化工工艺学课程设计说明书(3)

酮、乙醚、醋酸、水等杂质，得到纯度为98．7％～99．9％的醋酸乙酯成品。化学方程式为：

2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+2H2 （2-3）

该种方法的工艺特点为反应工段简单，且反应压力温和，温度低于200℃。由于

主反应只副产氢气，醋酸乙酯理论收率可达到96％，较酯化法高很多，同时由于避免使用醋酸和硫酸，因此设备腐蚀小，不会产生大量的含酸废水。,但分离设备多,流程复杂,主要是副产物必须分离，微量的乙醛、丁醛、巴豆醛气味难闻,须充分脱除。由于分离工段塔多,因而能耗比传统工艺还高。

2.1.4乙烯加成法

在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化剂的存在下，乙烯

与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。 化学反应方程式为：

C2H4+CH3COOH→CH3COOC2H5 （2-4）

副反应为： C2H5OH+C2H4→C2H5OC2H5 （2-5）

C2H4+H2O→C2H5OH （2-6）

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以乙烯醋酸一步反应制取醋酸乙酯工艺终于在90年代实现了工业化，流程图见图2-3。

此系统由三个串联反应器组成，反应器中填充载于小球状二氧化硅的磷钨钼酸钾

盐催化剂，反应器操作关键在于中间冷却，保证反应温度在140～180℃范围，且冷却幅度不得超过30℃，反应压力控制在0.49～1.18MPa。以乙酸计转化率为66%,以

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烯计选择性为94%。

此方法的工艺特点是随着化学化工产业的迅速发展,炼油技术的不断提高,乙烯

已经成为一种丰富而价廉的化工原料。由于乙烯与乙酸直接加成反应生产乙酸乙酯既是原子经济型,又是环境友好型的反应,因此乙酸和乙烯加成合成乙酸乙酯的新工艺备受化工界关注。1998 年在印度尼西亚迈拉库地区采用日本昭和电工专利技术建成了年产5 0t k的乙烯加成法生产装置，2001 年BP2Amoco 公司在英国建成世界规模最大的乙烯一步法装置。

图2-3 乙烯一步法制醋酸乙酯工艺流程

2.2各工艺技术经济对比

2.2.1原材料和公用工程消耗

乙醇脱氢法工艺的原料消耗为1.081t/tEA。乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙烯一

步法的原材料及公用工程消耗指标见表2-1。

由表2-1可以看出，若已有充足乙醛供应装置生产的话，乙醛直接缩合法的能耗

最少。若需从乙烯生产乙醛再制取EA的话，则是能耗最高的路线。

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表2-1各工艺原材料和公用工程消耗指标

原料单耗 每吨产品 乙酸/乙醇酯化法乙烯/乙醛缩合法 乙烯/乙酸加成法

乙烯 t 0．6854 0.3535 乙醛 t （1．020）

乙酸 t 0.692 0.7177 乙醇 t 0.533 其它 t 0.005 0.0152（0.005） 0.010

公用工程单耗：

电力 kwh 15.5 108（26） 177 冷却水 t 67.0 356（150.2） 167.5 锅炉给水 t 8.37 —— ——

水蒸汽（4MPa） t —— 2.65 ——

水蒸汽（1.4MPa） t 4.20 0.88（0.4） 4．0

水蒸汽（0.4MPa） t —— 2.43（1.1） ——

致冷量 MKcal —— 0.279（0.279） ——

2.2.2投资费用的比较

依据美国防大学Chem System 公司在1997年在美国墨西哥海湾地区用乙酸/乙

醇酯化法、乙烯/乙醛缩合法和乙烯/乙酸加成法工艺建设82000t/aEA装置的评估，评估结果见表2-2。

表2-2 不同工艺制备醋酸乙酯投资比较

工艺路线 乙酸/乙醇酯化法 乙烯/乙醛缩合法 乙烯/乙酸加成法

总投资费用 3780 10930（2830） 5250 其中：

生产设备投资 1910 5470 3000 辅助设备投资 1110 3280 1200 其它工程费用 760 2190 1050

由表2-2可见乙酸/乙醇酯化法固定投资费用最少，不足4000万美元，乙烯/乙

醛缩合法投资最多，高达1.09亿美元。如果乙烯联合装置内已建有乙醛装置，只需另建乙醛缩合制EA装置的话，则总投资减少到2380万美元，乙烯/乙酸加成法装置总投资为5250万美元，约是乙烯/乙醛缩合法的一半。

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2.2.3各工艺生产成本比较

据Chem System公司1997年82000t/aEA装置资料，假设各原料价格为乙醇575

美元/吨， 乙酸为390美元/吨，乙烯550美元/吨时，生产成本见表1-3。

表2-3 不同工艺制备醋酸乙酯成本

工艺路线 酸/醇酯化法 烯/醛缩合法 烯/酸加成法

生产成本项目（单位：美元/吨EA）

原材料费用 583 410（681） 492 公用工程费用 55 58（33） 58 可变成本合计 637 468（715） 550 直接固定成本（工资，21 48（16） 32 维修费用等）

分摊固定成本（资产18 45（14） 27 税，保险金等）

折旧 39 114（30） 57 生产成本 合计 716 675（774） 665

可得出乙酸/乙醇酯化法生产成本为716美元/tEA，乙烯/乙醛缩合法为675美元

/tEA ，乙烯/乙酸一步法最低为665美元/tEA。可变成本以乙烯醛缩合法为最低，然而由于乙烯/乙醛缩合法总投资费用最大，致使设备折旧费用高达114美元/tEA，EA生产成本则高达774美元/t，成为生产成本最高的工艺路线。选择乙酸/乙醇酯化法还是选择乙烯/乙酸加成法，主要取决于乙醇与乙烯的价格谁高，如果乙醇价格高出乙烯，即使乙酸/乙烯加成法的折旧费用高些，也可依靠可变成本积聚的优势，使该法生产成本最低。但如果乙酸价格过高，则有利于选择乙烯为原料的乙烯/乙醛缩合法。当前甲醇羰基化合成乙酸的价格很低廉，所以乙烯/乙酸一步法成为可行的工艺路线。

2.3本设计工艺路线选择

在2.1和2.2中分别从技术上和经济上对各种工艺作了评述。技术上乙烯一步法

是一种比较新的工艺，具有环境友好性，原子经济性。在技术经济上乙烯一步法公用工程耗用稍微大一些，但是总投资较小，相比之下，乙烯一步法生产成本较低。另一方面内蒙古是我国重要的能源化工基地，乙烯丰富价廉，能源也丰富易得。所以适应选择乙烯一步法制醋酸乙酯工艺。

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2.4本设计工艺流程叙述

2.4.1合成工段流程叙述

新鲜乙酸与来自分离塔底的循环稀乙酸混合，进入加料汽化器，乙烯与来自分离塔顶的未反应乙烯和氮气混合后进入气化器与蒸发的乙酸蒸汽组成了进料混合物,各组分组成为C2H4/HAc/H2O/N2 =80/6.7/3/0.3。从气化器出来的物料为120℃。该混合

物被送入预热器壳层加热到158℃，预热器用的加热介质为 2MPa的过热蒸气走管层。

预热好的原料气导入第一个合成塔的塔顶，塔压为0.41MPa，温度在158℃，乙烯和乙酸在塔内合成乙酸乙酯，乙酸的转化率为0.2777。部分转化的原料气从塔底出来，温度为173℃，进入换热器壳层降温，换热器采用的冷却介质为15℃的冷水。原料气被冷却到160℃，进入第二塔塔顶进一步反应，从第二塔塔底出来的混合气乙酸转化率为0.5759，再经冷却器降温。温度降为163℃进入第三合成塔，在此塔内转化率达到0.66，混合气温度升到165℃进入分离工段。

2.4.2分离工段流程叙述

从第三合成塔出来的混合气主要含EA、乙醇、二乙醚和低聚物，以及过剩乙烯和未反应乙酸，它们被送入分离塔，在此塔内大部分水和乙酸能被分离出来从塔下侧线采出，经循环泵送回气化器。塔顶馏出物经冷凝器 …… 此处隐藏：2970字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……