【正文】 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。預(yù)計(jì)到 2020 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。 寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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。 (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。 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。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。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。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)寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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。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；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。寧波港是由北侖港區(qū)、鎮(zhèn)海港區(qū)、寧波港區(qū)組成。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。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。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。同時(shí)，本廠所需生產(chǎn)、運(yùn)輸技術(shù)員工和大量銷售、外貿(mào)人才可解決一部分社會(huì)就業(yè)壓力。 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)。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。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)。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。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。 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。 2020 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。 園區(qū)水陸交通便捷、四通八達(dá)，區(qū)域優(yōu)勢(shì)明顯。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。 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。 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。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。 潮汐：屬不規(guī)則半日潮。 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)。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。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。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。企業(yè)可能根據(jù)原料的供應(yīng)情況和產(chǎn)品的銷售情況，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)輸方式。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)。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。 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。現(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。2020 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。 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。年通過(guò)能力達(dá) 1000 萬(wàn)噸。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。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。 寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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。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。 廠前區(qū)北面是生產(chǎn)輔助區(qū)。 生產(chǎn)區(qū)和儲(chǔ)罐區(qū)主要位于 整個(gè)廠區(qū)的 東面。 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。反應(yīng)車間的南側(cè)集中布置分離車間，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。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。其余廠房多采用單層結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要求滿足甲類產(chǎn)品生產(chǎn)的耐火、防火、防爆等級(jí)。 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％ 。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。 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。 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 。其規(guī)格組成如表 41。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。 （ 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)廣泛采寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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]。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。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)。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。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。 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。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)。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。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寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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)。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、分子篩類和雜多酸類催化劑。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。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)稱一步法，以區(qū)別于傳統(tǒng)的三工段工藝。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]。 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。 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。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。 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）。 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℃ ）。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%。 圖 41 為 Aspen plus 中流程模擬的截圖 [21]。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? 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。 （ 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。氫氣進(jìn)入壓縮車間壓縮裝罐出售。 （ 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（其他極少量的醇類與酯類基本不影響產(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。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。 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?、乙醇、水混合物，塔底是丙三醇與水的混合物。 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