【正文】 ⑤ 主副萃取精餾塔得到的含丙三醇與水的混合液，在丙三醇回收塔中進(jìn)行減壓蒸餾，由于丙三醇與水的相對(duì)揮發(fā)度甚大，極易在塔頂把其中的水分及其他易揮發(fā)雜質(zhì)蒸出，塔釜得到高濃度的丙三醇，可以返回前一工段用于萃取精餾。精餾序列如下： ① 進(jìn)入主萃取精餾塔，目的是得到符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品乙酸乙酯，在近塔頂位置加入萃取劑丙三醇，在精餾塔塔頂可以得到 99%（ mol）的高純度乙酸乙酯，塔釜 中得到的是乙酸乙酯、乙醇、水以及丙三醇的混合物。氫氣進(jìn)入壓縮車(chē)間壓縮裝罐出售。 寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 （ 4）閃蒸 將反應(yīng)工段出來(lái)的混合氣換熱冷凝，并換熱至過(guò)冷液狀態(tài)后，利用剩余的壓力進(jìn)行閃蒸，將氫氣分離出去，但由于氫氣量較大和乙酸乙酯的揮發(fā)性較強(qiáng)等原因，一部分乙酸乙酯以及乙醇和水也會(huì)進(jìn)入氣相。 圖 41 為 Aspen plus 中流程模擬的截圖 [21]。 工藝方案設(shè)計(jì)及說(shuō)明 流程簡(jiǎn)介 （ 1）氣化 選用 化工園區(qū)及周邊 生產(chǎn)的 95%乙醇， 用泵進(jìn)行加壓至反應(yīng)壓力（ ）之后，加熱氣化成蒸汽，并繼續(xù)加熱至反應(yīng)溫度（ 240℃ ）。該工藝反應(yīng)工段，但分離設(shè)備較多，流程較復(fù)雜 ，主要的副產(chǎn)物必須分離。 1996 年西南化工研究院也開(kāi)始進(jìn)行乙醇脫氫法生產(chǎn)乙酸乙酯的研究，目前還在進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，取得了不小的進(jìn)展。乙醇脫氫法則只用乙醇一種原料，經(jīng)過(guò)單一催化劑脫氫后直接得到乙酸乙酯，因此，這種方法也簡(jiǎn)稱(chēng)一步法，以區(qū)別于傳統(tǒng)的三工段工藝。該工藝采用的催化劑主要有液體無(wú)機(jī)酸和有機(jī)磺酸類(lèi)、分子篩類(lèi)和雜多酸類(lèi)催化劑。該法的產(chǎn)品只能用于化工原料，不能用于食用香料，這是因?yàn)橐胰┘案碑a(chǎn)物無(wú)法除盡。 乙醛縮合法在歐洲和日本是生產(chǎn)乙酸乙酯的主流生產(chǎn)方法，在我國(guó)工業(yè)性生產(chǎn)廠很少。催化精餾法不容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和大型化的困難，在于催化精餾屬非均相催化反應(yīng)精餾過(guò)程，機(jī)理較復(fù)雜，目前理論還不能很好地解釋這一過(guò)程，在國(guó)際上還沒(méi)有一個(gè)國(guó)家提出催化精餾塔的設(shè)計(jì)方法。用濃硫酸作催化劑，也有其不可克服的缺點(diǎn)，即硫酸嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，其強(qiáng)氧化性引起磺化、碳化或聚合等副反應(yīng)，產(chǎn)品純度低，后處理進(jìn)程復(fù)雜，三廢量大。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，乙醇乙酸酯化法在乙酸乙酯的合成中依然占有相當(dāng)大的比例，尤其是在美國(guó)等國(guó)家，在國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)也依然采用乙酸酯化法；德國(guó)、日 本等國(guó)有多套乙醛直接縮合生成乙酸乙酯的裝置；乙醇脫氫法與乙烯和乙酸直接加成法在其中所占的比例較小，技術(shù)有待成熟。 生產(chǎn)規(guī)模 本設(shè)計(jì)擬建產(chǎn)量為 5 萬(wàn) 噸 /年的乙酸乙酯廠以滿(mǎn)足行業(yè)日益增長(zhǎng)的對(duì)綠色溶劑及原料的需求 原料 本設(shè)計(jì)中的原料為 95%工業(yè)乙醇 。沿 工廠圍墻四周、道路兩側(cè)及廠內(nèi)適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)種植喬木、灌木、綠籬，為職工生產(chǎn)和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，以達(dá)到凈化空氣，保護(hù)環(huán)境，有益于人體健康的目的。其余廠房多采用單層結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足甲類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)的耐火、防火、防爆等級(jí)。反應(yīng)車(chē)間的南側(cè)集中布置分離車(chē)間，其中包括閃蒸罐一個(gè)，精餾塔五個(gè)及其配套的輔助設(shè)備。 生產(chǎn)區(qū)和儲(chǔ)罐區(qū)主要位于 整個(gè)廠區(qū)的 東面。廠前區(qū)位于廠區(qū) 西北側(cè) ，為常年主導(dǎo)風(fēng)向西北 風(fēng)的上風(fēng)向。目前已具備了“九通一平”的條件，“九通”主要包括道路、供電、供水（工業(yè)用水，生活用水）、供熱、工業(yè)氣體、雨水、污水處理、通信、天然氣。年通過(guò)能力達(dá) 1000 萬(wàn)噸。2021 年寧波港貨物吞吐量超過(guò) 億噸，僅次于上海港，居中國(guó)大陸港口第二位；集裝箱吞吐量居中國(guó)大陸港口第六位。 329 國(guó)道經(jīng)過(guò)寧波化工區(qū)，規(guī)劃中的全國(guó)沿海大通道和寧波世紀(jì)大道貫穿園區(qū)，公路交通十分便捷。全市城鄉(xiāng)以高速公路、國(guó)道、省道為骨架，向四周形成交通網(wǎng)。園區(qū)形成以海運(yùn)、鐵路、公路為主導(dǎo)的完整的交通網(wǎng)絡(luò)，四通八達(dá)，快捷便利。北侖港區(qū)潮流多為往復(fù)流，已建 20 萬(wàn)噸級(jí)礦石碼頭設(shè)計(jì)流速為：漲潮 米 /秒，流向298 度；落潮 米 /秒，流向 114 度。 潮汐：屬不規(guī)則半日潮。 寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 降水及降水特征：本地區(qū)雨量充沛，年平均降雨日數(shù) 158 天。329 國(guó)道、未來(lái)沿?？焖俅蟮?、世紀(jì)大道、舟山群島大橋等貫通全區(qū)，隨著杭州灣跨海大橋的建成和鐵路專(zhuān)用線的建設(shè)，將大大拉近寧波化工區(qū)與整個(gè)長(zhǎng)江三角洲的距離。 2021 年寧波港集團(tuán)完成營(yíng)業(yè)收入 53 億元，同比增長(zhǎng) %；實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)同比增長(zhǎng) ％，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于全國(guó)港口領(lǐng)先水平。其共有生產(chǎn)性泊位 311 座，其中萬(wàn)噸級(jí)以上深水泊位 64 座（ 5 至 25 萬(wàn)噸級(jí)的特大型深水泊位 33 座），是中國(guó)超大型船舶最大集散港和全球?yàn)閿?shù)不多的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)港。已建的 80萬(wàn)噸乙烯項(xiàng)目，為整個(gè)化工區(qū)的發(fā)展提供豐富的石油化工原料，園區(qū)將發(fā)展成為華東乃至全國(guó)的重要石油化工基地 [8]。寧波化工區(qū)位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長(zhǎng)江三角洲南翼，寧波鎮(zhèn)海區(qū)西北側(cè)遼闊的海涂上，規(guī)劃面積 平方公里。同時(shí)，本廠所需生產(chǎn)、運(yùn)輸技術(shù)員工和大量銷(xiāo)售、外貿(mào)人才可解決一部分社會(huì)就業(yè)壓力。擁有以服裝、紡織、機(jī)械為代表的傳統(tǒng)工業(yè)和以石化、鋼鐵、電力、造紙等為代表的臨港型大工業(yè)體系。寧波港是由北侖港區(qū)、鎮(zhèn)海港區(qū)、寧波港區(qū)組成。鐵路、公路四通八達(dá)，滬杭甬高速公路使寧波到上海僅 3 個(gè)小時(shí)車(chē)程， 已建設(shè)的杭州灣跨海大橋?qū)⑹箤幉ㄟM(jìn)入 2 小時(shí)交通圈，從黑龍江同江到海南三亞的“同三 ”線沿海大通道寧波段 128 公里已建成通車(chē)；作為空港口岸的寧波櫟社國(guó)際機(jī)場(chǎng)已開(kāi)通寧波到香港、泰國(guó)、日本以及經(jīng)澳門(mén)至臺(tái)北、高雄、至國(guó)內(nèi)其他城市等 30 多條航線。 寧波鐵路、公路 、水運(yùn)、航空和管道五種運(yùn)輸方式齊全，作為國(guó)家大型港口的寧波港設(shè)備先進(jìn)，運(yùn)力充足，不但擔(dān)負(fù)起寧波水路運(yùn)輸?shù)闹厝危蔀檎憬∧酥寥A東區(qū)域海運(yùn)的重要集散地。我廠所用原料均來(lái)自園區(qū)內(nèi)或園區(qū)周邊地區(qū)，大大降低了原料運(yùn)輸成本，且所選原料品牌信譽(yù)好，質(zhì)量可靠，價(jià)格實(shí)惠。 (7) 選址得注意當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條 件，并對(duì)工廠投產(chǎn)后可能造成的環(huán)境影響做出預(yù)評(píng)價(jià)； (8) 廠址應(yīng)避開(kāi)低于洪水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段； (9) 廠址附近應(yīng)建立生產(chǎn)污水和生活污水的處理裝置； (10) 廠址應(yīng)不妨礙或不破壞農(nóng)業(yè)水利工程，就盡量避免拆遷。預(yù)計(jì)到 2021 年，我國(guó)乙酸乙酯的總需求量將達(dá)到約 萬(wàn)噸，供大于求，屆時(shí)消費(fèi)結(jié)構(gòu)將有所變化，其中在制藥和粘合劑行業(yè)消費(fèi)的比例將會(huì)有所下降，隨著新型高檔涂料的不斷發(fā)展，預(yù)計(jì)涂料行業(yè)對(duì)醋酸乙酯的需求量將會(huì)有較大幅度的增加；隨著電子、通訊行業(yè)的發(fā)展，油墨方面的需求量也將有所上升。我 國(guó)醋酸乙酯的進(jìn)出口情況以及 2021 年的出口情況分別見(jiàn)表 23 和表 24。 2021年以前，我國(guó)醋酸乙酯的進(jìn)口價(jià)格變化不大，基本上維持在 520550 美元 /噸，2021年以后進(jìn)口價(jià)格開(kāi)始上漲， 2021年價(jià)格為 /噸， 2021年上漲到 寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 美元 /噸，比 2021 年上漲 %。2021 年上半年出口量為 萬(wàn)噸 ， 同比增長(zhǎng) %。 近兩年 ， 我國(guó)乙酸乙酯的進(jìn)口量逐年減少 ， 2021 年進(jìn)口量為 萬(wàn)噸 ， 2021 年下降到 萬(wàn)噸 ， 同比下降約 %。 隨著生產(chǎn)能力的不斷增加，我國(guó)醋酸乙酯的產(chǎn)量也不斷增加。 2021 年我國(guó)乙酸乙酯的產(chǎn)量只有 萬(wàn)噸 ， 2021 年增加到 萬(wàn)噸 ， 2021 年盡管受到世界金融危機(jī)的影響 ， 但是由于 2021 年新增的產(chǎn)能發(fā)揮作用 ， 產(chǎn)量仍達(dá)到約約 萬(wàn)噸 ， 同比增長(zhǎng)約 %。 其中采用乙醇脫氫法的生產(chǎn)能力約占總生產(chǎn)能力的 %， 采用乙醛縮合法的約占 %， 采用醋酸酯化法的占 %。 而我國(guó)主要應(yīng)用于涂料 、 粘合劑和制藥領(lǐng)域 。 2021年醋酸乙酯的 產(chǎn)能分布見(jiàn)圖 21[5]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，尤其是建筑和汽車(chē)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)高檔涂料需求日益增加，將極大促進(jìn)對(duì)醋酸乙酯的需求。 2021年聚氨酯涂料產(chǎn)量達(dá)到 萬(wàn) t（固含量以上），已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)重要的涂料品種。近年來(lái)，東北、華北和華中等內(nèi)地的鞋廠也開(kāi)始使用，并有不斷擴(kuò)大的勢(shì)頭。 2021 年傳統(tǒng)醫(yī)藥出口形勢(shì)一路飄紅，化學(xué)原料藥依然是我國(guó)醫(yī)藥商品出口的主要品種，產(chǎn)量與出口量快速上升，帶動(dòng)了醋酸乙酯消費(fèi)。 主要用途 乙酸乙酯是應(yīng)用最廣泛的脂肪酸酯之一，具有優(yōu)良的溶解性能，是一種較好的工業(yè)溶劑 ，已被廣泛應(yīng)用于醋酸纖維、乙基纖維、氯化橡膠、乙烯樹(shù)脂、乙酸纖維樹(shù)脂、合成橡膠等生產(chǎn)，也可用于生產(chǎn)復(fù)印機(jī)用液體硝基纖維墨水，在紡織工業(yè)中用作清洗劑；在食品工業(yè)中用作特殊改性酒精的香味萃取劑，在香料工業(yè)中是最重要的香料添加劑，可作為調(diào)香劑的組分，乙酸乙酯也可用作粘合劑的溶劑，油漆的稀釋劑以及作為制造藥物、染料等的原料 [10]。 廠區(qū)分為生活區(qū)、行政區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、和儲(chǔ)罐區(qū)等，由本廠配套完善的水、電、汽等動(dòng)力來(lái)源，建立有空亞站、變電站、凈水站、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、機(jī)修車(chē)間、分析化驗(yàn)室、中心控制室、消防站、材料倉(cāng)庫(kù)等完善的公用和輔助工程設(shè)施。大規(guī)模生產(chǎn)和高效利用乙酸乙酯 ， 完全符合我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)的乙酸乙酯生產(chǎn)技術(shù)雖然產(chǎn)量定，但污染嚴(yán)重正在逐步被淘汰。 在這樣的形勢(shì)下，一種以乙醇為原料生產(chǎn)的 “綠色溶劑 ”就顯現(xiàn)出了其獨(dú)特的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和廣闊前景 ——乙酸乙酯是一種無(wú)毒無(wú)害的綠色溶劑，可廣泛應(yīng)用于食品，醫(yī)藥，有機(jī)合成等生產(chǎn)領(lǐng)域。根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng)需求和產(chǎn)品性質(zhì)及企業(yè)自身實(shí)際情況考慮，本項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 5萬(wàn)噸乙酸乙酯 。 關(guān)鍵詞： 乙酸乙酯 ； 乙醇脫氫法 ； 工藝設(shè)計(jì) ； ASPEN 模擬 ； 衡算 英文摘要 II ABSTRACT Ethyl acetate (EA) is an important chemical solvent. EA is widly used in applications of coatings, adhesives, pharmaceuticals and printing ink and its synthesis meyhod has get a lot of interests. The traditional synthesis method of EA is esterification, in which EA was made by direct esterification of ethanol and acetic acid with a sulphuric acid catalyst. Aldehyde condensation, dehydrogenation of ethanol and acetate/ethylene addition reaction are the new technologies developed in recent years. Compared with the traditional synthesis, these new methods have adopted by many Chinese and foreign enterprises because of its favorable thermodynamic and economic rationality. However， based on national conditions and taking into consideration various aspects, this thesis used Ethanol dehydrogenation was to produce ethyl acetate. ASPEN simulation is carried out to calculate the material and heat balance. Key Words ： Ethyl acetateReactive Ethanol dehydrogenation was。乙酸乙酯在涂料、粘合劑、制藥和油墨等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，其合成過(guò)程也受到廣泛重視。傳統(tǒng)的乙酸乙酯合成工藝為酯化法，即乙酸和乙醇在濃硫酸的催化作用下直接合成乙酸乙酯。 Process design。 未來(lái)的國(guó)際化工發(fā)展中石油化工的的發(fā)展形勢(shì)不容樂(lè)觀，有經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)顯著減弱，進(jìn)出 口貿(mào)易幅度較大，受?chē)?guó)際市場(chǎng)價(jià)格影響顯著，節(jié)能減排壓力大等諸多隱患 。目前正越來(lái)越受青睞 。而我們采用的乙醇合成法，不但有較高的產(chǎn)率，并且污染低，排放小，凸顯了環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力 。 因此，投資建設(shè)采用乙醇脫氫法生產(chǎn)乙酸乙酯的項(xiàng)目具有樂(lè)觀的前景，該項(xiàng)目將帶來(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 同時(shí)，工廠建設(shè)注重環(huán)境保護(hù)，合理進(jìn)行了 “三廢處理 ” 降低了噪聲污染，建立了以高壓消防水系統(tǒng)和泡沫為主體的完善的消防系統(tǒng)，采取了一系列措施保證工人的勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生。 制藥 醋酸乙酯在制藥行業(yè)用作溶劑，主要生產(chǎn)維生素 E 及一些醫(yī)藥中間體。 膠粘劑 膠粘劑的種類(lèi)繁多，醋酸乙酯主要用于溶劑型膠粘劑，尤其是聚氨酯類(lèi)膠粘劑。另外，聚氨酯膠在建筑、高速公路、飛機(jī)跑道嵌縫材料、高層建筑玻璃密封材料等方面的應(yīng)用也在不斷增長(zhǎng)。此外，環(huán)氧樹(shù)脂涂料、丙烯酸酯等涂料也消費(fèi)一些醋酸乙酯，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)醋酸乙酯在涂料方面的應(yīng)用還比較落后。 國(guó)、內(nèi)外產(chǎn)業(yè)狀況 國(guó)外生產(chǎn)狀況及發(fā)展動(dòng)向 近年來(lái) ， 世界乙酸乙酯的生產(chǎn)能力不斷增加 。 , 圖 21 2021 年世界醋酸乙酯產(chǎn)能分布 66%16%5%11% 2%亞太西歐中南美北美其他 目前 ， 世界乙酸乙酯的總消費(fèi)量約為 萬(wàn)噸 ， 消費(fèi)主要集中在西歐