【正文】 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。預計到 2021 年，我國乙酸乙酯的總需求量將達到約 萬噸，供大于求，屆時消費結構將有所變化，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，預計涂料行業(yè)對醋酸乙酯的需求量將會有較大幅度的增加；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。 寧波工程學院畢業(yè)設計（論文） 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。 (7) 選址得注意當地自然環(huán)境條 件，并對工廠投產后可能造成的環(huán)境影響做出預評價； (8) 廠址應避開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) 廠址附近應建立生產污水和生活污水的處理裝置； (10) 廠址應不妨礙或不破壞農業(yè)水利工程，就盡量避免拆遷。 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。我廠所用原料均來自園區(qū)內或園區(qū)周邊地區(qū)，大大降低了原料運輸成本，且所選原料品牌信譽好，質量可靠，價格實惠。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。 寧波鐵路、公路 、水運、航空和管道五種運輸方式齊全，作為國家大型港口的寧波港設備先進，運力充足，不但擔負起寧波水路運輸的重任，更成為浙江省乃至華東區(qū)域海運的重要集散地。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)勢寧波工程學院畢業(yè)設計（論文） 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。鐵路、公路四通八達，滬杭甬高速公路使寧波到上海僅 3 個小時車程， 已建設的杭州灣跨海大橋將使寧波進入 2 小時交通圈，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際機場已開通寧波到香港、泰國、日本以及經澳門至臺北、高雄、至國內其他城市等 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。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。擁有以服裝、紡織、機械為代表的傳統(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。同時，本廠所需生產、運輸技術員工和大量銷售、外貿人才可解決一部分社會就業(yè)壓力。 廠區(qū)概況 寧波化學工業(yè)區(qū)成立于 2021年 11月，是寧波市唯一的化學工業(yè)專業(yè)園區(qū)。寧波化工區(qū)位于經濟發(fā)達的長江三角洲南翼，寧波鎮(zhèn)海區(qū)西北側遼闊的海涂上，規(guī)劃面積 平方公里。目前化工區(qū)已開發(fā)面積為 ，現有鎮(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)。已建的 80萬噸乙烯項目，為整個化工區(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。其共有生產性泊位 311 座，其中萬噸級以上深水泊位 64 座（ 5 至 25 萬噸級的特大型深水泊位 33 座），是中國超大型船舶最大集散港和全球為數不多的遠洋運輸節(jié)點港。 2021 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。 2021 年寧波港集團完成營業(yè)收入 53 億元，同比增長 %；實現利潤同比增長 ％，主要經濟指標處于全國港口領先水平。 園區(qū)水陸交通便捷、四通八達，區(qū)域優(yōu)勢明顯。329 國道、未來沿?？焖俅蟮?、世紀大道、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，將大大拉近寧波化工區(qū)與整個長江三角洲的距離。 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。 寧波工程學院畢業(yè)設計（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 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，落潮流最大可達 節(jié)。北侖港區(qū)潮流多為往復流，已建 20 萬噸級礦石碼頭設計流速為：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，無需建防波堤。園區(qū)形成以海運、鐵路、公路為主導的完整的交通網絡，四通八達，快捷便利。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。全市城鄉(xiāng)以高速公路、國道、省道為骨架，向四周形成交通網。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 國道經過寧波化工區(qū)，規(guī)劃中的全國沿海大通道和寧波世紀大道貫穿園區(qū)，公路交通十分便捷?，F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。2021 年寧波港貨物吞吐量超過 億噸，僅次于上海港，居中國大陸港口第二位；集裝箱吞吐量居中國大陸港口第六位。 鐵路：寧波至杭州的蕭甬鐵路銜接浙贛、滬杭等線，其寧波段的復線改造工程已于 2021 年完工。年通過能力達 1000 萬噸。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。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。 寧波工程學院畢業(yè)設計（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。廠前區(qū)位于廠區(qū) 西北側 ，為常年主導風向西北 風的上風向。 廠前區(qū)北面是生產輔助區(qū)。 生產區(qū)和儲罐區(qū)主要位于 整個廠區(qū)的 東面。 95%乙醇直接通過管道輸送至廠區(qū)，在乙醇儲罐區(qū)存放。反應車間的南側集中布置分離車間，其中包括閃蒸罐一個，精餾塔五個及其配套的輔助設備。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。其余廠房多采用單層結構，設計要求滿足甲類產品生產的耐火、防火、防爆等級。 此外，本項目 根據當地自然條件，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％ 。沿 工廠圍墻四周、道路兩側及廠內適當的地點種植喬木、灌木、綠籬，為職工生產和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，以達到凈化空氣，保護環(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，能夠達到一個良好的降低空氣污染的效果。 生產規(guī)模 本設計擬建產量為 5 萬 噸 /年的乙酸乙酯廠以滿足行業(yè)日益增長的對綠色溶劑及原料的需求 原料 本設計中的原料為 95%工業(yè)乙醇 。其規(guī)格組成如表 41。應當說，乙醇乙酸酯化法在乙酸乙酯的合成中依然占有相當大的比例，尤其是在美國等國家，在國內多數企業(yè)也依然采用乙酸酯化法；德國、日 本等國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，技術有待成熟。 （ 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寧波工程學院畢業(yè)設計（論文） 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]。用濃硫酸作催化劑，也有其不可克服的缺點，即硫酸嚴重腐蝕設備，其強氧化性引起磺化、碳化或聚合等副反應，產品純度低，后處理進程復雜，三廢量大。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。催化精餾法不容易實現工業(yè)化和大型化的困難，在于催化精餾屬非均相催化反應精餾過程，機理較復雜，目前理論還不能很好地解釋這一過程，在國際上還沒有一個國家提出催化精餾塔的設計方法。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。 乙醛縮合法在歐洲和日本是生產乙酸乙酯的主流生產方法，在我國工業(yè)性生產廠很少。在冰醋酸價格高的地方， 該法有很強的競爭優(yōu)勢。該法的產品只能用于化工原料，不能用于食用香料，這是因為乙醛及副產物無法除盡。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寧波工程學院畢業(yè)設計（論文） 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。該工藝采用的催化劑主要有液體無機酸和有機磺酸類、分子篩類和雜多酸類催化劑。石油價格的不斷上漲，造成該工藝的劣勢更加凸現，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。乙醇脫氫法則只用乙醇一種原料，經過單一催化劑脫氫后直接得到乙酸乙酯，因此，這種方法也簡稱一步法，以區(qū)別于傳統(tǒng)的三工段工藝。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]。 1996 年西南化工研究院也開始進行乙醇脫氫法生產乙酸乙酯的研究，目前還在進行工業(yè)試驗，取得了不小的進展。 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。該工藝反應工段，但分離設備較多，流程較復雜 ，主要的副產物必須分離。 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）。 工藝方案設計及說明 流程簡介 （ 1）氣化 選用 化工園區(qū)及周邊 生產的 95%乙醇， 用泵進行加壓至反應壓力（ ）之后，加熱氣化成蒸汽，并繼續(xù)加熱至反應溫度（ 240℃ ）。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%。 圖 41 為 Aspen plus 中流程模擬的截圖 [21]。為了減少分離的難度，并提高乙醇的總轉化率，我們增加了加氫工段。 寧波工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 （ 4）閃蒸 將反應工段出來的混合氣換熱冷凝，并換熱至過冷液狀態(tài)后，利用剩余的壓力進行閃蒸，將氫氣分離出去，但由于氫氣量較大和乙酸乙酯的揮發(fā)性較強等原因，一部分乙酸乙酯以及乙醇和水也會進入氣相。 （ 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，需要對氫氣進行凈化，同時回收隨氫氣蒸出的產品。氫氣進入壓縮車間壓縮裝罐出售。 （ 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。精餾序列如下： ① 進入主萃取精餾塔，目的是得到符合標準的產品乙酸乙酯，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，在塔頂得到提濃后的乙酸乙酯、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行減壓蒸餾，由于丙三醇與水的相對揮發(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