【正文】 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí)： 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(shè)意義 ： （ 1）緩解石油化工產(chǎn)業(yè)盈利下滑造成的溶劑市場(chǎng)壓力 ； （ 2）以乙醇為原料，工藝環(huán)保價(jià)格低廉更能適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)走向 ； （ 3）乙酸乙酯作為新型綠色溶劑無(wú)毒無(wú)害市場(chǎng)前景廣闊 。 建設(shè)規(guī)模 為了 滿足行業(yè)日益增長(zhǎng)的對(duì)綠色溶劑及原料的需求 以及 寧波化學(xué)工業(yè)區(qū) 自身發(fā)展規(guī)模 以及乙醇的供給量 ， 確定項(xiàng)目 生產(chǎn)規(guī)模為 年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸 乙酸乙酯 中小型化工廠 。我國(guó)是人口大國(guó)，到 2020 年人口 已 達(dá)到 億，人口凈增長(zhǎng)、人口老齡化問(wèn)題都將增加對(duì)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(shù)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(chǎn)能力只有 萬(wàn)噸 ， 2020 年生產(chǎn)能力增加到 萬(wàn)噸 ， 2020 年生產(chǎn)能力增加到約 萬(wàn)噸 ， 同比增長(zhǎng)約 %。 2020 年生產(chǎn)能力只有 萬(wàn)噸 ， 2020 年增加到 萬(wàn)噸 ， 2020 年進(jìn)一步增加到約 萬(wàn)噸 ， 20202020 年產(chǎn)能的年均增長(zhǎng)率達(dá)到約 %。 6 表 21 2020 年醋酸乙酯主要生產(chǎn)廠家情況 生產(chǎn)廠家名稱 地址 生產(chǎn)能力 (萬(wàn)噸 /年 ) 美國(guó)塞拉尼斯公司 得克薩斯州潘帕 美國(guó)伊斯曼化學(xué)公司 得克薩斯州朗 維 尤 美國(guó) 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(lái)吉拉 英國(guó) BP 化學(xué)公司 赫爾 西班牙 Ercros 公司 塔拉戈納 瑞典 Sweask 乙醇化學(xué)公司 多姆斯喬 日本昭和電工公司 南陽(yáng) 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(jī)工業(yè)公司 馬哈德 印度 Jubilant 有機(jī)合成公司 加勞拉尼蠟 韓國(guó)三星 /BP 公司 蔚山 韓 國(guó)國(guó)際酯類(lèi)公司 蔚山 新加坡塞拉尼斯公司 裕廊島 印尼昭和酯類(lèi)公司 梅拉克 南非薩索爾公司 賽庫(kù)達(dá) 表 22 我國(guó)醋酸乙酯主要生產(chǎn)企業(yè)情況 [24] 企 業(yè) 名 稱 產(chǎn) 能 (萬(wàn)噸 /年 ) 江蘇索普集團(tuán) 山東金沂蒙集團(tuán)公司 廣東江門(mén)謙信化工發(fā)展公司 廣東順德順冠集團(tuán)公司氣體溶劑有限公司 上海吳涇化工有限公司 揚(yáng)子江乙?；び邢薰? 江西南昌贛江溶劑廠 廣東順德集團(tuán)公司 天津冠達(dá)集 團(tuán)公司 上海石油化工公司 上海試劑有限公司 7 成都有機(jī)化工廠 浙江建德建業(yè)有機(jī)化工有限公司 江蘇三木集團(tuán)公司 目前，國(guó)內(nèi)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(shè)或擬建乙酸乙酯生產(chǎn)裝置，主要有山東?；煞萦邢薰緮M采用 Davy 公司技術(shù)，新建 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置 (近期已經(jīng)建成投產(chǎn) )，吉林燃料乙醇有限公司擬建 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置，吉安生物化工公司擬建 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置，廣西新火石化公司擬建 萬(wàn)噸 /年裝置，第一期 萬(wàn)噸 /年已經(jīng)于 2020 年 4 月13 日開(kāi)工。 與此相反 ， 我國(guó)醋酸乙酯的出口量卻在逐年增加 。 2020 年出口價(jià)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(yīng)符合國(guó)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(yīng)和產(chǎn)品銷(xiāo)售便利的地區(qū)； (3) 廠址應(yīng)靠近水量充足、水質(zhì)良好 的水源地； (4) 廠址應(yīng)盡可能靠近原有交通線（水運(yùn)、鐵路、公路），即交通運(yùn)輸便利地區(qū)； (5) 廠址地區(qū)應(yīng)具有熱、電的供應(yīng)； (6) 選址時(shí)注意節(jié)約用地，不占用或少占用良田。地處我國(guó)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(mén)灣，并與臺(tái)州的三門(mén)、天臺(tái)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(gè)港區(qū)，是對(duì)外貿(mào)易的重要港口和海運(yùn)中轉(zhuǎn)樞紐，世界重要港口。當(dāng)今的 寧波是一個(gè)港口設(shè)施比較先進(jìn)、工業(yè)門(mén)類(lèi)比較齊全、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展、內(nèi)外貿(mào)易比較發(fā)達(dá)的沿海港口城市。目前化工區(qū)已開(kāi)發(fā)面積為 ，現(xiàn)有鎮(zhèn)海煉化，韓國(guó) LG甬興、中金石化有限公司、杭州灣腈綸、中化進(jìn)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(guó)大陸港口中惟一入圍的港口。 風(fēng)況：常風(fēng)向西北，頻率 %；次常風(fēng)向東北，頻率 %；冬季常風(fēng)向西北，夏季常風(fēng)向東南；強(qiáng)風(fēng)向東北，最大風(fēng)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(shí)，落潮流最大可達(dá) 節(jié)。企業(yè)可能根據(jù)原料的供應(yīng)情況和產(chǎn)品的銷(xiāo)售情況，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)輸方式?，F(xiàn)有 500 噸級(jí)以上生產(chǎn)泊位 134 座，其中萬(wàn)噸級(jí)以上深水泊位 35 座。機(jī)場(chǎng)已開(kāi)辟寧波至日本、韓國(guó)、泰國(guó)、香 港、澳門(mén)及經(jīng)澳門(mén)至臺(tái)北、高雄和寧波至國(guó)內(nèi)其它城市等 38 條航線。 廠前區(qū)北面是生產(chǎn)輔助區(qū)。產(chǎn)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(chǔ)罐和副產(chǎn)物無(wú)苯天那水溶液粗料儲(chǔ)罐。 我們采用的植物主要以綠色木本植物為主，能夠達(dá)到一個(gè)良好的降低空氣污染的效果。 （ 1） 乙醇乙酸酯化法 反應(yīng)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(yīng)精餾，該工藝是目前國(guó)內(nèi)廣泛采 17 用的生產(chǎn)工藝，濃硫酸有酸性強(qiáng)、吸水性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，而且溶于反應(yīng)物料中，是均相催化反應(yīng)，反應(yīng)均勻，因而在全塔內(nèi)都能進(jìn)行催化反應(yīng) [11]。其生產(chǎn)工藝是將乙醛、乙醇鋁催化劑及助催化劑連續(xù)送入反應(yīng)器，反應(yīng)液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，再經(jīng)三塔精餾，獲得純度 %以上的乙酸乙酯產(chǎn)品。由于乙烯與乙酸直接加成反應(yīng)生產(chǎn)乙酸乙酯利用豐富的乙烯原料，原料利用合理，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本較低，且對(duì)合成乙酸乙酯具有較高 18 的產(chǎn)率與選擇性，既是一種 原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng)，又是一種環(huán)境友好型反應(yīng)。具體的反應(yīng)機(jī)理有兩種，一種是 “脫氫歧化酯化 ”機(jī)理，另一種是 “半縮醛 ”機(jī)理，即三個(gè)步驟分別為乙醇脫氫為乙醛、乙醇與乙醛反應(yīng)生成半縮醛、半縮醛脫氫為乙酸乙酯 [16]。 脫氫法優(yōu)點(diǎn)： （ 1）生產(chǎn)成本低，在沒(méi)有甲醇法乙酸生產(chǎn)的地區(qū)，價(jià)格優(yōu)勢(shì)很大； （ 2）每噸乙酯副產(chǎn)氫氣 509m3，適用于氫氣有用場(chǎng)合； （ 3）基本無(wú)腐蝕和三廢排放，副產(chǎn)物可用于生產(chǎn)無(wú)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(zhuǎn)化率，我們?cè)黾恿思託涔ざ巍? （ 6）萃取精餾 通過(guò)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(lèi)與酯類(lèi)基本不影響產(chǎn)品的質(zhì)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(huì)碰到的一個(gè)分離難題。 物料衡算它是指進(jìn)入一個(gè)裝置（或設(shè)備）的主物料的量（包括損失量）和系 21 統(tǒng)內(nèi)部積累起來(lái)的物料的量。 ③ 進(jìn)入副萃取精餾塔，目的是除去輔助精餾塔塔頂產(chǎn)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ァ⒁掖?、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(duì)氫氣進(jìn)行凈化，同時(shí)回收隨氫氣蒸出的產(chǎn)品。為了便于分離產(chǎn)品，查閱相關(guān)文獻(xiàn)后，我們選擇了 240℃作為反應(yīng)溫度，單程 轉(zhuǎn)化率為 50%。 該工藝的關(guān)鍵問(wèn)題在于催化劑，根據(jù)反應(yīng)歷程，產(chǎn)物中有中間產(chǎn)物乙醛與乙酸，另外還有副產(chǎn)物乙烯、丙酮、丁酮、 2丁醇等。石油價(jià)格的不斷上漲，造成該工藝的劣勢(shì)更加凸現(xiàn)，在中國(guó)這樣自身石油儲(chǔ)量及產(chǎn)量不高需要大量進(jìn)口石油的國(guó)家，如果盲目發(fā)展這一工藝生產(chǎn)乙酸乙酯缺乏戰(zhàn)略考慮。在冰醋酸價(jià)格高的地方，該法有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在酯化合成方面，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的固體催化劑有沸石分子篩、離子交換樹(shù)脂、金屬硫酸鹽、固體超強(qiáng)酸等，具有產(chǎn)物純度高，反應(yīng)選擇性強(qiáng)，酯收率高，反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物較少等優(yōu)點(diǎn)。其規(guī)格組成如表 41。 此外，本項(xiàng)目 根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，工廠生產(chǎn)特點(diǎn)并結(jié)合全廠總平面布置進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)， 廠區(qū)綠化面積超過(guò) 20％ 。 95%乙醇直接通過(guò)管道輸 送至廠區(qū)，在乙醇儲(chǔ)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(xué)工業(yè)園區(qū)， 本項(xiàng)目擬定廠區(qū)地 形為矩形，其中南北方向長(zhǎng) 為 150m，東西方向?qū)挒?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(fù)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(wú)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(dá)，區(qū)域優(yōu)勢(shì)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(gè)港區(qū)，是對(duì)外貿(mào)易的重要港口和海運(yùn)中轉(zhuǎn)樞紐，世界重要港口。 廠區(qū)概況 寧波化學(xué)工業(yè)區(qū)成立于 2020年 11月，是寧波市唯一的化學(xué)工業(yè)專業(yè)園區(qū)。其中，以 “水深、浪小、不凍、不淤、陸域?qū)掗?”著稱的北侖港，其進(jìn)港航道可保證 30 萬(wàn)噸級(jí)船舶運(yùn)行，正建設(shè)成為進(jìn)出口鐵礦中轉(zhuǎn)、國(guó)際集裝箱遠(yuǎn)洋中轉(zhuǎn)、大型煤炭、原油、成品油、液體化工產(chǎn)品儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)等五大基地。寧波化工園區(qū)是寧波市唯一的化學(xué)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(cè)遼闊的海涂上，鎮(zhèn)海區(qū)位置優(yōu)勢(shì) 11 得天獨(dú)厚，轄區(qū)內(nèi)的鎮(zhèn)海港是中國(guó)大陸第二大港寧波舟山港重要組成，擁有 5萬(wàn)噸級(jí)液體化工專用泊位，是我國(guó)最大的液體化工碼頭之一。 選擇原因 原料來(lái)源方便 我廠主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng) 乙醇 下游產(chǎn)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(guó)醋酸乙酯的表觀消費(fèi)量只有 萬(wàn)噸， 2020 年增加到 萬(wàn)噸， 2020 年進(jìn)一步增加到 萬(wàn)噸，比2020 年增長(zhǎng)約 %， 2020 年 增加到 萬(wàn)噸， 2020 年進(jìn)一步增加到 萬(wàn)噸， 同比 增長(zhǎng)約 %， 20202020 年表觀消費(fèi)量的年均增長(zhǎng)率約為 %，近年來(lái)我國(guó)醋酸乙酯的供需情況見(jiàn)表 25。我國(guó)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(wàn)噸、 萬(wàn)噸和 萬(wàn)噸，合計(jì)出口量占出口總量的 %，其他省份出口量?jī)H為 萬(wàn)噸。 產(chǎn)品的市場(chǎng)需求預(yù)測(cè) [24] 進(jìn) 出口情況 2020 年以前 ， 我國(guó)是乙 酸乙酯的凈進(jìn)口國(guó) ， 從 2020 以后 ， 隨著我國(guó)乙酸乙酯生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的大量增加 ， 由凈進(jìn)口國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)閮舫隹趪?guó) ， 2020 年我國(guó)乙酸乙酯的凈出口量為 萬(wàn)噸 ， 約占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的 %。 今后幾年 ， 我國(guó)仍有多套新建或擴(kuò)建乙酸乙酯裝置將建成投產(chǎn) ， 主要包括江蘇金茂源生物化工有限責(zé)任公司擬建的 10 萬(wàn)噸 /年裝置 ， 廣西崇左市凱源酒業(yè)化工有限公司擬建的 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置 ， 兗礦集團(tuán)擬建的 10 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置 ， 廣西新 燊 石油化工有限公司的一期 10 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置等 ， 預(yù)計(jì)到 2020 年 ， 我國(guó)乙酸乙酯的總生產(chǎn)能力將達(dá)到約 萬(wàn)噸 。 國(guó)外 5 乙酸乙酯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)與我國(guó)有所不同 ， 美國(guó)和歐洲國(guó)家乙酸乙酯最大的應(yīng)用領(lǐng)域是涂料 ， 其中美國(guó)的涂料方面的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的 60%， 歐洲在涂料行業(yè)的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量 50％ 。從發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)情況來(lái)看，醋酸乙酯在涂料中作為溶劑應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，如美國(guó)市場(chǎng)醋酸乙酯在涂料中的消耗占 60%以上，而我國(guó)僅占 18%。我國(guó)從 20 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始研制和開(kāi)發(fā)聚氨酯膠粘劑，產(chǎn)量不斷增大， 2020 年國(guó)內(nèi)聚氨酯類(lèi)膠粘劑的產(chǎn)量約 14 萬(wàn) t，年均增長(zhǎng)率為 25%。 3 2 市場(chǎng) 分析 產(chǎn)品的性質(zhì)與用途 物化特性 乙酸乙酯（ ethyl acetate）分子式為 CH3COOC2H5，無(wú)色易揮發(fā)液體有水果香味，熔點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，相對(duì)密度 ；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)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(diǎn) ℃ ，與乙醇的共沸混合物的沸點(diǎn) ℃ ，與水和乙醇還可以形成三元共沸混合物，沸點(diǎn) ℃ 。 乙酸乙酯本身作為綠色溶劑所具有的廣闊國(guó)際市場(chǎng)前景，也為廣西打開(kāi)了國(guó)際化工貿(mào)易的大門(mén)，這些都符合國(guó)家的政策導(dǎo)向即綠色環(huán)保面向國(guó)際。 預(yù)計(jì) 2020 年石油化工行業(yè)銷(xiāo)售收入增長(zhǎng) 25%，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)增長(zhǎng)