【正文】 子偶 極 距 爆炸下 限 %039。第 1 頁共 62 頁 1 緒 論 乙酸 乙 醋 概述 乙酸乙酶的簡介 乙 酸 乙 酶 但 A)， 又名醋 酸 乙 酶 ， 英文名 稱 : Ethyl acetate。C) 426 飽和蒸 氣 壓 位 Pa) () 爆炸上 限 %039。雖然這種變化還在繼 續(xù) ， 但乙 酸 乙 酶市場仍然保持持續(xù)增長。我國乙酸乙醋的總需求量己達 150 萬 噸 /年 ， 供 大 于 求 ， 屆時消費結(jié)構(gòu)將有所變 化 ， 其中在制藥和粘合劑行業(yè)消費的比例將會有 所 下 降 ， 隨著新型高檔涂料 的 不 斷發(fā) 展 ， 預(yù)計涂料行業(yè)對乙酸乙酷的需求量將會有 較大幅度的增 加 ， 隨 著 油墨方面的需求量也將有所上升。加之此種 工 藝的高轉(zhuǎn)化率和高選擇 性 ， 相 對 于 其 它 工 藝方法的優(yōu)勢地位更加明顯。催化劑經(jīng)再活化可重復(fù)使用，對乙酸 乙 醇的催 化醋化 反應(yīng)的選擇性為 100%，酶化率為 84%。 ( 2) 二塔回收的乙醇含水量 高 ， 而 不 能 作為催化劑制備的原 料 。近些年來，隨著世界經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定增 長 ， 建筑、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展， 采用高檔溶劑生產(chǎn)涂料、油墨、粘合劑等產(chǎn)品已成大勢所 趨 ， 進一步帶動了乙酸乙 酶溶劑需求的快速增長。反應(yīng)方程式 為 : A l(OC 主 Hτ)丐 C H 3C HO 二 C H3COOC2H s 這樣做的好處 是 ， 在第一個反應(yīng)器之中，反應(yīng)劇烈放出大量的熱 量 ， 采用釜式 的反應(yīng)器攪拌的均勻， 易 于 把熱量移出，相 對 于 管式的來 說 ， 溫度 易 于 控制，雖 然轉(zhuǎn)化率情況有所降低，但反應(yīng)的可控性、安全性提高 :第二個也采用釜式的反 應(yīng)器，是考慮到反應(yīng)進行到后來，放熱量已經(jīng)不多，而且造價低。 原料和產(chǎn)品的控制指標 表 原料 乙 醒和產(chǎn) 品 乙 酸 乙 酶 的 標準 項目 優(yōu)等品指標 乙 酸 乙醋 乙 醒 純度 /% 二 E 水 分 /% 三二 續(xù)表 第 15 頁共 62 頁 項目 優(yōu)等品指標 乙 醇含量 〈 在 乙 自主進料前進行干 燥 ， 干燥后的乙醒純度為 %。 純 凈 乙 酸 乙 酶在脫重組分出口量應(yīng) 為 : w =3x10 7 x = 3787 .88 kg / h 。 I1H， (乙醇 )= 一一 一 xlO x f A + BT + CT + DT 39。且 X 39。:(aJGB T + af+af+af)dT 乙縮醒有 被蒸發(fā) 掉 ， 則 蒸發(fā)掉乙縮 醒需要的熱量 為 : 第 28 頁共 62 頁 173。 句3 的乙酶從 的液體放熱 為 : 1 = x 1000 f3白白 ( A + 盯 + σ2 + DT 3 )dT + x 1∞ o x 32 .32 儼 2 _ 3 _ 4.. _. _. ._ 6 +46 .593 x10 5115(ao247。 + a T 2 + a]T 3 + a T 4) + 5578 .43 x O 2 4 句 盯 95 = x lO圭 kJ / h ( 2) 塔釜殘液帶出的熱 量 : ， _ _ 2 _ _ 3 . ._ _ _ ， 3S( Q w = 45600 L. .(A + BT + CT ? + DT 39。 )dT = 一一一 o 3 α 在塔頂回流液溫度為 ，與進料的溫度相同，則塔頂上升氣帶出的熱量為 : Qo=4036f 川 5(00 + af B +azT2 + GJ3+af)dT+4036x3232 + 1187 x = x 10 5 kJ I h (2)塔釜殘液帶出的熱量 儼 35 _ _ _ _ 2 _ _ 3 Qw = 41577 ( A + BT + CT+ DT J)dT + 855x = I h 脫乙醇塔承受的熱負荷為 : Q) = 5 +16263 = 5 kJ I h W 再沸器采用 的飽和水蒸氣進行加熱。 ε J 再沸器的熱負荷 (1)塔頂 上 升 混合氣帶出的熱量 在塔頂回流液溫度為 ， 與 進 料 的 溫度相 同 ，則 塔 頂上升氣帶出的熱量 為 : QD = 79叫 穹 51 3:(GJar s +a zT2+af +aJ 4)dT+7川 = Ih ( 2) 塔釜殘液帶出的熱量 軋 zm j:。一一每個釜的容 積 ， 單位為 m3 。 _ x 2021 d = 39。 ( 2) 攪拌軸直徑 經(jīng)查 《 化 工 設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)》 得 ， 攪拌 軸 材 料選用 45 鋼 [坷。 則 傳熱面積為 : F=F += (9)夾套筒 體與封頭厚度 夾套簡體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫，因檢測困 難 ， 故取焊縫系 數(shù) 248。 ) 經(jīng) 查 ， 符合筒體公稱直徑的標 準 ， 取 D j =2021mm。^x lO6kJ Ih 用 下的 鹽 水進行冷卻 ， 39。Ko _ 4 AV 句 39。n =+ Aqiu AU J句 、 IAU 冷 凝器的熱量衡算 A『AU39。K J句 K 其中流股 5 包括流股 8，則進料流料 5 由原來的 升 J39。 品 = x10ω I A+BT +CT‘ + DT 39。 國 單效蒸發(fā)器物料平衡簡圖 該過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) 為 乙 醇鋁的水 解 : 3H 20 + A I(CH3C H20 h 一一一一 一 ... 3C H 3C H 20H +Al(OHh 162 138 78 氧化 鋁 、 鋁和氯化鋁重 組 分 ， 重 組 分被 完 全脫 除 ， 并 且 流股中重組分的質(zhì) 量 分數(shù)為 ， 則 可求得 流中總質(zhì)量流量 為 : + = 170 .81 kg / h 乙 縮醒在 流股中所占的質(zhì)量分數(shù)為 5%，則 含 : 乙 酸 乙酶 : 170 .81 x = kg / h 乙 縮 醒 : x = kg / h 流股是來 自 二 步縮合釜的出口物料。 :J。 單效蒸發(fā)器的操作溫度為 。 設(shè)計方案的確定 目前在世界范圍內(nèi)，上述四 種 工 藝都已經(jīng)投入運 行 ， 但在國內(nèi)投入運行的只有 醋化 法 、 乙 醒縮合法 、 乙 醇脫氫 法 ， 乙酸 /乙 烯加成法在國內(nèi)還不夠成熟。該產(chǎn)品在酶 化 工 藝中為最基礎(chǔ)、也是最重要的酶化產(chǎn)品。 。 句， amp。 乙醒縮合法具有反應(yīng)條件溫和、原料消耗少 、 工 藝簡單、設(shè)備腐蝕小等特 點 ， 因而 此 工 藝在生產(chǎn)成本方面具有突出優(yōu) 勢 ， 同時又 有較好的環(huán)境效 益 ， 發(fā)達國家多 采用這 種 工 藝。 表 國 內(nèi) 乙 酸 乙 酶主要生產(chǎn)情況 r6J 企業(yè)名稱 產(chǎn)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 廣東順德冠集團公司氣體搭劑有限公司 上海吳涇 化 工 有限公司 揚子 江 乙 酷 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 成都有機 化 工廠 浙江建德建業(yè)有機 化 工 有限公司 江 蘇 =木 集團公司 山東?；煞萦邢薰? ( 2) 消費現(xiàn)狀、進出口情況及發(fā)展前景口 ] 隨著生產(chǎn)能力 的 不 斷增 加 ， 我國乙酸乙酶的產(chǎn)量 也 不 斷增加 。其中 英國 BP 化學(xué)公司是目前世界上最大 的 乙 酸 乙 酶生產(chǎn)廠 家 ， 生產(chǎn)能力為 萬 噸 j 年 ， 約占世界總生產(chǎn)能力的 %。C) 折 光 率 ( 2039。 水 分能 使 其緩 慢 分 解 而呈酸性 。也可作為 粘 合 劑 用 于 印刷油 墨 、 人造 珍 珠 等 的 生 產(chǎn) : 作為提取劑 用 于 醫(yī) 藥、有機酸的產(chǎn)品的生產(chǎn)等 :此外還 第 2 頁共 62 頁 可用作生產(chǎn) 菠 蘿 、香蕉、草 莓 等 水果香精和威士忌、奶 油 等 香料 的 原 料。目 前 ， 我國乙酸乙酷的生產(chǎn)廠家有 20 多家，生產(chǎn) 企業(yè)主要集中在華南和華東地區(qū)。這個反應(yīng)是可逆的，將 乙 醇 過量以及有 效移除反應(yīng)產(chǎn)生的水，可以 提 高 乙 酸 乙酶的產(chǎn) 得 率 ，通常 反 應(yīng) 的 平 衡轉(zhuǎn)化率為 67%。 送至最后精 館 工 序的產(chǎn)品蒸汽中含有大量的共沸組 份 ， 通 過采用高低不同的雙 壓力精館系 統(tǒng) ， 最有 效地去除共沸物組 份 ， 以 及最大限度地回收到高純 度 (%以 上 )乙 酸 乙 酶。因此我們只對其 它 烯成 三 種 工 藝進行經(jīng)濟對比。 ② 乙 醇回收工藝的 優(yōu) 化 在 原 工 藝 中 ， 乙 瞪雖在一塔被大量脫 除 ，但 仍 有少量乙醒進 入 二 塔和三塔 ， 導(dǎo) 致 乙 酸 乙 酶產(chǎn)品含有過量 的 乙 醋。該產(chǎn)品在酶 化 工 藝中為最基 礎(chǔ) 、 也是最重要的酶化產(chǎn)品。 第 13 頁共 62 頁 |脫重組分嚴旦 圖 精館提 純 工 序的流程簡圖 工藝流程 以下為乙醒縮合法合成乙酸乙酶各 個 工 序的簡述。 含氫氧化鋁的混合液 。 中 含 有 : 乙酸乙醋 : 395 .lkg I h 鋁 : x (1 ) = kg I h 乙醇 : 70 .85 +ω= kg / h 其它輕組 分 : + = 醇 鋁 : 39。inu AU173。 x 1000 = 3804 句3 一一一一 I A + BT + CT ? + DT dT kJ / h hXxy18 .02 J 298 .15 句339。 pa 則蒸發(fā)器總共需外界提 供 句 ，3 e。53向 . 92x 10 駛 3 39。 羅/333 h， ， 5 ‘， A 則再沸器的熱負荷 為 +: B T J 293 .95 QE=Qw+ Qo+Qc=+W477x 105 + + 3= l ofkJ/h W戶 U T 加熱介質(zhì)采用 下 的飽 和Z水蒸氣，冷卻水為 1000C 的 水 ， 則需水蒸氣的量 句 +39。 hυ 句 39。κ 00 ， ， ιLHH Y令凝器采用 ，鹽水的出口溫度定為 ，則單位時間內(nèi)需 的 鹽水 為 : 第 33 頁共 62 頁 v = j V 5 主要設(shè)備的設(shè)計與輔助設(shè)備的 選 型 一 步縮合反 應(yīng)釜的設(shè)計 縮合釜釜體的設(shè)計 (1)縮合釜中混合物的平均密度 ρ=匯 ρjXj = x + x + x + 28 x +0.∞ 333 + / cm 3 則 混合物的體積 為 : 4488 .35 一一一一一一 912 = 查 得 ， 裝料系 數(shù) ψ 為 .。39。 一 一 腐蝕裕量 ， 。 ( 10) 內(nèi)筒簡體厚度與封頭厚度 查 《 化 工 設(shè)備機械基礎(chǔ) ))，經(jīng)過計算可 得 :內(nèi) 筒簡 體 厚度與封頭厚度均取 。 (7) 確定夾 套 高度 夾套筒體的高度估算如 下 : q。根據(jù)慣 例 ， 選擇圓柱形筒體和橢圓形封頭。 Q2 = 1 21 川 3η2 +川 川3刊56們 川 3+川 12引 1ωj:。A ， ‘ ， ， AU UJ T 勺 ， 4并 用 該冷凝器中出 口 鹽 水白 ， ， d，u173。++Q4+QsQ6=2 .147 X 106 kJ / h ， EA勻 AA坤 一U勻， 單效蒸發(fā)器需外界提供熱量，該 熱 源 7A5U為 氣 ， 熱源進口為 勺 ，Camp。冷 凍 鹽 水的比熱容 為 : C += /(kg .K) p CC+ Z + 則 單位時間內(nèi)需要冷凍的量 為 : +TT 句3D ， 43hy、‘ T a，173。dT + QJ x 39。因此 物料中含有 : 乙 瞪 : x = 51kg / h 乙 酸 乙醋 : x O.∞ 1=反應(yīng)器中主反應(yīng)方程式如下 : 第 17 頁共 62 頁 44 日 其乙乙