題目：醋酸乙酯車間工藝設計
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醋酸乙酯車間工藝設計
一、設計任務
1.設計任務：醋酸乙酯車間
2.產品名稱：醋酸乙酯
3.產品規格：純度99%
4.年生產能力：折算為100%醋酸乙酯1500噸/年
5.產品用途：作為制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有機化合物、合成香料、合成藥物等的原料；用于乙醇脫水、醋酸濃縮、萃取有機酸；作為溶劑廣泛應用于各種工業中；食品工業中作為芳香劑等。 由于本設計為假定設計，因此有關設計任務書中的其他項目如：進行設計的依據、廠區或廠址、主要技術經濟指標、原料的供應、技術規格以及燃料種類、水電汽的主要來源，與其他工業企業的關系、建廠期限、設計單位、設計進度及設計階段的規定等均從略。
二、概述
1．醋酸乙酯性質及用途
醋酸乙酯又名乙酸乙酯，醋酸醚，英文名稱Ethyl Acetate或 Acetic Ether Vinegar naphth
a.醋酸乙酯是具有水果及果酒芳香的無色透明液體，其沸點為77℃，熔點為-83.6℃，密度為0.901g/cm3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有機溶劑。
醋酸乙酯的重要用途是工業溶劑，它是許多樹脂的高效溶劑，廣泛應用于油墨、人造革、膠粘劑的生產中，也是清漆的組份。它還用于乙基纖維素、人造革、油氈、著色紙、人造珍珠的粘合劑、醫用藥品、有機酸的提取劑以及菠蘿、香蕉、草莓等水果香料和威士忌、奶油等香料。此外，還用于木材紙漿加工等產業部門。對于用很多天然有機物的加工，例如樟腦、脂肪、抗生素、某些樹脂等，常使用醋酸乙酯和乙醚配制成共萃取劑，它還可用作紡織工業和金屬清洗劑。
2.乙酸乙酯發展狀況
（1）國內發展狀況
為了改進硫酸法的缺點，國內陸續開展了新型催化劑的研究，如酸性陽離子交換樹脂﹑全氟磺酸樹脂﹑HZSM-5等各種分子篩﹑鈮酸﹑ZrO2-SO42－等各種超強酸，但均未用于工業生產。
國內還開展了乙醇一步法制取醋酸乙酯的新工藝研究，其中有清華大學開發的乙醇脫氫歧化酯化法，化學工業部西南化工研究院開發的乙醇脫氫法和中國科學院長春應用化學研究所的乙醇氧化酯化法。
中國科學研究院長春應用化學研究所對乙醇氧化酯化反應催化劑進行了研究，認為采用Sb2O4-MoO3復合催化劑可提高活性和選擇性?；瘜W工業部西南化工研究院等聯合開發的乙醇脫氫一步合成醋酸乙酯的新工藝，已通過單管試驗連續運行1000小時，取得了滿意的結果。現正在進行工業開發工作。
近來關于磷改性HZSM-5沸石分子篩上乙酸和乙醇酯化反應的研究表明，用HZSM-5及磷改性HZSM-5作為乙酸和乙醇酯化反應的催化劑，乙醇轉化率變化不大，但酯化反應選擇性明顯提高。
使用H3PMo12O40?19H2O代替乙醇-乙酸酯化反應中的硫酸催化劑，可獲得的產率為91.48%,但是關于催化劑的劑量、反應時間和乙醇／乙酸的質量比對產品產量的研究還在進行之中。
（2）國外發展狀況
由于使用硫酸作為酯化反應的催化劑存在硫酸腐蝕性強、副反應多等缺點，近年各國均在致力于固體酸酯化催化劑的研究和開發，但這些催化劑由于價格較貴、活性下降快等原因，至今工業應用不多。據報道，美Davy Vekee公司和UCC公司聯合開發的乙醇脫氫制醋酸乙酯新工藝已工業化。
據報道，國外開發了一種使用雙效催化劑使用乙烯和氧氣一步生成醋酸乙酯的新工藝。低于180℃和在25％的乙烯轉化率的條件下，醋酸乙酯的選擇性為46％。催化劑中的Pd為氧化中心酸提供酸性中心。
隨著科技的不斷進步，更多的醋酸乙酯的生產方法不斷被開發，我國應不斷吸收借鑒國外的先進技術，從根本上改變我國醋酸乙酯的生產狀況。
3. 醋酸乙酯的生產方案及流程
1、酯化法
酯化工藝是在硫酸催化劑存在下,醋酸與乙醇發生酯化脫水反應生成醋酸乙酯的工藝,其工藝流程見圖1
醋酸、過量乙醇與少量的硫酸混合后經預熱進入酯化反應塔。酯化反應塔塔頂的反應混合物一部分回流，一部分在80℃左右進入分離塔。進入分離塔的反應混合物中一般含有約70%的乙醇、20%的酯和10%的水（醋酸完全消耗掉）。塔頂蒸出含有83%醋酸乙酯、9%乙醇和8%水分的塔頂三元恒沸物,送人比例混合器,與等體積的水混合,混合后在傾析器傾析,分成含少量乙醇和酯的較重的水層,返回分離塔的下部,經分離塔分離,酯重新以三元恒沸物的形式分出,而蓄集的含水乙醇則送回醋化反應塔的下部,經氣化后再參與酯化反應。含約93%的醋酸乙酯、5%水和2%乙醇的傾析器上層混合物進人干燥塔,將醋酸乙酯分離出來,所得產品質量見表1
表一 工業品級醋酸乙酯的質量指標
項目 | 指標 |
醋酸乙酯含量，% | ≧99.5 |
乙醇含量，% | ≦0.20 |
水分，% | ≦0.05 |
酸度(以醋酸計)，% | ≦0.005 |
色度(鉑-鈷) | <10 |
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傳統的酯化法醋酸乙酯生產工藝技術成熟,在世界范圍內,尤其是美國和西歐被廣泛采用。由于酯化反應可逆,轉化率通常只有約67%,為增加轉化率,一般采用一種反應物過量的辦法,通常是乙醇過量,并在反應過程中不斷分離出生成的水。根據生產需要,既可采取間歇式生產,也可采取連續式生產。該法也存在腐蝕嚴重、副反應多、副產物處理困難等缺點。近年來開發的固體酸酯化催化劑雖然解決了腐蝕問題,但由于價格太高,催化活性下降快等缺點,在工業上仍無法大規模應用。
2. 乙醇脫氫歧化法
該法不用乙酸，直接用乙醇氧化一步合成乙酸乙酯，其催化劑主要是Pd/C和架Ni，Cu-Co-Zn-Al混合氧化物及Mo-Sb二元氧化物等催化劑，這些體系對乙醇的氧化有一定的活性，但其催化性還有待進一步改進。
95%乙醇從儲槽出來，經泵加壓至0.3～0.4MPa，進入原料預熱器，與反應產物熱交換被加熱至130℃，部分氣化，再進入乙醇汽化器，用水蒸氣或導熱油加熱至160℃～170℃，達到完全氣化，然后進入原料過熱器，與反應產物換熱，被加熱至230℃，再進入脫硫加熱器，用導熱油加熱到反應溫度240～270℃，然后進入脫氫反應器，脫氫反應為吸熱反應，要用導熱油加熱以維持恒溫反應。從脫氫反應器出來的物料進入原料過熱器，被冷卻至180℃，再進入加氫反應器將酮和醛加氫為醇，以便后續分離。然后進入原料預熱器，被冷卻至60℃，再進入產物冷凝器，被水冷卻至30℃，從冷凝器出來的液體，進入反應產物儲罐，然后進入分離工段，氫氣則從上部進入水洗器，以回收氫氣中帶走的易揮發物料，然后放空或到氧氣用戶。
該工藝的特點是產品收率高，對設備腐蝕性小，產品成本較酯化法低，不產含酸廢水，有利于大規模生產，若副產的氫氣能有效合理的利用，該工藝是比較經濟的方法。
