5万吨年乙酸乙酯生产工艺设计

宁液工程学院bb设计(论文)题目：5万吨/年乙酸乙酯生产工艺设计 乙酸乙酯是一种重要的化工溶剂。乙酸乙酯在涂料、粘合剂、制药和油墨等领域的应用十分广泛，其合成过程也受到广泛重视。传统的乙酸乙酯合成工艺为酯化法，即乙酸和乙醇在浓硫酸的催化作用下直接合成乙酸乙酯。乙醛缩合法、乙醇脱氢法、醋酸乙烯加成法等是近年来开发的新技术[1],相对于传统的合成工艺，乙醛缩合法、乙醇脱氢法、醋酸乙烯加成法因其热力学上的有利性和经济上的合理性，被许多中外企业所采用。但基于国情及各方面的因素考虑，本论文采用乙醇脱氢法生产乙酸乙酯，并用了ASPEN模拟进行了applicationsofcoatings,adhesives,pharmaceuticalsandinwhichEAwasmadebydirectesterifacidcatalyst.Aldehydecondensation,dehtraditionalsynthesis,thesenewmethodshaveadoptedbymanyChineseanenterprisesbecauseofitsfavorablethermbasedonnationalconditionsandtakingintoconsiderationvariousaouttocalculatethematerialandheaKeyWords:EthylacetateReactiveEthanoldehydroASPENsimulation; 1 1 1 2 32.1产品的性质与用途 32.1.1物化特性 32.1.2主要用途 3 42.2.1国外生产状况及发展动向 42.2.2国内生产状况及发展动向 52.3产品的市场需求预测 72.3.1进出口情况 72.3.2消费现状及发展前景 9 3.1厂址选择原则 3.2选择原因 3.2.1原料来源方便 3.2.2地理位置优越 3.3.2厂址地区的自然条件 3.3.3厂址地区的交通运输条件 3.3.4基础设施建设 3.4.1厂区概况 4.1.1生产规模 4.1.2原料 4.1.3产品规格 4.2工艺设计方案 4.2.1原料路线确定的原则和依据 4.3工艺方案设计及说明 4.3.1流程简介 4.4.1衡算原理 4.5.1衡算原理 4.6典型设备设计及选型 4.6.1换热器计算说明书 4.6.2脱氢缩合反应器参数说明 4.6.3设备一览表 34 5.1.1总平面布置 1、总平面布置原则 5.1.2工厂运输 5.1.3工厂绿化 5.1.4排渣 5.2.1概述 5.2.2工厂给水 5.2.3工厂排水 5.2.4污水处理 5.3供电与电讯 5.3.1供电 5.3.2电信 5.4通风及空气调节 385.4.1通风及空调设置的原则 5.4.2采暖、通风及空调方案 5.6.1机修 5.6.3仪表修理 1项目总论本项目为年产5万吨的乙酸乙酯工厂，利用来自宁波化工园区提供的乙醇来未来的国际化工发展中石油化工的的发展形势不容乐观，有经济效益增长显著减弱，进出口贸易幅度较大，受国际市场价格影响显著,节能减排压力大预计2008年石油化工行业销售收入增长25%,实现利润增长2%~5%,增幅比上年出现较大回落。成本的提高和价格的波动必将使收益相对较低，进行的市场优势和广阔前景乙酸乙酯是一种无毒无害的绿色溶剂，可广泛应用(1)缓解石油化工产业盈利下滑造成的溶剂市场压力；(2)以乙醇为原料，工艺环保价格低廉更能适应未来市场走向；(3)乙酸乙酯作为新型绿色溶剂无毒无害市场前景广阔。溶剂是化学工业，医药食品工业不可或缺的基本原料，是国民经济的重要物质基础，随着国家适应全球一体化所做的战略调整，和国际市场对于健康环保标准日益提高的要求，特别是对生产原材料的环保化要求使得工业化生产稳对于绿色溶剂的需求变得更加迫切。传统的乙酸乙酯生产技术虽然产量定，但污染严重正在逐步被淘汰。而我们采用的乙醇合成法，不但有较高的产率，并且污染低，排放小，凸显了环保竞争力。乙酸乙酯本身作为绿色溶剂所具有的广阔国际市场前景，也为广西打开了国际化工贸易的大门，这些都符合国家的达到经济效益，社会效益和环境效益相统一。大规模生产和高效利用乙酸乙酯，建设采用乙醇脱氢法生产乙酸乙酯的项目具有乐观的前景，该项目将带来丰厚为了满足行业日益增长的对绿色溶剂及原料的需求以及宁波化学工业区自身发展规模以及乙醇的供给量，确定项目生产规模为年产5万吨乙酸乙酯中小本项目选址于宁波市化学工业园区，占地面积约149372m²。厂区分为生活区、行政区、生产区、和储罐区等，由本厂配套完善的电、汽等动力来源，建立有空亚站、变电站、净水站、循环冷却水系统、机修车间、分析化验室、中心控制室、消防站、材料仓库等完善的公用和辅助工程建立了以高压消防水系统和泡沫为主体的完善的消防系统，采取了一系列措施2市场分析乙酸乙酯(ethylacetate)分子式为CH₃COOC₂Hs,无色易挥发液体有水果香味，熔点-83.6℃,沸点77.06℃,相对密度0.9003;微溶于水，易溶于乙醇、沸点70.4℃,与乙醇的共沸混合物的沸点71.8℃,与水和乙醇还可以形成三元乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能，是一种较好的工业溶剂，已被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、在纺织工业中用作清洗剂；在食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作制药醋酸乙酯在制药行业用作溶剂，主要生产维生素E及一些医药中间体。我国是人口大国，到2005年人口已达到13.3亿，人口净增长、人口老龄化问题都将增加对医药品的需求量。同时，随着我国加入世出口量明显增加。2002年传统医药出口形势一路飘红，化学原料药依然是我国医药商品出口的主要品种，产量与出口量快速上升胶粘剂胶粘剂的种类繁多，醋酸乙酯主要用于溶剂型胶粘剂，尤其是聚氨酯类胶粘剂。我国从20世纪50年代开始研制和开发聚氨酯胶粘剂，产量不断增大，2000年国内聚氨酯类胶粘剂的产量约14万t,年均增长率为25%。从未来发展看，我国聚氨酯类胶粘剂的应用领域扩展很快，我国是世界上最大的制鞋国，目前虽有相当部分的制鞋企业以氯丁胶作为胶粘剂，但氯丁胶尽管有初粘性好、可冷粘、价格较便宜等优点，但其不耐增塑剂渗透，必须用苯类有毒溶剂等是其致命弱点，使得氯丁胶已经不适应制鞋工业的发展要求，国外的趋势是逐渐被聚氨酯胶粘剂所代替，欧美等发达国家80%~90%的鞋用胶已经被聚氨酯类胶粘剂占领，国内也呈现这种趋势。近年来，东北、华北和华中等内地的鞋厂也开始使用，并有不断扩大的势头。另外，聚氨酯胶在建筑、高速公路、飞机跑道嵌缝材料、高层建筑玻璃密封材料等方面的应用也在不断增长。涂料醋酸乙酯主要用于高档溶剂型涂料，如聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、丙烯酸酯涂料、乙烯基涂料等。我国的醋酸酯涂料是20世纪90年代以后才迅速发展起来的，不仅增长速度快，并且在涂料总产量中所占的比例也不断上升。2000年聚氨酯涂料产量达到8.2万t(固含量以上),已经成为国内重要的涂料品种。此外，环氧树脂涂料、丙烯酸酯等涂料也消费一些醋酸乙酯，但与发达国家相比，国内醋酸乙酯在涂料方面的应用还比较落后。从发达国家的消费情况来看，醋酸乙酯在涂料中作为溶剂应用已经相当广泛，如美国市场醋酸乙酯在涂料中的消耗占60%以上，而我国仅占18%。近年来，我国涂料行业迅猛发展，许多国外著名的涂料生产商采取独资或合资的方式在我国建厂生产高档涂料。随着我国经济高速发展，尤其是建筑和汽车业快速发展，对高档涂料需求日益增加，将极大促进对醋酸乙酯的需求。近年来，世界乙酸乙酯的生产能力不断增加。2001年全球乙酸乙酯的生产能力只有125.0万吨，2006年生产能力增加到222.0万吨，2008年生产能力增加到约300.0万吨，同比增长约15.4%。其中北美地区的生产能力为26.6万吨/年，约占世界乙酸乙酯总生产能力的8.89%;中南美地区的生产能力为12.0万吨/年，约占总生产能力的4.0%:西欧地区的生产能力为35.0万吨/年，约占总生产能力的11.7%,亚太地区的生产能力为215.4万吨/年，约占总生产能力的71.8%;世界其他国家和地区的生产能力为11.0万吨/年，约占总生产能力的3.7%。2010年醋酸乙酯的产能分布见图2-13。,图2-12010年世界醋酸乙酯产能分布目前，世界乙酸乙酯的总消费量约为200.0万吨，消费主要集中在西欧、美国和亚洲地区，其中亚洲地区的消费又主要集中在日本、中国及东南亚国家。国外乙酸乙酯的消费结构与我国有所不同，美国和欧洲国家乙酸乙酯最大的应用领域是涂料，其中美国的涂料方面的消费量约占总消费量的60%,欧洲在涂料行业的消费量约占总消费量50%。日本主要应用在涂料、油墨方面，分别约占总消费量的40%和30%。而我国主要应用于涂料、粘合剂和制药领域。预计到2012年全世界醋酸乙酯的总需求量将达到约250.0万吨近年来，随着我国化学工业和医药工业的快速发展，乙酸乙酯的生产发展很快。2003年生产能力只有54.0万吨，2006年增加到90.0万吨，2008年进一步增加到约150.0万吨，2003-2008年产能的年均增长率达到约10.8%。主要的生产厂家有江苏索普(集团)公司(生产能力为20.0万吨/年)、山东金沂蒙集团公司(生产能力为18.0万吨/年)、广东江门谦信化工发展公司(生产能力为10.0万吨/年)、上海吴泾化工有限公司(生产能力为20.0万吨/年)、扬子江乙酰化工有限公司(生产能力为10.0万/年)、江西南昌赣江溶剂厂(生产能力为8.0万吨/年)、广东顺德集团公司(生产能力为4.5万吨/年)、天津冠达集团公司(生产能力为3.5万吨/年)、上海石油化工公司(生产能力为2.1万吨/年)、上海试剂有限公司(生产能力为2.0万吨/年)、成都有机化工厂(生产能力为2.0万吨/年)、浙江建德建业有机化工有限公司(生产能力为1.2万吨/年)、江苏三木集团公司(生产能力为1.0万吨/年)、河北石家庄新宇三阳江阴百川化学工业有限公司(生产能力为3.0万吨/年)、吉林燃料乙醇有限公司中采用乙醇脱氢法的生产能力约占总生产能力的12.0%,采用乙醛缩合法的约占1.4%,采用醋酸酯化法的占86.6%。江苏索普(集团)公司是目前我国最大的醋酸乙酯生产企业，生产能力为20.0万吨/年，约占国内总生产能力的13.3%,与醋酸产品实现了上下游一体化，产品竞争力较强，80%的醋酸乙酯用于出口。今后几年，我国仍有多套新建或扩建乙酸乙酯装置将建成投产，主要包括江苏金茂源生物化工有限责任公司拟建的10万吨/年装置，广西崇左市凯源酒业化工有限公司拟建的8.0万吨/年生产装置，兖矿集团拟建的10万吨/计到2012年，我国乙酸乙酯的总生产能力将达到约195.0万吨。随着生产能力的不断增加，我国乙酸乙酯的产量也不断增加。2003年我国乙酸乙酯的产量只有34.2万吨，2006年增加到63.0万吨，2008年尽管受到世界金融危机的影响，但是由于2007年新增的产能发挥作用，产量仍达到约约95.0万吨，同比增长约33.8%。目前国内大型醋酸乙酯企业均采用酯化法技术，主要生产厂家生产厂家名称地址生产能力(万吨/年)美国塞拉尼斯公司得克萨斯州潘帕美国伊斯曼化学公司得克萨斯州朗维尤美国Solution公司马萨诸塞巴西罗地亚公司帕利尼涯墨西哥塞拉尼斯公司卡格来吉拉英国BP化学公司赫尔西班牙Ercros公司塔拉戈纳瑞典Sweask乙醇化学公司多姆斯乔日本昭和电工公司南阳日本千叶公司市原日本协和发酵公司四日市印度Laxmi有机工业公司马哈德印度Jubilant有机合成公司加劳拉尼蜡韩国三星/BP公司蔚山韩国国际酯类公司蔚山新加坡塞拉尼斯公司裕廊岛印尼昭和酯类公司梅拉克南非萨索尔公司司赛库达表2-2我国醋酸乙酯主要生产企业情况[24]产能(万吨/年)江苏索普集团山东金沂蒙集团公司广东江门谦信化工发展公司广东顺德顺冠集团公司气体溶剂有限公司上海吴泾化工有限公司扬子江乙酰化工有限公司江西南昌赣江溶剂厂广东顺德集团公司天津冠达集团公司上海石油化工公司上海试剂有限公司成都有机化工厂浙江建德建业有机化工有限公司江苏三木集团公司配套建设或拟建乙酸乙酯生产装置，主要有山东海化股份有限公司拟采用Davy公司技术，新建10.0万吨/年生产装置(近期已经建成投产),吉林燃料乙醇有限广西新火石化公司拟建30.0万吨/年装置，第一期10.0万吨/年已经于2007年4月13日开工。上海吴泾化工有限公司拟将现有生产能力扩建到15万吨/年，长春天裕生物工程公司将建5.0万吨/年生产装置，预计到2010年，我国乙酸乙酯随着生产能力的不断增加，我国醋酸乙酯的产量也不断增加。2001年我国醋酸乙酯的产量只有17.9万吨，2006年进一步增加到63.0万吨，比2005年增长约22.19%,2001-2006年产量的年均增长率高达15.09%。乙酸乙酯的净出口量为10.0万吨，约占国内总产量的15.87%。2008年净出口量达到18.28万吨，同比增长41.27%。近两年，我国乙酸乙酯的进口量逐年减少，2006年进口量为0.96万吨，2008年下降到0.11万吨，同比下降约吨，同比增长34.23%。2009年上半年出口量为8.73万吨，同比增长0.23%。2010年我国醋酸乙酯出口到30多个国家和地区，其中对亚洲国家的出口量约占总出口量的93%,其中对韩国的出口量为3.23万吨，约占总出口量的29.6%,其次是中国台湾，出口量为1.89万吨，约占总出口量的17.2%;再次是日本，出口量为1.66万吨，约占总出口量的15.1%。我国醋酸乙酯出口主要集中在江苏、山东和广东3省，2006年出口量分别为6.1万吨、2.1万吨和1.53万吨，合计出口量占出口总量的88.78%,其他省份出口量仅为1.21万吨。主要出口企业有江苏索普、山东金沂蒙、广东江门谦信化工发企业。2003年以前，我国醋酸乙酯的进口价格变化不大，基本上维持在520-550美元/吨，2004年以后进口价格开始上涨，2004年价格为653.2美元/吨，2006年上涨到841.4美元/吨，比2005年上涨7.60%。出口价格近几年也不断上涨。2003年出口价格为573.8美元/吨，2004年上涨到757.3美元/吨，2006年上涨到798.6美元/吨。2008年进一步上涨到905.7美元/吨。我国醋酸乙酯的进出口情况以及2009年的出口情况分别见表2-3和表2-4。年份(万吨)(美元/吨)出口量(万吨)出口单价(美元/吨)2007(1—7月)国家/地区出口量(万吨)所占比例(%)出口金额(万美元)韩国中国台湾日本新加坡菲律宾阿拉伯联合酋长国越南泰国其他国家和地区近年来，随着我国经济的快速增长，涂料、油墨、粘合剂等产品需求大幅提升，从而拉动醋酸乙酯的消费稳步增长。1997年我国醋酸乙酯的表观消费量只有10.50万吨，2001年增加到22.79万吨，2006年进一步增加到53.02万吨，比2005年增长约5.91%,2007年增加到580.6万吨，2009年进一步增加到821.1万吨，同比增长约5.91%,2004-2009年表观消费量的年均增长率约为13.71%,近年来我国醋酸乙酯的供需情况见表2-5。表2-5近年来我国酷酸乙酯的供需情况单位：万吨/年年份生产能力产量出口量产品主要用于生产涂料、制药和粘合剂，2008年我国醋酸乙酯消费结构为：制药行业对乙酸乙酯的需求量约占总需求量的30.0%,涂料约占35.0%,粘合剂约占20.0%,油墨约占10.0%,其他产品约占5.0%。预计到2012年，我国乙酸乙酯的总需求量将达到约90.0万吨，供大于求，届时消费结构将有所变化，其中在制药和粘合剂行业消费的比例将会有所下降，随着新型高档涂料的不断发展，预计涂料行业对醋酸乙酯的需求量将会有较大幅度的增加；随着电子、通讯行业的发展，油墨方面的需求量也将有所上升。另外，随着醋酸乙酯新用途3厂址的选择及布置(1)厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求；(2)厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区；(3)厂址应靠近水量充足、水质良好的水源地；(4)厂址应尽可能靠近原有交通线(水运、铁路、公路),即交通运输便(5)厂址地区应具有热、电的供应；(6)选址时注意节约用地，不占用或少占用良田。厂区的大小、形状和其(7)选址得注意当地自然环境条件，并对工厂投产后可能造成的环境影响(8)厂址应避开低于洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段；(9)厂址附近应建立生产污水和生活污水的处理装(10)厂址应不妨碍或不破坏农业水利工程，就尽量避免拆迁。我厂主要生产经营乙醇下游产品乙酸乙酯(EA),本工厂的主要原料系浓度95%的工业酒精。。我厂所用原料均来白园区内或园区周边地区，大大降低宁波位于东经120度55分至122度16分，北纬28度51分至30度33分。地处我国海岸线中段，浙江绍兴平原东端，东有舟山群岛为天然屏障，北濒杭州湾，西接绍兴市，南临三门湾，并与台州的三门、天台相连。宁波属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，年平均气温16.2摄氏度，全市无霜期一般为230天至240天，年平均降水量为1300毫米至1400毫米。宁波铁路、公路、水运、航空和管道五种运输方式齐全，作为国家大型港口的宁波港设备先进，运力充足，不但担负起宁波水路运输的重任，更成为浙江省乃至华东区域海运的重要集散地。宁波栎社国际机场不仅有发往全国各大城市的航班，更包括发往海外许多城市的航班。宁波化工园区是宁波市唯一的化学工业专业园区，位于杭州湾南岸，宁波镇海区西北侧辽阔的海涂上，镇海区位置优势得天独厚，辖区内的镇海港是中国大陆第二大港宁波舟山港重要组成，拥有5万吨级液体化工专用泊位，是我国最大的液体化工码头之一。运网络。铁路、公路四通八达，沪杭甬高速公路使宁波到上海仅3个小时车程，已建设的杭州湾跨海大桥将使宁波进入2小时交通圈，从黑龙江同江到海南三社国际机场已开通宁波到香港、泰国、日本以及经澳门至台北、高雄、至国内其他城市等30多条航线。宁波拥有得天独厚的天然深水良港，自古以来是中国对外贸易的重要港口。宁波港位于浙江东海岸，包括北仑、宁波、镇海、大榭、穿山五个港区，是对外贸易的重要港口和海运中转枢纽，世界重要港口。现在的宁波港，已与世界500多个港口有贸易运输往来，2001年全港货物吞吐量达1.285亿吨，名列中国大陆港口第二位，位居世界港口20强，集装箱吞吐量121万标箱。宁波港是设成为进出口铁矿中转、国际集装箱远洋中转、大型煤炭、原油、成品油、液宁波是浙江省重要工业基地，也是粮、棉、油经济特产、水产品的重要基地。拥有以服装、纺织、机械为代表的传统工业和以石化、钢铁、电力、造纸等为代表的临港型大工业体系。宁波农村是农业产业化、农业工业化程度比较高的综合经济区。当今的宁波是一个港口设施比较先进、工业门类比较齐全、由于国际市场DMC供不应求，故本厂产品涉及出口，将有利于增长国家关税收入和外汇储备。同时，本厂所需生产、运输技术员工和大量销售、外贸人才可解决一部分社会就业压力。另外本厂的生产工艺符合绿色环保概念，对周2006年3月份，经浙江省人民政府批准，正式成为省级开发区。宁波化工区位于经济发达的长江三角洲南翼，宁波镇海区西北侧辽阔的海涂上，规划面积优越，同时园区提供"九通一平",配套设施齐全。目前化工区已开发面积为6.5平方公里，现有镇海炼化，韩国LG甬兴、中金石化有限公司、杭州湾腈纶、中化进出口公司等70多家企业落户园区。按照宁波化工区总体规划(2002-2020),园区重点发展以炼油及乙烯为龙头的石化源头产业、合成材料产业、高分子产品产业和精细化工产业。已建的80万吨乙烯项目，为整个化工区的发展提供丰园区地处著名的宁波港。宁波港位于浙江东海岸，包括北仑、宁波、镇宁波港作为中国大陆重点开发建设的四大国际深水中转港之一，在区位、航道水深、岸线资源、陆域依托、发展潜力等方面具有较大优势。其共有生产性泊位311座，其中万吨级以上深水泊位64座(5至25万吨级的特大型深水泊位33座),是中国超大型船舶最大集散港和全球为数不多的远洋运输节点港。2007年宁波港货物吞吐量突破3.45亿吨，同比增长11.5%,居中国大陆港口第二位，名列全球第四：集装箱吞吐量超935万标准箱，同比增长32.3%,集装箱吞吐量排名居中国大陆港口第四、世界港口第十一位。2006年，宁球100多个国家和地区的600多个港口有贸易往来，形成了覆盖全球的集疏运网络。2007年宁波港集团完成营业收入53亿元，同比增长18.02%;实现利润同比增长38.7%,主要经济指标处于全国港口领先水平。此外，园区水陆交通便捷，四通八达，329国道、世纪大道、舟山联岛大桥等贯通全区，随着铁路园区水陆交通便捷、四通八达，区域优势明显。园区距宁波市区仅14公里，距东方深水良港北仑港仅24公里，紧邻中国最大的液体化工码头。329国道、未来沿海快速大道、世纪大道、舟山群岛大桥等贯通全区，随着杭州湾跨海大桥的建成和铁路专用线的建设，将大大拉近宁波化工区与整个长江三角洲的距离。宁波化工区位于宁波镇海区西北侧，属亚热带季风气候，冬夏季风交替明显，气候温和湿润，全区无霜期一般为230天至240天，四季分明，雨量充沛。风况：常风向西北，频率13.4%;次常风向东北，频率11.0%;冬季常风向年平均大于(包括)6级风天数32天，大于(包括)7级风天数15天，大于(包括)8级风天数6天。降水及降水特征：本地区雨量充沛，年平均降雨日数158天。每年5~6月为梅雨季节，7~10月有台风带来的暴雨，9月份雨量占全年的25%,冬季降雨量较少。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毫米的降水天数为11天。气温：多年平均气温16.3℃,极端最高气温39.9℃,极端最低气温-10℃,最高月平均气温28.1℃(7月),最低月平均气温4.3℃(1月)。潮流：甬江潮流顺河道而流，流速一般大潮涨、落流为1~2节，如遇甬江波浪：宁波镇海港区均系内江，无浪。北仑港区四周有舟山群岛环保为天宁波化工区得天独厚的交通运输优势，为园区的发展提供了十分优越的条件。园区形成以海运、铁路、公路为主导的完整的交通网络，四通八达，快捷便利。各种化工原料和产成品均可通过船舶、铁路专用线、公路和管道送进和输出区内外。企业可能根据原料的供应情况和产品的销售情况，选择最经济合公路：宁波市公路通车总程5200公里，其中高速公路188公里。全市城乡以高速公路、国道、省道为骨架，向四周形成交通网。进出市区的通道和主要干线公路，全部达到一级以上。连接宁波与上海的杭州湾跨海大桥已于6月8北翼之间的距离，化工区通过大桥至上海仅一个半小时车程。329国道经过宁波化工区，规划中的全国沿海大通道和宁波世纪大道贯穿园区，公路交通十分港口：宁波港是一个多功能、综合性的现代化深水大港。现有500吨级以上生产泊位134座，其中万吨级以上深水泊位35座。最大的有25万吨级原油码头，20万吨级(可兼靠30万吨船)的卸矿码头，第六代国际集装箱专用泊位以及5万吨级液体化工专用泊位，已与世界上90个国家和地区的560多个港口通航。2002年宁波港货物吞吐量超过1.53亿吨，仅次于上海港，居中国大陆宁波港区内的全国最大的5万吨级液体化工码头，具有300万吨/年的液体化工原料和产品的吞吐能力，拥有大小储罐106座、总容量达40万立方米，铁路：宁波至杭州的萧甬铁路衔接浙赣、沪杭等线，其宁波段的复线改造工程已于2001年完工。另有宁波至镇海港区和镇海炼化的洪镇支线、宁波至北仑港区铁路支线。年通过能力达1000万吨。机场已开辟宁波至日本、韩国、泰国、香港、澳门及经澳门至台北、高雄和宁波至国内其它城市等38条航线。宁波化学工业区现有完善的基础设施配套。目前已具备了“九通一平”的条件，“九通”主要包括道路、供电、供水(工业用水，生活用水)、供热、(1)供电工程(2)供水工程工业用水一期30000t/d,二期300000t/d;生活用水10000t/d(3)供热工程一期形成3×130t/h次高压循环流化床锅炉、1×25MW抽凝式汽轮发电机组、1×12MW背压式发电机组等三炉二机(已运行),可供1.3-4.1Mpa蒸汽；二期形成6×130t/h次高压循环流化床锅炉、2×25MW抽凝式汽轮发电机组、2×12MW背压式发电机组等六炉四机(6)通信：电缆：敷设有电话电缆和宽带电缆邮政：邮政等快递业务覆盖全区(7)危险废物处理：日焚烧处理化工废渣10吨的高温焚烧炉；日处理10吨废有(8)消防配备抢险救援车，重型水罐车，进口泡沫车，大型水罐车(21吨),泡沫、(9)应急指挥中心：监控系统涵盖化工区仓储区、管廊和大企业的自备罐区等，承担公安、消防、环保、抢救、防汛防台和危险源监控等方面的协调管理工作(10)仓储和管廊：中间罐区正在建设中，化工物料传输管道正在建设中。厂区位于浙江省宁波市镇海区化学工业园区，本项目拟定厂区地形为矩其中南北方向长为150m,东西方向宽为100m,总面积约15000m²。厂区分为厂前区、生产辅助区、生产区和储罐区。厂前区位于厂区西北侧，为常年主导风向西北风的上风向。主要建筑包括行政楼、食堂、停车场、宿舍等，职工宿厂前区北面是生产辅助区。生产辅助区主要包括中心控制楼、化验中心、维修车间、材料仓库和水处理车间等。生产区和储罐区主要位于整个厂区的东主要有四大部分：乙醇储罐区，反应车间，分离车间和产品罐区。95%乙醇直接通过管道输送至厂区，在乙醇储罐区存放。反应车间由两层组成，其中安放了脱氢反应器和加氢反应器及其辅助设备。反应车间的南侧集中布置分离车间，其中包括闪蒸罐一个，精馏塔五个及其配套的辅助设备。燃料煤堆场和蒸汽锅炉房位于反应车间东面，分离车间的北面，靠近大量耗用蒸汽的精馏工段。产品灌区位于厂区的最南而，其中包括了氢气球罐，乙酸乙酯储罐和副产物无苯各车间最大可能的采用露天布置，闪蒸塔、精馏塔、储罐等均布置在露天场所，减少了建设投资，便于改扩建。其余厂房多采用单层结构，设计要求满厂区设有四个出口，两扇主门一南一北，东侧开两扇侧门，厂内10米宽的此外，本项日根据当地自然条件，工厂生产特点并结合全厂总平面布置进行绿化设计，厂区绿化面积超过20%。厂前区和生产辅助区为重点绿化、美化区，设置花坛，种植花卉，辅以草坪。沿工厂围墙四周、道路两侧及厂内适当的地点种植乔木、灌木、绿篱，为职工生产和生活创造良好的环境条件，以达到净化空气，保护环境，有益于人体健康的目的。绿化既要保护环境，防止污染，美化厂容，又不应妨碍生产操作，物料运输及防火要求。我们采用的植物主要以绿色木本植物为主，能够达到一个良好的降低空气污染的效果。4工艺设计方案工艺设计主要说明本设计生产乙酸乙酯的具体情况，主要包括生产流程概述、工艺流程说明、工艺特色介绍以及物料衡算书、热量衡算书。本设计拟建产量为5万吨/年的乙酸乙酯厂以满足行业日益增长的对绿色溶剂及原料的需求本设计中的原料为95%工业乙醇。本设计中的产品为乙酸乙酯。其规格组成如表4-1。指标指标名称优等品一等品合格品色度(铂-钴色号),号≤密度，g/cm²乙酸乙酯，%≥水份，%≤酸度(以CH₂COOH计),%≤蒸发残渣，%乙酸乙酯的合成路线主要有四种，即乙醇乙酸酯化法(其中包括了乙酸乙醇直接酯化法和反应精馏法),乙醛缩合法，乙醇脱氢法，乙烯和乙酸直接加成法。应当说，乙醇乙酸酯化法在乙酸乙酯的合成中依然占有相当大的比例，尤其是在美国等国家，在国内多数企业也依然采用乙酸酯化法；德国、日本等国有多套乙醛直接缩合生成乙酸乙酯的装置；乙醇脱氢法与乙烯和乙酸直接加成法在其中所占的比例较小，技术有待成熟。下面简单介绍四种方法的优势与缺(1)乙醇乙酸酯化法常用的工艺是用浓硫酸作催化剂的均相催化反应精馏，该工艺是目前国内广泛采用的生产工艺，浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价廉等优点，而且溶于反应物料中，是均相催化反应，反应均匀，因而在全塔内都能进行催化反优点可以使反应精馏生产装置大型化。用浓硫酸缺点，即硫酸严重腐蚀设备，其强氧化性引起磺化、碳化或聚合等副反应，产品纯度低，后处理进程复杂，三废量大。另一种酯化的工艺是催化精馏法，它采用固体酸作催化剂，属非均相反应精馏。在酯化合成方面，已经开发出的固体催化剂有沸石分子筛、离子交换树脂、金属硫酸盐、固体超强酸等，具有产物纯度高，反应选择性强，酯收率高，反应条件温和，副产物较少等优点。但催化精馏法不容易实现工业化和大型化的困难，在于催化精馏属非均相催化反应精馏过程，机理较复杂，目前理论还不能很好地解释这一过程，在国际上还(2)乙醛缩合法反应式：2CH₃CHO———→CH,C化剂为乙醇铝、氯化铝及氯化锌等，反应温度为0~10oC。其生产工艺是将乙醛、乙醇铝催化剂及助催化剂连续送入反应器，反应液经蒸发浓缩后，再经三塔精馏，获得纯度99.8%以上的乙酸乙酯产品。乙醛缩合法优点在于反应是在常压低温下进行，转化率和收率高，对设备要求不高，生产成本较酯化法低；缺点乙醛缩合法在欧洲和日本是生产乙酸乙酯的主流生产方法，在我国工业性乙酯生产装置都是建在有乙醛生产的厂内。在冰醋酸价格高的地方，该法有很强的竞争优势。该法在国外已经大型化，在国内尚有催化剂和工程上的问题没解决，有待突破。该法的产品只能用于化工原料，不能用于食用香料，这是因(3)乙烯加成法随着化学化工产业的迅速发展，炼油技术的不断提高，乙烯已经成为一种原料利用合理，来源广泛，价格低廉，生产成本较低，且对合成乙酸乙酯具有较高的产率与选择性，既是一种原子经济型反应，又是一种环境友好型反缺点是此催化体系对设备腐蚀严重，投资成本高。该工艺采用的催化剂主要有液体无机酸和有机磺酸类、分子筛类和杂多酸类催化剂。同时该工艺依赖于石化工业，需要有大量的乙烯资源，只能在乙烯和乙酸资源相对比较丰富而廉价的地区才可以考虑。石油价格的不断上涨，造成该工艺的劣势更加凸现，在中国这样自身石油储量及产量不高需要大量进口石油的国家，如果盲目发展这一(4)乙醇脱氢法以乙醇为原料生产乙酸乙酯，传统工艺必须经过乙醇氧化脱氢为乙醛、乙醛氧化成乙酸、乙酸与乙醇酯化3个工段才能完成。乙醇脱氢法则只用乙醇一种原料，经过单一催化剂脱氢后直接得到乙酸乙酯，因此，这种方法也简称一步法，以区别于传统的三工段工艺。乙醇脱氢法总反应实际上也是经过3个步20世纪90年代初清华大学化学系首先对此工艺进行研究，开发出催化剂Cu/ZnO/Al₂O₃ZrO₂,并获得了国家专利。1996年西南化工研究院也开始进行乙醇脱氢法生产乙酸乙酯的研究，目前还在进行工业试验，取得了不小的进英国Kvaerner工程公司于20世纪90年代研究乙醇脱氢法生产乙酸乙酯，同时该工艺的关键问题在于催化剂，根据反应历程，产物中有中间产物乙醛与乙酸，另外还有副产物乙烯、丙酮、丁酮、2-丁醇等。由于氢气对平及降低副反应要求，单程转化率只能控制在60%~70%。该工艺反应工段，但分脱氢法反应特点是：反应温和，各种反应条件变化弹性很大，工艺简单，容易(1)生产成本低，在没有甲醇法乙酸生产的地区，价格优势很大；(2)每吨乙酯副产氢气509m3,适用于氢气有用场合；(3)基本无腐蚀和三废排放，副产物可用于生产无苯提案那水溶剂(香蕉水)。(1)产品质量不如酯化法，虽然可以达到国标，但若丁酮等杂质难以得到完全(2)催化剂在使用前需要还原，停车后须用氮气保护避免氧化，因此只适用于大规模连续生产，经济规模在5000ta以上；(3)技术较复杂，尚未成熟。4.3工艺方案设计及说明(1)气化选用化工园区及周边生产的95%乙醇，用泵进行加压至反应压力(0.8MPa)之后，加热气化成蒸汽，并继续加热至反应温度(240℃)。(2)脱氢缩合过热乙醇蒸汽进入列管式固定床反应器，乙醇在Cu-Zn-Zr-Al-O多功能催化剂表面完成脱氢生成乙醛，再与乙醇缩合生成乙酸乙酯两步反应，并有乙丙酮、丁酮等副产物产生。为了便于分离产品，查阅相关文献后，我们选择了240℃作为反应温度，单程转化率为50%。附CAD流程图。图4-1为Aspen图4-1Aspenplus流程模拟截图tt升n☆o(3)加氢脱氢缩合之后的混合气成分较复杂，在选择了合适的反应条件之后，可以保证除乙醛外的副产物控制在极少的量。为了减少分离的难度，并提高乙醇的总转化率，我们增加了加氢工段。利用前一工段产生的氢气，将乙醛以及其他极少量的羰基化合物(丙酮、丁酮等)加氢还原成醇类，降低了丙酮、丁酮等产物对产品质量的影响，并且由于减少了乙醛这个含量极大的副产物，有利于(4)闪蒸将反应工段出来的混合气换热冷凝，并换热至过冷液状态后，利用剩余的压力进行闪蒸，将氢气分离出去，但由于氢气量较大和乙酸乙酯的挥发性较强(5)膜分离由于闪蒸得到的氢气含有大量的乙酸乙酯及水和乙醇，需要对氢气进行净化，同时回收随氢气蒸出的产品。由于氢气分子的尺寸与乙酸乙酯、乙醇、水氢气进入压缩车间压缩装罐出售。其余物质冷却后进入精馏工段，与前一闪蒸(6)萃取精馏通过闪蒸和膜分离，得到了含有乙酸乙酯、乙醇、水的混合体系(其他极少量的醇类与酯类基本不影响产品的质量，故这里不再讨论),该三元混合体系-水),这是所有乙酸乙酯合成方法中都会碰到的一个分离难题。我们根据相关的专利和文献，决定采用丙三醇作为萃取剂的萃取精馏进行产品的精制。精馏①进入主萃取精馏塔，目的是得到符合标准的产品乙酸乙酯，在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇，在精馏塔塔顶可以得到99%(mol)的高纯度乙酸乙酯，塔②进入辅助精馏塔，在塔顶得到乙酸乙酯、乙醇、水的混合物，基本做到了乙③进入副萃取精馏塔，目的是除去辅助精馏塔塔顶产物中的水，同样在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇，在塔顶得到提浓后的乙酸乙酯、乙醇、水混合物，塔④副萃取精馏塔塔顶产物进入乙醇回收塔，在塔釜得到乙醇与水的共沸物，返回反应工段，塔顶得到含有较高浓度乙酸乙酯和乙醇的水溶液，由于总量已较小，该混合物不再进行分离，而是作为无苯天那水溶液(香蕉水)的粗原料出⑤主副萃取精馏塔得到的含丙三醇与水的混合液，在丙三醇回收塔中进行减压蒸馏，由于丙三醇与水的相对挥发度甚大，极易在塔顶把其中的水分及其他易挥发杂质蒸出，塔釜得到高浓度的丙三醇，可以返回前一工段用于萃取精馏。物料衡算它是指进入一个装置(或设备)的主物料的量(包括损失量)和对一般体系，均可表示为：输入量=输出量+积累量对于有化学反应的系统，可表示为：物料输入量=物料输出量一生产量+物当系统处于稳定状态时为：物料输入量=物料输出量表4-2反应工段物料平衡状况TemperatureCPressurebar00000000000000000000000000表4-3分离工段物料衡算TemperatureC000000000000I000000000000000011TemperatureC1100000000000000000000000000表4-4总物料平衡图TemperatureC000EnthalpyMMkcal/hr000000000000000000000011000000000000000000000011TemperatureC111001MoleFlowkmol/hr00000000000000000000010000000000000000000000000000000100000000ZQλ=ZQa+ZQ,即，输入=输出+损失对于单元设备的热量衡算，热平衡方程可以写成下面形式Q₂:由加热剂或冷凝剂传递给设备和物料的热量Q₃:过程的各种热效应(如反应热，溶解热)Q₄:各股物料带出设备的热量Qs:消耗在加热设备上的热量Q₆:设备向外界环境散失的热量表4-5T-1主萃取塔热量衡算TemperatureC0010Condenser:-0.7102372Reboiler:1.76183199表4-6T-2分离塔热量衡算TemperatureC01)Condenser:-0.7390313表4-7T-3第二萃取塔热量衡算TemperatureC1010表4-8T-4甘油回收塔热量衡算W10Condenser:-0.269781R表4-9T-5副产品塔热量衡算TemperatureC110Condenser:-0.5340026Reboiler:设计一换热器，将质量流量为1740.57205kg/h,气相占0.670的95%(mass)共沸乙醇用回收塔塔釜出来的甘油的热量加热至饱和气相却到255.04℃根据乙酸乙酯生产过程中，流量大，换热介质清洁等特点，设计选用管壳式换热器。管壳式换热器主要有固定管板式换热器、U型管壳式换热器、浮头表1物性表定性温度物理常数(在定性温度)②初设总传热系数④计算所需传热面积A,确定换热器参数d₀=0.025m;管内径d,=0.02m;⑤对总传热系数进行校核I.计算传热膜系数对于管程：对壳程：取换热器列管中心距t=32mm流体通过管间最大截面积为：设管壁的粗糙度为0.1mm,则所以F=1.4,Np=4挡板数A=h(D-nd₀)=0.15(0.325-7×0.025)=0管程和壳程压强降均符合题设要求因此从以上计算结果可以选出换热器型号为：Fg325IV-2.5-6.4本厂主反应设备即列管式固定床反应器可分为三催化剂段、气体段。反应器内径为1.8米，反应器壁厚0.006米属低压反应器。反应器的催化剂段由606根不锈钢管组成。取不锈钢管长度为3米，列管尺寸为外径45毫米，壁厚2.5毫米，反应中上层气体段与下层气体段均为0.95米。反应器总高为4.9米。反应器进、出料管外管径273毫米，壁厚10毫米。附名称编号规格数量备注原料储罐3换热器BEM1200-380.6-4.5/25-2预热原料原料加热器2加热至反应温度加氢反应器脱氢反应器1出料气体换热器2废热利用闪蒸罐1第一萃取精馏塔第一萃取精馏塔冷凝器AFS-800-11/1-25-第一萃取精馏塔再沸器BKS-800-10/1-200-1精馏塔1精馏塔再沸器1精馏塔冷凝器1第二萃取精馏塔1第二萃取精馏塔冷凝器AFS-800-11/1-25-1第二萃取精馏塔再沸器乙醇回收塔乙醇回收塔冷凝器乙醇回收塔再沸器甘油回收塔甘油回收塔冷凝器甘油回收塔再沸器换热器乙酸乙酯储罐甘油储罐副产品储罐氢气储罐机泵BKS-800-10/1-200-AFS-400-10/1-200-BKS-200-50/1-200-11]1111废热利用2废热利用411若干5公用工程和辅助设施方案1、总平面布置原则(1)符合当地区域规划，满足国家现行的防火、安全、卫生等有关规范的要求；(2)在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下，生产装置露天化联合集中布置，辅助建(构)筑物尽可能合并，经济合理有效利用土地；(3)根据生产性质，按功能分区布置，便于生产管理；(4)辅助生产设施，在符合其特性要求条件下，尽量靠近负荷中心；(5)储运设施应根据物料的性质及运输方式等条件，相对集中布置在运输装卸(6)结合场地现状条件，合理组织运输，缩短运输距离，便于相互联系，避免(7)根据建厂条件和工厂发展规划，尽可能处理好近、远期的关系。2、总平面布置方案本项目拟定厂区地形为矩形，其中南北方向长为135m,东西方向宽为100m,总面积约13500m²。厂区分为厂前区、生产辅助区、生产区和储罐区。厂前区位于厂区西北侧，为常年主导风向西北风的上风向。主要建筑包括行政楼、食堂、停车场、宿舍等，职工宿舍和食堂组成生活区，位于行政楼的厂前区北面是生产辅助区。生产辅助区主要包括中心控制楼、化验中反应车间，分离车间和产品罐区。园区及周围的95%乙醇直接通过管道输送至厂区，在乙醇储罐区存放。反应车间由两层组成，其中安放了脱氢反应器和加氢反应器及其辅助设备。反应车间的南侧集中布置分离车间，其中包括闪蒸罐一个，精馏塔五个及其配套的辅助设备。燃料煤堆场和蒸汽锅炉房位于反应车间东面，分离车间的北面，靠近大量耗用蒸汽的精馏工段。产品灌区位于厂区的最南面，其中包括了氢气球罐，乙酸乙酯储罐和副产物无苯天那水溶液粗料各车间最大可能的采用露天布置，闪蒸塔、精馏塔、储罐等均布置在露天场所，减少了建设投资，便于改扩建。其余厂房多采用单层结构，设计要求满厂区设有四个出口，两扇主门一南一北，东侧开两扇侧门，厂内10米宽的此外，本项目根据当地自然条件，工厂生产特点并结合全厂总平面布置进行绿化设计，厂区绿化面积超过20%。厂前区和生产辅助区为重点绿化、美化区，设置花坛，种植花卉，辅以草坪。沿工厂围墙四周、道路两侧及厂内适当的地点种植乔木、灌木、绿篱，为职工生产和生活创造良好的环境条件，以达到净化空气，保护环境，有益于人体健康的目的。绿化既要保护环境，防止污染，美化厂容，又不应妨碍生产操作，物料运输及防火要求。我们采用的植物主要以绿色木本植物为主，能够达到一个良好的降低空气污染的效果。附平面(1)运输量(2)货物运输方案乙酸乙酯主要通过公路和铁路进行运输，若客户有特殊要求也可提供水路运输(厂区紧邻水路，建有码头);本项目根据当地自然条件，工厂生产特点并结合全厂总平设计，厂区绿化面积约为13%。厂前区为重点绿化、美化区，设置花坛，种植花卉，辅以草坪。沿工厂围墙四周、道路两木、绿篱，为职工生产和生活创造良好的环境条件，以达到净化空气，保护环境，有益于人体健康的目的。绿化既要保护环境，防止污染，美化厂容，又不工厂排出的废渣主要为锅炉煤渣和更换的失活催化剂，煤渣可作为原料出废水自行处理排放，主要污染物为乙酸乙酯(24ppm)、乙醇(0.89%)、甘油(痕量)。5.2给排水园区内水源和给水系统及其相应的排水系统和污水处理装置无需自建。相应的排水系统及污水处理系统需自建，给水方案以节约用水为原则，合理利用水资源。生产冷却水全部使用循环水，以尽量减少新鲜水。排水系统的划分以本项目装置用水设置2个供水系统。即独立的生产、生活供水系统，消防(1)生产、生活供水系统本项目装置用水量为5.8×10吨/年，主(2)循环冷却水系统本项目装置循环水用量为117152.8吨/年(1)生产污水排水系统(2)生活污水排水系统(3)生产净下水及雨水排水系统厂内雨水、生产净下水及处理后的污水经W10#管线收集重力排至工业本项目需处理的污水主要来精馏塔废水及厂区生活污水和化验室污水，拟5.3供电与电讯本可行性研究范围为5万吨/年乙酸乙酯装置，主要包括：(1)生产装置：乙酸乙酯合成、加氢、乙酸乙酯精馏、萃取及回收、压缩、废(2)公用工程设施：锅炉及供水系统、全厂总变及装置变配电等。电气可行性本项目主要为二级负荷，少量为一级和三级负荷，总计算负荷为4、主要电气设备材料选型本项目电气设备材料选型以安全可靠为原则，并考虑操作维护简单、产品(1)行政管理电话为了全厂行政管理和对外联络的需要，考虑用户数量和分布情况。在厂前区办公室内设…个电话总机站，厂区内需要行政电话约50门，拟设100门程控(2)生产调度电话由于生产管理机构设置情况，需要生产适度电话约10门，拟设50门程控(3)扩音呼叫/通话系统控制室为了和现场通讯联络，巡回检查时对通讯的要求，维修和安装调试有关岗位联络等要求，拟设扩音呼叫/通话系统及其配套设备一套，由8个呼叫(4)无线对讲电话在生产联系密切的固定或移动岗位，在噪声较大的环境，需要频繁、及时联系工作之处，拟设8对无线对讲电话机。(5)火灾自动报警系统为了防止火灾在厂内发生，能及时报告火灾信号，拟在全厂设置一套火灾自动报警系统，由火灾报警控制器、火灾自动探测器、手动报警(6)电信电路敷设5.4通风及空气调节本项目工艺生产装置介质易燃、易爆、有毒，在有害介质有可能泄漏的房验室等处有精密仪器的房间，为保证仪表、