乙醛缩合制乙酸乙酯工艺设计及及

1、 南京工业大学 化工设计专业课程设计 设计题目 乙醛缩合法制乙酸乙酯 设计人员 杨福、胡曦、王义超、常伟 指导教师姓名 任晓乾 课程设计时间20 12年5月12课程设计成绩设计说明书、计算书及设计图纸质量，70%独立工作能力、综合能力及设计过程表现，30%设计最终成绩（五级分制） 指导教师签字 TOC o 1-3 h z u 目录一、设计任务.6二、概述乙酸乙酯性质及用途7乙酸乙酯发展状况8三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 酯化法9乙醇脱氢歧化法11乙醛缩合法11乙烯、乙酸直接加成法13经济指标对比13讨论分析19确定工艺方案及流程22厂区布置说明总述23四工艺计算物料衡算27乙醛缩合法生产乙酸

2、乙酯步骤28物性数据表28计算结果列表汇总.31五. 设备选型 催化剂反应器选型38 列管式反应器40 乙醛储罐41乙酸乙酯储罐41精馏塔的设计42精馏塔的设计43精馏塔的设计445.7.1精馏塔设计计算示例45沉降器.61回流罐.62管口表62动设备选型63换热器选型.65六. 控制系统设计 DCS控制系统68 先进控制系统APC70 紧急停车系统ESD71七. 供电系统 设计范围72 电力负荷性质.72 高压供电及变电所系统设计72功率因数补偿.73厂区高压配电及车间变电所安全设计73配电线路.74配电装置及防雷接地设计74八通信系统 行政管理电话系统76 生产调度程控电话系统76 火灾报

3、警系统76 有线电视77扩音呼叫/对讲系统77综合布线系统.77全场电信网络.78九供热站，冷公用工程系统冷公用工程系统78 供热系统供热79 公用物料及能量消耗81十清洁生产概述本项目清洁生产分析.88十一.环境影响因子识别环境影响要素识别，筛选.83环境影响因子识别，筛选.83十二.施工期的环境影响评价施工期环境空气影响分析.83施工期水环境影响分析.84施工噪声影响分析.84施工固体废物影响分析.85十三.环境影响预测与评价环境空气影响预测与评价.85水环境影响预测与评价. .85噪声影响预测与评价. .85十四.环境风险评价环境风险评价的内容85风险识别.85评价等级及评价范围.86潜

4、在的风险因素识别.86事故发生对环境的影响87环境风险防范措施.87十五总量控制总量控制因子.88总量控制建议88十六环境保护措施及其技术，经济论证三废及噪声治理措施89十七.环境影响经济损益分析概述90环境保护费用.90环境保护效益.90环境影响经济损益分析90小结.91十八.环境管理与监测制度分析环境管理.91环境监测计划.91十九.产业政策符合性及项目选址合理性分析.产业政策符合性分析.91环境容量91建设项目的环境可行性.92二十.总结论附录生产毒性及防护92文献参考.93乙酸乙酯车间工艺设计一、设计任务1.设计任务：一万吨乙酸乙酯车间2.产品名称：乙酸乙酯3.产品规格：纯度%4.年生

5、产能力：折算为%乙酸乙酯9950吨/年5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、醋酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；食品工业中作为芳香剂等。由于本设计为假定设计，因此有关设计任务书中的其他项目如：进行设计的依据、厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。项目概况本项目为年产1万吨的乙酸乙酯的生产项目，利用山东沂水县的经济开发区（依为总厂）的乙醛产品，生产乙酸乙酯。考虑产品的市场需求、原料来源情况

6、以及所用工艺技术的情况，本公司的设计生产规模为年产1万吨的乙酸乙酯。本项目的总投资为万元人民币，考虑到项目的建设进度以及建设各环节各时间的安排等因素，我们项目的建设周期为1年。厂区和生产概况本项目的厂址选择在山东沂水县的经济开发区，占地约为35000m2，靠近公路，临近河流。厂区分储罐区、生产区、辅助区和行政区四大块，该经济开发区内有完善的水、电、气的来源，依附于总厂（乙醛生产厂）的空压站、氮氧站和冷却站，有充足的冷却水源，其他的维修、检验、消防系统等都相应辅助设施都配套完善。本项目采用的工艺为欧洲、日本广泛采用的乙醛缩合法的先进工艺，反应器采用釜式与管式反应器相串联，精馏段设3塔有效产出高纯

7、度的产品。得到高纯度的乙酸乙酯产品，同时每年还可得到定量的乙缩醛产品。同时，本项目采用的工艺对于废物进行了有效合理的处理，产出的废物很少，对环境危害小，并且建立了以高压消防水系统和泡沫系统为主体的完善的消防系统，采取了一系列措施保证工人的劳动安全和工业卫生。二、概述1乙酸乙酯性质及用途乙酸乙酯又名乙酸乙酯，醋酸醚，英文名称Ethyl Acetate或 Acetic Ether Vinegar naphtha.乙酸乙酯是无色、具有水果香味的易燃液体。熔点-83.6，沸点77.1，相对密度，折射率，闪点（开杯）4，蒸气压（20），汽化热g，比热容（g）。爆炸极限%（体积）。与醚、醇、卤代烃、芳烃等

8、多种有机溶剂混溶，微溶于水，25时，10ml水中可溶该品1ml，温度升高则溶解度降低，乙酸乙酯与水和乙醇皆能形成二元共沸混合物。与水生成的共沸混合物的沸点为70.4，含水%（重量）；与乙醇形成的共沸混合物的沸点为71.8质量标准：GB/T3728-2007项 目指 标优等品一等品合格品乙酸乙酯的质量分数/ % 乙醇的质量分数/ % 水的质量分数/ % 酸的质量分数（以CH3COOCH计）/ % 色度/Hazen 单位（铂-钴色号） 10密度（）/(g/cm) 0897 蒸发残渣的质量分数/ % 气味a 符合特征气味，无异味，无残留气味2.乙酸乙酯发展状况（1）国内发展状况为了改进硫酸法的缺点，

9、国内陆续开展了新型催化剂的研究，如酸性阳离子交换树脂全氟磺酸树脂HZSM-5等各种分子筛铌酸ZrO2-SO42等各种超强酸，但均未用于工业生产。国内还开展了乙醇一步法制取乙酸乙酯的新工艺研究，其中有清华大学开发的乙醇脱氢歧化酯化法，化学工业部西南化工研究院开发的乙醇脱氢法和中国科学院长春应用化学研究所的乙醇氧化酯化法。中国科学研究院长春应用化学研究所对乙醇氧化酯化反应催化剂进行了研究，认为采用Sb2O4-MoO3复合催化剂可提高活性和选择性。化学工业部西南化工研究院等联合开发的乙醇脱氢一步合成乙酸乙酯的新工艺，已通过单管试验连续运行1000小时，取得了满意的结果。现正在进行工业开发工作。近来关

10、于磷改性HZSM-5沸石分子筛上乙酸和乙醇酯化反应的研究表明，用HZSM-5及磷改性HZSM-5作为乙酸和乙醇酯化反应的催化剂，乙醇转化率变化不大，但酯化反应选择性明显提高。使用H3PMo12O4019H2O代替乙醇-乙酸酯化反应中的硫酸催化剂，可获得的产率为%,但是关于催化剂的剂量、反应时间和乙醇乙酸的质量比对产品产量的研究还在进行之中。（2）国外发展状况由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，近年各国均在致力于固体酸酯化催化剂的研究和开发，但这些催化剂由于价格较贵、活性下降快等原因，至今工业应用不多。据报道，美Davy Vekee公司和UCC公司联合开发的乙醇脱氢

11、制乙酸乙酯新工艺已工业化。据报道，国外开发了一种使用Pd/silicoturgstic双效催化剂使用乙烯和氧气一步生成乙酸乙酯的新工艺。低于180和在25的乙烯转化率的条件下，乙酸乙酯随着科技的不断进步，更多的乙酸乙酯的生产方法不断被开发，我国应不断吸收借鉴国外的先进技术，从根本上改变我国乙酸乙酯的生产状况。乙酸乙酯的生产方案及流程1、酯化法酯化工艺是在硫酸催化剂存在下,醋酸与乙醇发生酯化脱水反应生成乙酸乙酯的工艺,其工艺流程见图1醋酸、过量乙醇与少量的硫酸混合后经预热进入酯化反应塔。酯化反应塔塔顶的反应混合物一部分回流，一部分在80左右进入分离塔。进入分离塔的反应混合物中一般含有约70%的乙

12、醇、20%的酯和10%的水（醋酸完全消耗掉）。塔顶蒸出含有83%乙酸乙酯、9%乙醇和8%水分的塔顶三元恒沸物,送入比例混合器,与等体积的水混合,混合后在倾析器倾析,分成含少量乙醇和酯的较重的水层,返回分离塔的下部,经分离塔分离,酯重新以三元恒沸物的形式分出,而蓄集的含水乙醇则送回醋化反应塔的下部,经气化后再参与酯化反应。含约93%的乙酸乙酯、5%水和2%乙醇的倾析器上层混合物进入干燥塔,将乙酸乙酯分离出来,工业品级乙酸乙酯的质量指标表项目指标乙酸乙酯含量，%乙醇含量，%水分，%酸度(以醋酸计)，%色度(铂-钴)10传统的酯化法乙酸乙酯生产工艺技术成熟,在世界范围内,尤其是美国和西欧被广泛采用。

13、由于酯化反应可逆,转化率通常只有约67%,为增加转化率,一般采用一种反应物过量的办法,通常是乙醇过量,并在反应过程中不断分离出生成的水。根据生产需要,既可采取间歇式生产,也可采取连续式生产。该法也存在腐蚀严重、副反应多、副产物处理困难等缺点。近年来开发的固体酸酯化催化剂虽然解决了腐蚀问题,但由于价格太高,催化活性下降快等缺点,在工业上仍无法大规模应用。2. 乙醇脱氢歧化法 该法不用乙酸，直接用乙醇氧化一步合成乙酸乙酯，其催化剂主要是Pd/C和架Ni，Cu-Co-Zn-Al混合氧化物及Mo-Sb二元氧化物等催化剂，这些体系对乙醇的氧化有一定的活性，但其催化性还有待进一步改进。95%乙醇从储槽出来

14、，经泵加压至，进入原料预热器，与反应产物热交换被加热至130，部分气化，再进入乙醇汽化器，用水蒸气或导热油加热至160170，达到完全气化，然后进入原料过热器，与反应产物换热，被加热至230，再进入脱硫加热器，用导热油加热到反应温度240270，然后进入脱氢反应器，脱氢反应为吸热反应，要用导热油加热以维持恒温反应。从脱氢反应器出来的物料进入原料过热器，被冷却至180 该工艺的特点是产品收率高，对设备腐蚀性小，产品成本较酯化法低，不产含酸废水，有利于大规模生产，若副产的氢气能有效合理的利用，该工艺是比较经济的方法。3、乙醛缩合法 由乙醛生产乙酸乙酯包括催化剂制备、反应、分离和精馏4大部分,工艺流

15、程见图3 。在氯化铝和少量的氯化锌存在下将铝粉加入盛有乙醇和乙酸乙酯混合物的溶液中溶解得到乙氧基铝溶液。催化剂制备装置与主体装置分开,制备反应过程产生的含氢废气经冷回收冷凝物后排放,制备得到的催化剂溶液搅拌均匀后备用。乙醛和催化剂溶液连续进入反应塔,控制反应物的比例,使进料在混合时就有约98% 的乙醛转化为目的产物,%的乙醛在此后的搅拌条件下转化。通过间接盐水冷却维持反应温度在0 ,反应混合物在反应塔内的停留时间约1h后进入分离装置中粗乙酸乙酯从塔顶蒸出,塔底残渣用水处理得到乙醇和氢氧化铝,将乙醇与蒸出组分一起送入精馏塔,在此回收未反应的乙醛并将其返回反应塔,乙醇和乙酸乙酯恒沸物用于制备乙氧基

16、铝催化剂溶液。如有必要,乙酸乙酯还可进一步进行干燥。乙醛缩合制乙酸乙酯工艺由俄罗斯化学家Tischenko于20世纪初开发成功,因而该工艺又称为Tischenko工艺。反应在醇化物（乙氧基铝)的存在下进行。由乙醛生产乙酸乙酯的第一步实际上先由乙烯制取乙醛,由乙烯生产乙醛通常在氯化钯存在下于液相中进行（即Wacker工艺)。根据保持催化剂活性方法的不同,又有两种工艺可选择,一种为一步法工艺,即乙烯和氧气一起进入反应器进行反应; 另一种是两步法工艺,即乙烯氧化为乙醛在一个反应器内进行,而催化剂的空气再生在另一反应器内进行,两种工艺在经济上并无大的差异。乙醛缩合制乙酸乙酯工艺受原料来源的限制,一般应

17、建在乙烯-乙醛联合装置内。日本主要采取此工艺路线,装置能力已达200kt/a.4、乙烯、乙酸直接加成法 在酸性催化剂存在下,羧酸与烯烃发生酯化反应可生成相应的醋类。罗纳 普朗克公司在80 年代进行了开发,但由于工程放大问题未解决,一直未实现工业化。日本昭和电工公司开发的乙烯与醋酸一步反应制取乙酸乙酯工艺终于在90年代实现了工业化。 反应原料中乙烯：醋酸：水：氮体积组成为80：3：。反应系统由3个串联反应塔组成,反应塔中装填磷钨钥酸催化剂（担载于球状二氧化硅上) 。反应塔设置了中间冷却,反应温度维持在140-180 ,反应塔压力控制在 反应在担载于金属载体上的杂多酸或杂多酸盐催化下于气相或液相中

18、进行。在水蒸气存在条件下,乙烯将发生水合反应生成乙醇,然后生成的乙醇又继续与醋酸发生酯化反应生成乙酸乙酯产物。而且,逆向的乙酸乙酯水解生成乙醇或乙酸的反应也可能发生。该工艺醋酸的单程转化率为66%,以乙烯计,乙酸乙酯的选择性约为94%.5、技术经济指标对比 对于80 kt/a级的工业乙酸乙酯生产装置，分析其各项经济技术指标，对比如表2。 表2 乙酸乙酯各工艺路线技术经济指标对照工 艺 路 线乙醛缩合法乙烯加成法酯化法原料单耗/tt-1乙烯-乙醛-乙酸-乙醇-其他公用工程单耗电/KWht-1冷却水/ tt-1纯水tt-100蒸汽（ MPa)/ tt-14蒸汽 MPa)/ tt-100冷冻/MJt

19、-1 00综合能耗/ MJt-16 89215 61614 652由表2可看出，在三种方法中，乙醛法生产乙酸乙酯的蒸汽消耗明显低于另两种方法，综合总能源消耗乙醛法要远低于乙烯法和乙酯法。由于乙醛法生产乙酸乙酯在国外，特别是日本，已处于成熟阶段，而我国在20世纪90年代中间试验的基础上刚实现万吨级工业化，所以技术指标和国外先进水平还有差距。投资和成本对比 投资对比对于同为国际上80 kt/a的工业乙酸乙酯生产装置，在同样投资环境下，分析其工程投资情况，对比如表3。 表3 不同工艺制备乙酸乙酯总投资对比 万美元工艺路线乙醛缩合法乙烯加成法酯化法总投资2 8305 2503 780生产设施1 420

20、3 0001 910辅助设施8501 2001 110其他工程5701 050760在同规模的乙酸乙酯三种生产方法中，乙醛法的投资最低，而乙烯法的投资相对最高。乙醛法的总投资额为酯化法的75%，仅为乙烯法的54%。 成本对比不同工艺制备乙酸乙酯单位成本对比计算见表4。 表4 不同工艺制备乙酸乙酯单位成本对比项目单价/元t-1乙醛缩合法乙烯加成法酯化法单耗/tt-1单位成本/元t-1单耗/tt-1单位成本/元t-1单耗/tt-1单位成本/元t-1原料4 4 5 乙烯4 212001 00乙醛4 1104 0000乙酸4 15900 72 2 乙醇4 717002 其他0公用工程蒸汽100电冷冻盐

21、水280000冷却水75可变成本合计4 5 5 直接成本合计分配成本合计注：单价不含税；公用工程价格参考上海地区平均价格计入；原料中乙醇、乙酸和乙醛价格用2007-2009年9月国内市场平均价；原料中的乙烯价格用2007-2009年9月平均进口到岸价加手续费计入；电一栏中：单价的单位为“kWht-1”，单位成本的单位为“元(kWh)-1由上表看出，无论是原料成本、公用工程成本和总成本乙醛法生产乙酸乙酯都最低，而酯化法最高；乙烯法总投资最大，且其他费用也偏高，其折旧和固定成本最高。三种方法对比，乙醛法的单位成本为酯化法的78%，为乙烯法的82。 经济效益估算由于三种生产乙酸乙酯方法的生产成本、生

22、产装置投资有明显不同，所以其生产装置投资的经济效益也有明显差异，在当前国内原料价格体系下，乙醛法生产无疑具有明显优势，见表5。 表5 不同工艺制备乙酸乙酯经济效益对比 元/t项目乙醛缩合法乙烯加成法酯化法备注单位生产成本5 6 6 单位销售费用单位总成本5 6 6 不含税其中单位折旧单位销售价格5 5 5 不含税单位销售利润单位所得税税率33%单位税后利润年总利润/万元3 总投资/万元12 投资利润率，%静态投资回收期/a注：装置生产能力80 kt/a，年产量按100%负荷计算。乙酸乙酯的销售价格按2007-2009年10月国内市场挂牌平均价。由于乙烯法和乙酸酯化法均按市场价计算原料成本，故计

23、算为亏损，实际生产中一般采用初始原料，成本相应降低。而乙醛法如用初始原料乙烯计算成本，则其成本更低利润更高。6. 讨论和分析（1）工业生产乙酸乙酯的各种方法中，乙醛法、乙烯法和酯化法均为成熟的工艺路线，而酯化法由于其不可避免的缺点终将被淘汰。（2）乙醛法、乙烯法和酯化法生产乙酸乙酯都能得到高质量的乙酸乙酯产品，但酯化法生产产品质量达到优级品的难度相对较大。（3）乙烯法由于其工艺的特点，在同规模装置中其总投资最高。乙醛法总投资最低，故在20世纪70年代起，乙醛法生产乙酸乙酯在全世界得到大的发展。（4）按目前国内市场价格分析，乙醛法生产乙酸乙酯的生产成本最低，依次为乙烯法和酯化法，酯化法的生产成本

24、高很多。所以乙醛法和乙烯法比酯化法更有市场竞争力。（5）由于乙醛法生产乙酸乙酯的总投资最低，装置建设的难度小，建设周期短。（6）在乙烯、乙醛、乙酸作为原料的情况下，建设乙酸乙酯装置，使用乙醛法工艺路线应该是投资少、成本低、质量能得到保证的一个好的选择，但乙醛原料供应要保证。6、确定工艺方案及流程 从产量分析，生产任务要求是10000吨，产量不是太大，乙烯、乙酸直接合成法有利于大规模生产，而且该法对设备要求很高，设备造价高，因此不采用该工艺。从经济上考虑，乙醇脱氢歧化法对催化剂要求高，采用该工艺不经济。最后从技术成熟方面考虑，虽然乙醇脱氢歧化法在国外生产技术已经比较成熟，且可以进行大规模的生产，

25、但在国内实施尚有困难，用乙醛作为原料，转化率和收率都很高，资源利用充分，经济性高，乙醛作原料，反应副产物较少，后提纯处理设备简单，污染小，对设备要求低；选择的苏州工业园区内，依托的乙醛生产厂，能够提供足够的乙醛原料，做到了原料来源的就近性，资源能够合理利用；工业园区内乙醛生产厂拥有制冷设备，对于乙醛生产乙酸乙酯过程中需要的冰盐水能够有效的提供，可以减少设备方面的投资，同时使其制冷设备能够做到充分利用。另外，厂址选择在有生产乙醛厂家的工业园区，综合考虑采用乙醛缩合法。表 主要技术经济指标 项目名称单位数量备注一生产规模万ta1乙酸乙酯、乙缩醛二产品方案1乙酸乙酯万ta1纯度%2乙缩醛万ta纯度%

26、三年操作日天300四主要原材料,燃料用量1乙醛kg /h1406乙醛% 水%五公用动力消耗量1供水(新鲜水)万ta30平均用水量t/h802供电设备容量kW55年耗电量kWH200753供气平均用气量t/H4冷冻平均用冷负荷KW2250六三废排放量1废水M3/H2废气gh3843废渣kgh售于经销商七运输量Ta1运入量万ta管道运输2运出量万ta1槽车运输八全厂定员人601其中：生产工人人482管理人员人12九总占地面积万m2十全厂建筑面积M2十一全厂综合能耗总量（包括二次能源）十二单位产品综合能耗十三工程项目总投资万元1固定资产投资万元23672流动资金万元十四年销售收入万元6576十五成本

27、和费用1年均总成本费用万元41322年均经营成本万元4024十六年均利润总额万元1383十七年均销售税金万元十八财务评价指标%1投资利润率%2投资利税率%3资本净利润率%4投资回收期年35全员劳动生产率万元人6全投资财务内部收益率（税前和税后）%税前内部收益率7全投资财务净现值（税前和税后；需注明i,值）万元税前，i20年十九清偿能力指标人民币借款偿还期（含建设期）年5 厂区布置说明总述 本厂设计位于沂水县经济开发区。本厂设计布置为长方形，长226m，宽156m。北面、西面和南面均为土地，东边为省道，西边不远处有沂河。厂区分为行政区、辅助区、生产区和储罐区四个部分。其中储罐区又分为原料储罐区和

28、产品储罐区两个部分，二者独立布置，且有各自独立的消防车间。生产区布置结构紧凑，充分利用空间，有效减少不同车间之间的连接管道长度。原料储罐区域和产物储罐区域分别放置于生产车间两侧，同样也是为了减少不通车间之间的连接管道长度。 原料储罐区出来的原料通过低温保障车间，可以直接通到合成车间I。由于低温保障车间直接位于原料储罐区和生产区域之间，所以可以减少有保温要求的管道长度。设备检修室布置于精馏车间旁边，靠近精馏车间和三个合成车间，以方便检修设备。此外，生产区域附近有完备的消防准备设施：包括三个消防车间和一个150 m2的消防水池。 整个设计厂区的绿化面积5475.26m2，绿化率达到%。可以调节局部

29、微小气候、美化洁净环境、减小噪音，同时还有隔离作用。最后，这些绿化用地将来还可以在必要时用以做进一步的发展只用。厂区布置分项说明2.2.1行政区 处于安全考虑，行政区靠近厂区入口且位于上风口。在发生储罐泄漏事故或者是生产区域事故时能够保证安全。行政区主要就是半框形的大楼，其中包括食堂、研发中心、行政办公等几个部分。其中食堂位于一楼西边的位置。行政中心位于二楼东边和中间位置，研发中心位于三楼。此外，行政楼正面有很好的绿化布置，包括花坛喷水池和草坪。能够为工作人员提供一个良好的工作环境，行政区域如下图所示：2.2.2辅助区 辅助区域包括倒班宿舍、控制中心、公共工程站和电气工程站。在前面图中均有标注

30、。倒班宿舍位于控制中心的北面，远离生产区域。一方面，倒班宿舍位于全年最高频率风向的上风口，较为安全；另一方面，倒班宿舍远离生产区域和储罐区，能够让倒班休息的工人充分休息。最后，倒班宿舍和行政中心、公用工程站以马路和较宽的绿化带隔开，也能够起到减少噪音的作用。 控制中心位于厂区北面中心位置，和生产区域只隔了一个主干道，而且和主要生产区域用绿化带隔开。 公用工程站包括氮气站和压缩空气站。其中氮气站主要是用以提供开停车及检修时吹扫管路所用的氮气。空气站的压缩空气则是用于设备检修时吹扫管路和设备只用。压缩空气位于全年最多频率风向的上风口用以采集空气。公用工程站和生产区域隔开较远。电气工程站位于厂区的西

31、北方向，紧挨在公共工程旁。而且位于全年最多频率风向的上风口。与储罐区距离较远。电气工程站在厂区西门的旁边，方便电气设备的检修。2.2.3生产区A.精馏车间 精馏车间半露天布置，精馏车间的泵一并布置在车间内，不单独另设泵房，以减少输送的距离。合成车间与精馏车间的距离满足相关的设计规范。精馏车间内的设备包括浮阀精馏塔、填料精馏塔、全凝器、冷凝器、回流罐和再沸器。B.合成车间 合成车间包括三个部分：合成车间I（生产车间）、合成车间II（产物预处理车间）、合成车间III（催化剂生产车间）。合成车间泵全部布置在车间内部，不单独另设泵房，节约了管线。C.设备检修室 维修站位于生产区域的东南方向。有供交通运

32、输的直接通道，方便到工艺装置。维修站外有加工制作的露天场所。设备检修室的具体位置和与其他生产车间和精馏车间的相对位置2.2.4储罐区 储罐区分为原料储罐区和产物储罐区两个部分。两个部分的储罐区均位于下方口。原料储罐区和生产区域距离大于50m，产物储罐区和生产区域的距离大于40m。两部分储罐区域军原理生活区和行政服务区。 原料储罐区有一个体积为670m3的球罐，这是7天的储存量。连带上低温保障的设备，有8m的外径。产物储罐区有三个球罐，容积为1340 m3，这是14天的储存量。每个储罐外径为6m。各个储罐之间的间距为，符合化工企业设计防火规范。此外，标准规定，容积5000m3的液体储罐周围设0.

33、3m高的隔堤进行隔离，减少储罐发生少量泄露事故时的污染范围。由于本例中的容积不大，所以没有另设单独的防护墙。最后，储罐组内设置集水设施，并设置可控制开闭的排水设施。原料储罐区和产品储罐区的北面均设有物料操作平台，供产品供应装卸用，距离罐区15m。操作平台上设置有称重区域，当货运卡车经过时在上面称重，以计量运输量。厂区布置的说明表格1） 区域系数表区域系数表序号指标名称单位数量1厂区占地面积平方米352562建筑占地面积平方米3绿化面积平方米4围墙长度米7465建筑系数%6厂区利用系数%7绿化系数%2） 各区域面积表 各项区域面积名称占地面积（平方米）行政服务中心1632倒班宿舍300控制中心5

34、00公共工程站600电气工程站600原料操作平台原料储罐区消防车间I100低温保障车间300合成车间I238合成车间II合成车间III132精馏车间160消防车间150设备检修室300产物操作平台产物储罐区消防车间II100消防水池150原料区花坛800工艺计算. 物料衡算4.1.1设计任务设计项目：乙醛在催化剂情况下进行缩合生产乙酸乙酯（假定%的乙醛转化为乙酸乙酯）产品名称：乙酸乙酯产品规格：纯度%(质量分数)年生产能力：折算为100%乙酸乙酯9950吨/年4.1.2 乙醛缩合法制备乙酸乙酯步骤 （1）首先在釜中加入5000L乙酸乙酯、160Kg铝粉、50Kg氯化铝、20Kg氯化铁进行混合，

35、加热回流；随后将2000L乙酸乙酯与1000 （2）按每100ml乙醛配9.1g比例的催化剂进入管式反应器进行缩合反应,反应期间通过间接盐水冷却维持反应温度为0,反应停留时间为2 （3）达到平衡状态的混合液通入水洗塔，然后从右侧进料口向塔中加入适量水，搅拌均匀，乙酸乙酯油层由泵抽入精馏塔，塔底残渣另外处理得到氢氧化铝，氢氧化铁等产物。 （4）由分离塔顶部出来的馏出液通入精馏塔进行蒸馏，由精馏塔底部出来的釜液组成有少量的乙酸乙酯与乙醇。精馏塔塔顶蒸出的乙醛作为管式反应器的第二进料。由塔底部出来的乙醇-乙酸乙酯二组分回收处理后作为制造催化剂的原料。（5）精馏塔底部出来的釜液进入精馏塔进一步处理。

36、精馏塔底部残液主要为重组分，由环保环节处理。精馏塔顶部产品为成品乙酸乙酯。4.1.3 物性数据（据化学化工物型数据手册）20物质密度g/cm3沸点相对分子质量g/mol乙酸乙酯77乙醛乙缩醛乙醇铝246727氢氧化铝铁275056氢氧化铁水1100氯化铁319氯化铝178 （1） 每小时生产能力的计算 根据设计任务，乙酸乙酯的年生产能力为9950吨/年（折算为100%乙酸乙酯，下同）全年按300天计，每天24小时连续工作，年工时7200h。每小时的生产能力为：995010007200=1382以上作为物料衡算基准。（2）生产工艺流程图（3）催化剂制取部分物料衡算AL+3C2H5OHAL(C2H

37、5O)3+H2催化剂反应前物料各组分乙酸乙酯铝粉氯化铝氯化铁乙醇140.685kg/h3.565kg/h1.114kg/h0.446kg/h17.59kg/hn乙醇：n铝= 6 mm 故降液管底隙高度设计合理。 5.5.3 安定区与边缘区的确定 1) 入口安定区 塔板上液流的上游部位有狭长的不开孔区，叫入口安定区，其宽度为。此区域不开孔是为了防止因这部位液层较厚而造成倾向性液封，同时也防止气泡窜入降液管。一般取=（50100）mm,精馏段取=70mm,提镏段取=70mm。2） 出口安定区 在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狭长的不开孔区，叫出口安定区，其宽度与入口安定区相同，亦为。这部分不开

38、孔是为了减小因流进降液管的液体中含气泡太多而增加液相在降液管内排气的困难。精馏段取=70mm,提镏段取=70mm。3） 边缘固定区 在塔板边缘有宽度为WC的区域不开孔，这部分用于塔板固定。一般=（2550）mm。精馏段取=40mm,提镏段取=40mm。 D精=D提=1200mm所以查表得：塔板分块数（精馏）=塔板分块数（提馏）=3 工艺要求：孔径精馏段取阀孔动能因子 =10孔速浮阀孔数 取无效区宽度 =0.04m安定区宽度 =0.07m 弓形降液管宽度 开孔区面积 =0.7294m2其中 R=x=0.35mD2000mm,e=362mm浮阀排列方式采用等腰三角形叉排图如下：经过精确绘图，得知，

39、当t=65mm时，阀孔数N实际=117个按N=118重新核算孔速及阀孔动能因数：孔速u0= VS/（ 1/4 d2 N）=5.55 mF0=uo(V,M) =阀孔动能因数变化不大，仍在912范围内。 开孔率 (5%14%,符合要求)故：t=75mm , t=65mm, 阀孔数N实际=117个则每层板上的开孔面积AO =A a = %=0.09089m提留段：取阀孔动能因子 孔速浮阀数 取无效区宽度 0.04m安定区宽度 0.07m弓形降液管宽度 开孔区面积 =0.7294m2其中 0.35由图可得实际浮阀孔数117个阀孔动能因数变化不大，仍在912范围内 开孔率% (5%14%,符合要求)5.

40、5.3.1塔盘流体力学验算a.塔板压降校核5.5.3.2干板压强降a) 精馏段：浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为U0,cU0,c=（V,M）（1/）=5.31m液层阻力 取 液体表面张力数值很小，设计时可以忽略不计气体通过每层塔板的压降P为b) 提馏段：U，0,c=（V,M）（1/）=5.31m液层阻力 取液体表面张力数值很小，设计时可以忽略不计气体通过每层塔板的压降P为5.5.3.3 降液管停留时间液体在降液管内停留时间a) 精馏段：b) 提馏段：故降液管设计合理b. 液泛的校核为了防止塔内发生液泛，降液管高度应大于管内泡沫层高度。即：Hd（HT+hW）Hd=hw+how+hd+hp

41、+hd=(LS/(lwho)2 甲醇-水属于一般物系，取对于浮阀塔0则Hd=hw+how+hd+hp+=+)2+=0.1272m（HT+hW）=+=0.1788m因0.1272m0.1788m， 故本设计中不会出现液泛 5.5.3.4 雾沫夹带综合考虑生产能力和塔板效率，一般应使雾沫夹带量eV限制在10%以下，校核方法常为：控制泛点百分率F1的数值。所谓泛点率指设计负荷与泛点负荷之比的百分数。其经验值为大塔F180%-82%a)精馏段：CF泛点负荷因素由 查表得 K=Ab=AT-2Af=提馏段：CF泛点负荷因素由 查表得 K=A,b=A,T-2A,f= 故本设计中的雾沫夹带量在允许范围之内。对

42、于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%。计算出的泛点率在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足ev0.1kg液/kg(干气)的要求。e. 漏液验算a)精馏段：0.2m3/sVs=b)提馏段： 0.2m3/s3提馏段：操作弹性Vmax=, Vmin=操作弹性=Vmax/ Vmin =3此设计符合要求。5.5.3精馏塔塔高计算人孔方式人孔孔径R=每七块塔板开一个人孔共四个人孔精馏塔的设计参数汇总表类型筛板塔精馏塔材料Q235(内镀0Cr18Ni9)塔板数30进料塔板12全塔设计温度（）100全塔设计压力（atm）1塔高（m）塔径（m）封头形状标准椭圆形封头保温层（mm）50沉降器5.8

43、.1沉降器长期与水接触，容易被腐蚀，故采用不锈钢（0Cr18Ni9）为材料。5.8.2沉降器台数1材料0Cr18Ni9高度6底部直径2上部直径2m精馏塔回流罐（参照化工工艺设计手册选择标准设备）回流罐参数表个数3类型常压平底，平盖容器材料20R公称容积1m3公称直径900mm高度1600mm管口表序号设备底部放料口公称直径（mm）顶部进料口公称直径（mm）蒸汽进口公称直径（mm）凝水出口管径（mm）1催化剂反应釜80： 125：6525251催化剂反应釜80： 125：6525503乙酸乙酯储罐2002004乙醛储罐2002005管式反应器50050050506精馏塔505050507精馏塔5

44、05050508精馏塔50505050动设备选型IH型化工泵输送介质温度为-20105，可输送介质温度为20所选离心泵全部为上海上久泵业制造有限公司的IH型不锈钢化工离心泵。泵的选型一览表序号用途泵型号流量(m3/h)转速(r/min)汽蚀余量(m)扬程(m)轴功率(kw)电机功率（kw）效率%泵外形（长宽高）材料1制催化剂进料50-32-125A290040465190252304钢2乙醛进料50-32-125A290040465190252304钢3管式反应器进催化剂50-32-125A290040465190252304钢4粗乙酸乙酯进精馏塔50-32-12529002343465240

45、340304钢5精馏塔进料泵50-32-12529002343465240340304钢6精馏塔塔顶组分回流泵50-32-1602900333465240292304钢7精馏塔进料泵50-32-12529002343465240340304钢8精馏塔回流泵50-32-1602900333465240292304钢9精馏塔塔顶冷凝水用泵50-32-1602900333465240292304钢10精馏塔塔顶冷凝水用泵50-32-1602900333465240292304钢11精馏塔塔顶冷凝水用泵50-32-1602900333465240292304钢换热器选型5.12在对MTO 的工艺中的换

46、热器的设计和选型中，针对特定的换热任务，确定合适的换热工艺参数，并进行换热费用的优化，再根据国家相应标准规定，进行换热设备的选取和校核。5.12根据乙醛缩合的工艺衡算和工艺物料的要求，掌握物料流量、温度、压力、化学性质、物性参数等特性，并根据物料衡算和热量衡算得出有关设备的负荷、流程中的位置、与流程中其他设备的关系等来明确设计任务，设计换热流程以及选择换热器型式。5.12（1）换热器类型按照换热的方式和原理不同，换热设备分为直接式、蓄热式和间壁式。间壁式换热器又分为夹套式、管式、管壳式和板式。根据MTO 生产工艺的特点，我们选择管壳式换热器，管壳式换热器主要有以下主要形式：固定管板式换热器当冷

47、热流体温差不大时，可采用固定管板式换热器，即两块管板和壳体是连在一起的。特点是结构简单、制造成本低，但由于壳程不易清洗或检修，壳程必须走洁净且不易结垢的流体。当两流体温差较大时，可采用具有膨胀节的壳体。但是不宜用于两流体温差过大（一般要氧气/gg-1二氧化碳/gg-1硬度（CaCO3）/gg-1铁/gg-1铜/gg-1油/gg-19.2针对不同来源的蒸汽冷凝水，采用不同的处理方法：1、 来自保温、伴热及低压蒸汽换热器和再沸器的冷凝水，集中到低压蒸汽闪蒸罐进行闪蒸，经冷凝水碳过滤器过滤后处理后，再进入除氧器。2、除氧器内水的温度要加热到蒸汽的饱和温度，经除氧后送入锅炉给水泵。9.2本分厂锅炉给水

48、主要用于反应器副产蒸汽，锅炉本身不产蒸汽。锅炉所用燃料为再生气中的CO。锅炉水的来源有三个：一是作为热源的蒸汽冷凝水回水，二是从当地水库直接获取，三是由急冷水洗塔分离得到的水9公用物料及能量消耗公用工程综合能耗电/KWht-1冷却水/ tt-1纯水tt-1蒸汽 MPa)/ tt-1冷冻盐水/MJt-1十.清洁生产概述清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。内涵清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。清洁生产从本质上来说，

49、就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。具体措施包括：不断改进设计；使用清洁的能源和原料；采用先进的工艺技术与设备；改善管理；综合利用；从源头削减污染，提高资源利用效率；减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放。清洁生产是实施可持续发展的重要手段。清洁生产的定义包含了两个清洁过程控制：生产全过程和产品周期全过程。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性。对产品而言，清洁生产旨在减少

50、产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。清洁生产思考方法与前不同之处在于：过去考虑对环境的影响时，把注意力集中在污染物产生之后如何处理，以减小对环境的危害，而清洁生产则是要求把污染物消除在它产生之前。根据经济可持续发展对资源和环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标：(1)通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。(2)减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境相融，降低工业活动对人类和环境的风险。 本项目清洁生产分析本项目采用先进的工艺技术，以乙醛为原料合成乙酸乙酯，污染物排放量少，所

51、有的废水、废气均采取了可行的处理方法进行处理，处理后的废水、废气可以达到国家标准规定的排放指标。本项目的大部分固体废物可综合利用，需要进行堆放的废渣中不含有毒有害物质，可以直接堆放。因此本项目符合清洁生产的要求。 清洁生产的措施10.2企业实行清洁生产，在产品设计过程中，一要考虑环境保护，减少资源消耗，实现可持续发展战略；二要考虑商业利益，降低成本、减少潜在的责任风险，提高竞争力。具体做法是，在产品设计之初就注意未来的可修改性，容易升级以及可生产几种产品的基础设计，提供减少固体废物污染的实质性机会。产品设计要达到只需要重新设计一些零件就可更新产品的目的，从而减少固体废物。在产品设计时还应考虑在

52、生产中使用更少的材料或更多的节能成分，优先选择无毒、低毒、少污染的原辅材料替代原有毒性较大的原辅材料，防止原料及产品对人类和环境的危害。10.清洁的生产过程要求企业采用少废、无废的生产工艺技术和高效生产设备；尽量少用、不用有毒有害的原料；减少生产过程中的各种危险因素和有毒有害的中间产品；使用简便、可靠的操作和控制；建立良好的卫生规范(GMP)、卫生标准操作程序(SSOP)和危害分析与关键控制点(HACCP)；组织物料的再循环；建立全面质量管理系统(TQMS)；优化生产组织；进行必要的污染治理，实现清洁、高效的利用和生产。10.材料优化管理是企业实施清洁生产的重要环节。选择材料，评估化学使用，估

53、计生命周期是能提高材料管理的重要方面。企业实施清洁生产，在选择材料时其要关心再使用与可循环性，具有再使用与再循环性的材料可以通过提高环境质量和减少成本获得经济与环境收益；实行合理的材料闭环流动，主要包括原材料和产品的回收处理过程的材料流动、产品使用过程的材料流动和产品制造过程的材料流动。原材料的加工循环是自然资源到成品材料的流动过程以及开采、加工过程中产生的废弃物的回收利用所组成的一个封闭过程。产品制造过程的材料流动，是材料在整个制造系统中的流动过程，以及在此过程中产生的废弃物的回收处理形成的循环过程。制造过程的各个环节直接或间接的影响着材料的消耗。产品使用过程的材料流动是在产品的寿命周期内，

54、产品的使用、维修、保养以及服务等过程和在这些过程中产生的废弃物的回收利用过程。产品的回收过程的材料流动是产品使用后的处理过程，其组成主要包括：可重用的零部件、可再生的零部件、不可再生的废弃物。在材料消耗的四个环节里，都要将废弃物减量化、资源化和无害化，或消灭在生产过程之中，不仅要实现生产过程的无污染或不污染，而且生产出来的产品也没有污染。十一环境影响因子识别 环境影响要素识别、筛选环境要素也称作环境基质，是构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分。分为自然环境要素和人工环境要素。通常指的环境要素是自然环境要素，自然环境要素通常包括水、大气、生物、阳光、岩石、土

55、壤等。环境诸要素是相互联系、相互依赖的，这是诸多环境要素的基本关系，也是认识环境、评价环境、改造环境的基本依据。本厂生产抓住各要素之间相互作用的关系，以水、大气、土壤等为主要研究因素，综合考虑对于生物和人类社会这两个主要因素的影响。 环境影响因子识别、筛选环境因子是指构成环境组成的下一个层次的基本单元。环境因子具有综合性和可调剂性,它包括生物有机体以外所有的环境要素。通常情况下，环境因子分为3 大类:气候类、土壤类和生物类；主要包括：土壤、水分、温度、光照、大气、声音、火和生物因子。对于化工生产来说，考虑最多的是化工生产对于土壤、水分、大气、声音的影响。十二、施工期的环境影响评价 施工期环境空

56、气影响分析施工期间对于环境空气的影响主要是施工扬尘，对附近环境均有一定影响，扬尘主要在拆迁、挖填方、路基施工时产生，空气颗粒物浓度比较高。通过采取相应的工程及管理措施，可降低其对周围环境的不利影响。另外还包括运输、焊接/组装、材料堆放、施工机械作业等工程项目释放出的有毒有害气体。首先设计中我们尽量避免采用在施工过程中会产生有毒、有害气体的建筑材料。有特殊需要时，必需设有符合规定的装置，否则不得在施工现场熔融沥青或者焚烧油毡、油漆以及其他会产生有毒、有害烟尘和恶臭气体的物质。对于柴油打桩机锤要采取防护措施，控制所喷出油污的影响范围。施工期间根据运输情况及天气条件定期清扫、洒水，减少道路二次扬尘。

57、必须加强对现有道路的交通管理，保证施工避开在道路交通高峰时运输材料；对运输建筑材料的车辆加遮盖物，减少散落。对于易飞散的物料采取盖棚等防风遮挡措施，不得裸露堆放；减少施工材料的堆存时间和堆存量，加快物料的周转速度，并进行遮盖或采取洒水措施，防止风吹扬尘污染附近环境。做好建筑材料运输车辆的维修工作和车辆的清洁工作，减少扬尘的污染，做好施工期车辆进出口的地面硬覆盖，减少车辆的带土量。总体上尽量减少对于周边及厂区内环境空气的影响，并在施工期间严格执行各类空气污染物组分及含量测量，根据当地环保部门采取相应措施。 施工期的水环境影响分析工程开挖等产生的裸露地表、施工料场、临时堆场等在雨天经暴雨径流冲刷产

58、生的含泥沙的废水，对建筑施工中产生的泥浆应采用泥浆处理技术，减少泥浆的数量。并妥善处理泥浆水和生产污水，水泵排水抽出的水也要经过沉淀。施工机械产生的含油污水和露天机械被暴雨冲刷后产生的含油废水，施工产生的废水和少量冲洗废水等。这些施工废水在采取相应的处理和回用措施后，不排入清水沟村，减少其对当地河流及地下水水质的影响。未经处理的含油、泥的污水不得直接排人城市排水设施和河流。在初建和施工中应完善边沟、排截污水等排水工程，保持排水畅通。管理好开挖的土石方和废弃物的堆放，临时挡护等水土保持措施应与主体工程同时建设。密封运输，防止材料运输和贮存不当对水体造成污染。做好工场地地表的清洁工作，防止雨天大量

59、泥沙、油污随地表径流失。施工中应采用循环钻孔灌注桩施工方式，使泥浆循环使用，减少泥浆排放量。施工完毕后要及时清理施工现场，挖出的泥浆应运至河道之外，妥善处理，防止对河流水体造成影响。总之施工期间采取各种措施减小对周边水体的影响，节约用水，以减少施工废水的排放量。 施工噪声的影响分析施工期间在280m 范围内机械设备噪音明显，其噪声值超过我国GB1252390建筑施工场界噪声限值标准。因此，建议施工期间做出限定，并对施工机械设备进行必要的减噪防护；禁止在午间12001400 和夜间22000600 进行施工作业。并在施工现场张贴告示，设置投诉电话。选用符合国家有关标准的施工机械和运输车辆，合理设

60、置高噪声设备的地点，同时加强各类施工设备的维护和保养。项目施工期间噪声主要产生于土方开挖、施工机械作业等均会产生噪声。不同施工阶段作业噪声限值由于施工机械数量、构成功能等的随机性,导致了噪声的随机、无规律性,为无组织不连续排放,对靠近工程范围的居民点的日常生活有一定的影响。因此在声环境敏感点路段应尽量避免噪声源强的机械同时作业，以减低噪声对附近居民的不利影响。工地实行围挡封闭施工，围挡高度不低于1.8m。施工期间禁止连续长时间鸣笛，夜间车辆行驶禁止鸣笛。 施工固体废物的影响分析施工期间，施工工地会产生大量渣土（包括拆除旧建筑物的渣土）、地表开挖的表土、建筑垃圾、施工剩余废物料等。弃土、弃渣在堆