酵公司 四日市 印度 Laxmi 有機工業(yè)公司 馬哈德 印度 Jubilant 有機合成公司 加勞拉尼蠟 韓國三星 /BP 公司 蔚山 韓 國國際酯類公司 蔚山 新加坡塞拉尼斯公司 裕廊島 印尼昭和酯類公司 梅拉克 南非薩索爾公司 賽庫達 表 22 我國醋酸乙酯主要生產企業(yè)情況 [24] 企 業(yè) 名 稱 產 能 (萬噸 /年 ) 江蘇索普集團 山東金沂蒙集團公司 廣東江門謙信化工發(fā)展公司 廣東順德順冠集團公司氣體溶劑有限公司 上海吳涇化工有限公司 揚子江乙酰化工有限公司 江西南昌贛江溶劑廠 廣東順德集團公司 天津冠達集 團公司 上海石油化工公司 上海試劑有限公司 7 成都有機化工廠 浙江建德建業(yè)有機化工有限公司 江蘇三木集團公司 目前，國內一些大型甲醇羰基合成醋酸企業(yè)或者具有乙醇裝置的企業(yè)正在配套建設或擬建乙酸乙酯生產裝置，主要有山東?；煞萦邢薰緮M采用 Davy 公司技術，新建 萬噸 /年生產裝置 (近期已經建成投產 )，吉林燃料乙醇有限公司擬建 萬噸 /年生產裝置，吉安生物化工公司擬建 萬噸 /年生產裝置，廣西新火石化公司擬建 萬噸 /年裝置，第一期 萬噸 /年已經于 2020 年 4 月13 日開工。 與此相反 ， 我國醋酸乙酯的出口量卻在逐年增加 。 2020 年出口價格為 美元 /噸， 2020 年上漲到 美元 /噸， 2020 年 上漲到 美元 /噸。 10 3 廠址的選擇及布置 廠址選擇原則 (1) 廠址應符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求； (2) 廠址宜選在原料、燃料供應和產品銷售便利的地區(qū)； (3) 廠址應靠近水量充足、水質良好 的水源地； (4) 廠址應盡可能靠近原有交通線（水運、鐵路、公路），即交通運輸便利地區(qū)； (5) 廠址地區(qū)應具有熱、電的供應； (6) 選址時注意節(jié)約用地，不占用或少占用良田。地處我國海岸線中段，浙江紹興平原東端，東有舟山群島為天然屏障，北瀕杭州灣，西接紹興市，南臨三門灣，并與臺州的三門、天臺相連。寧波港位于浙江東海岸，包括北侖、寧波、鎮(zhèn)海、大榭、穿山五個港區(qū)，是對外貿易的重要港口和海運中轉樞紐，世界重要港口。當今的 寧波是一個港口設施比較先進、工業(yè)門類比較齊全、農業(yè)經濟綜合發(fā)展、內外貿易比較發(fā)達的沿海港口城市。目前化工區(qū)已開發(fā)面積為 ，現(xiàn)有鎮(zhèn)海煉化，韓國 LG甬興、中金石化有限公司、杭州灣腈綸、中化進出口公司等 70多家企業(yè)落戶園區(qū)。 2020 年，寧波港入圍世界集裝箱 “五佳港口 ”，是中國大陸港口中惟一入圍的港口。 風況：常風向西北，頻率 %；次常風向東北，頻率 %；冬季常風向西北，夏季常風向東南；強風向東北，最大風速分別為 38 米 /秒和 37 米 /秒。 潮流：甬江潮流順河道而流，流速一般大潮漲、落流為 1~2 節(jié)，如遇甬江上游排洪時，落潮流最大可達 節(jié)。企業(yè)可能根據原料的供應情況和產品的銷售情況，選擇最經濟合理的運輸方式?，F(xiàn)有 500 噸級以上生產泊位 134 座，其中萬噸級以上深水泊位 35 座。機場已開辟寧波至日本、韓國、泰國、香 港、澳門及經澳門至臺北、高雄和寧波至國內其它城市等 38 條航線。 廠前區(qū)北面是生產輔助區(qū)。產品灌區(qū)位于廠區(qū)的最南面，其中包括了氫氣球罐，乙酸乙酯儲罐和副產物無苯天那水溶液粗料儲罐。 我們采用的植物主要以綠色木本植物為主，能夠達到一個良好的降低空氣污染的效果。 （ 1） 乙醇乙酸酯化法 反應式： OHO O C C HCHCHC O O HCHOHCHCH 2323催化 劑323 ??? ??? 乙醇乙酸酯化法由乙酸和乙醇在硫酸等催化劑作用下直接酯化成乙酸乙酯，常用的工藝是用濃硫酸作催化劑的均相催化反應精餾，該工藝是目前國內廣泛采 17 用的生產工藝，濃硫酸有酸性強、吸水性強、性能穩(wěn)定、價廉等優(yōu)點，而且溶于反應物料中，是均相催化反應，反應均勻，因而在全塔內都能進行催化反應 [11]。其生產工藝是將乙醛、乙醇鋁催化劑及助催化劑連續(xù)送入反應器，反應液經蒸發(fā)濃縮后，再經三塔精餾，獲得純度 %以上的乙酸乙酯產品。由于乙烯與乙酸直接加成反應生產乙酸乙酯利用豐富的乙烯原料，原料利用合理，來源廣泛，價格低廉，生產成本較低，且對合成乙酸乙酯具有較高 18 的產率與選擇性，既是一種 原子經濟型反應，又是一種環(huán)境友好型反應。具體的反應機理有兩種，一種是 “脫氫歧化酯化 ”機理，另一種是 “半縮醛 ”機理，即三個步驟分別為乙醇脫氫為乙醛、乙醇與乙醛反應生成半縮醛、半縮醛脫氫為乙酸乙酯 [16]。 脫氫法優(yōu)點： （ 1）生產成本低，在沒有甲醇法乙酸生產的地區(qū)，價格優(yōu)勢很大； （ 2）每噸乙酯副產氫氣 509m3，適用于氫氣有用場合； （ 3）基本無腐蝕和三廢排放，副產物可用于生產無苯提案那水溶劑（香蕉水）。為了減少分離的難度，并提高乙醇的總轉化率，我們增加了加氫工段。 （ 6）萃取精餾 通過閃蒸和膜分離，得到了含有乙酸乙酯、乙醇、水的混合體系（其他極少量的醇類與酯類基本不影響產品的質量，故這里不再討論），該三元混合體系有四種可能的共沸物（乙酸乙酯 乙醇，乙酸乙酯 水，乙醇 水，乙酸乙酯 乙醇 水），這是所有乙酸乙酯合成方法中都會碰到的一個分離難題。 物料衡算它是指進入一個裝置（或設備）的主物料的量（包括損失量）和系 21 統(tǒng)內部積累起來的物料的量。 ③ 進入副萃取精餾塔，目的是除去輔助精餾塔塔頂產物中的水，同樣在近塔頂位置加入萃取劑丙三醇，在塔頂?shù)玫教釢夂蟮囊宜嵋阴?、乙醇、水混合物，塔底是丙三醇與水的混合物。 （ 5）膜分離 由于閃蒸得到的氫氣含有大量的乙酸乙酯及水和乙醇，需要對氫氣進行凈化，同時回收隨氫氣蒸出的產品。為了便于分離產品，查閱相關文獻后，我們選擇了 240℃作為反應溫度，單程 轉化率為 50%。 該工藝的關鍵問題在于催化劑，根據反應歷程，產物中有中間產物乙醛與乙酸，另外還有副產物乙烯、丙酮、丁酮、 2丁醇等。石油價格的不斷上漲，造成該工藝的劣勢更加凸現(xiàn)，在中國這樣自身石油儲量及產量不高需要大量進口石油的國家，如果盲目發(fā)展這一工藝生產乙酸乙酯缺乏戰(zhàn)略考慮。在冰醋酸價格高的地方，該法有很強的競爭優(yōu)勢。在酯化合成方面，已經開發(fā)出的固體催化劑有沸石分子篩、離子交換樹脂、金屬硫酸鹽、固體超強酸等，具有產物純度高，反應選擇性強，酯收率高，反應條件溫和，副產物較少等優(yōu)點。其規(guī)格組成如表 41。 此外，本項目 根據當?shù)刈匀粭l件，工廠生產特點并結合全廠總平面布置進行綠化設計， 廠區(qū)綠化面積超過 20％ 。 95%乙醇直接通過管道輸 送至廠區(qū)，在乙醇儲罐區(qū)存放。 15 廠址布置 廠區(qū)概況 廠區(qū)位于浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)化學工業(yè)園區(qū)， 本項目擬定廠區(qū)地 形為矩形，其中南北方向長 為 150m，東西方向寬為 100m， 總面積約 15000m178。 鐵路：寧波至杭州的蕭甬鐵路銜接浙贛、滬杭等線，其寧波段的復線改造工程已于 2020 年完工。連接寧波與上海的杭州灣跨海大橋已于 6 月 8 日正式奠基。北侖港區(qū)四周有舟山群島環(huán)保為天然屏障，波浪較小，無需建防波堤。多年平均降水量 1411 毫米，月最大降水量 243 毫米，日最大降水量 145 毫米，多年平均降水量大于（包括） 25 毫米的降水天數(shù)為 11 天。 園區(qū)水陸交通便捷、四通八達，區(qū)域優(yōu)勢明顯。寧波港位于浙江東海岸，包括北侖、寧波、鎮(zhèn)海、大榭、穿山五個港區(qū)，是對外貿易的重要港口和海運中轉樞紐，世界重要港口。 廠區(qū)概況 寧波化學工業(yè)區(qū)成立于 2020年 11月，是寧波市唯一的化學工業(yè)專業(yè)園區(qū)。其中，以 “水深、浪小、不凍、不淤、陸域寬闊 ”著稱的北侖港，其進港航道可保證 30 萬噸級船舶運行，正建設成為進出口鐵礦中轉、國際集裝箱遠洋中轉、大型煤炭、原油、成品油、液體化工產品儲存中轉等五大基地。寧波化工園區(qū)是寧波市唯一的化學工業(yè)專業(yè)園區(qū)，位于杭州灣南岸，寧波鎮(zhèn)海區(qū)西北側遼闊的海涂上，鎮(zhèn)海區(qū)位置優(yōu)勢 11 得天獨厚，轄區(qū)內的鎮(zhèn)海港是中國大陸第二大港寧波舟山港重要組成，擁有 5萬噸級液體化工專用泊位，是我國最大的液體化工碼頭之一。 選擇原因 原料來源方便 我廠主要生產經營 乙醇 下游產品 乙酸乙酯 （ EA）， 本工廠的主要原料系濃度 95%的工業(yè)酒精。 1997 年我國醋酸乙酯的表觀消費量只有 萬噸， 2020 年增加到 萬噸， 2020 年進一步增加到 萬噸，比2020 年增長約 %， 2020 年 增加到 萬噸， 2020 年進一步增加到 萬噸， 同比 增長約 %， 20202020 年表觀消費量的年均增長率約為 %，近年來我國醋酸乙酯的供需情況見表 25。我國醋酸乙酯出口主要集中在江蘇、山 東和廣東 3 省， 2020 年出口量分別為 萬噸、 萬噸和 萬噸，合計出口量占出口總量的 %，其他省份出口量僅為 萬噸。 產品的市場需求預測 [24] 進 出口情況 2020 年以前 ， 我國是乙 酸乙酯的凈進口國 ， 從 2020 以后 ， 隨著我國乙酸乙酯生產能力和產量的大量增加 ， 由凈進口國轉變?yōu)閮舫隹趪?， 2020 年我國乙酸乙酯的凈出口量為 萬噸 ， 約占國內總產量的 %。 今后幾年 ， 我國仍有多套新建或擴建乙酸乙酯裝置將建成投產 ， 主要包括江蘇金茂源生物化工有限責任公司擬建的 10 萬噸 /年裝置 ， 廣西崇左市凱源酒業(yè)化工有限公司擬建的 萬噸 /年生產裝置 ， 兗礦集團擬建的 10 萬噸 /年生產裝置 ， 廣西新 燊 石油化工有限公司的一期 10 萬噸 /年生產裝置等 ， 預計到 2020 年 ， 我國乙酸乙酯的總生產能力將達到約 萬噸 。 國外 5 乙酸乙酯的消費結構與我國有所不同 ， 美國和歐洲國家乙酸乙酯最大的應用領域是涂料 ， 其中美國的涂料方面的消費量約占總消費量的 60%， 歐洲在涂料行業(yè)的消費量約占總消費量 50％ 。從發(fā)達國家的消費情況來看，醋酸乙酯在涂料中作為溶劑應用已經相當廣泛，如美國市場醋酸乙酯在涂料中的消耗占 60%以上，而我國僅占 18%。我國從 20 世紀 50 年代開始研制和開發(fā)聚氨酯膠粘劑，產量不斷增大， 2020 年國內聚氨酯類膠粘劑的產量約 14 萬 t，年均增長率為 25%。 3 2 市場 分析 產品的性質與用途 物化特性 乙酸乙酯（ ethyl acetate）分子式為 CH3COOC2H5，無色易揮發(fā)液體有水果香味，熔點 ℃ ，沸點 ℃ ，相對密度 ；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑；與水或乙醇都能生成二元共沸混合物；與 水的共沸混合物的沸點 ℃ ，與乙醇的共沸混合物的沸點 ℃ ，與水和乙醇還可以形成三元共沸混合物，沸點 ℃ 。 乙酸乙酯本身作為綠色溶劑所具有的廣闊國際市場前景，也為廣西打開了國際化工貿易的大門，這些都符合國家的政策導向即綠色環(huán)保面向國際。 預計 2020 年石油化工行業(yè)銷售收入增長 25%，實現(xiàn)利潤增長