年产10万吨醋酸乙烯生产车间工艺设计Word下载.docx
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它单体共聚,可以生成聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)或共聚树
酯(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAc)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)、聚乙烯醇缩甲醛、
乙烯-乙烯醇(EVOH)、氯醋共聚物(VC/VAc)和聚丙烯腈变性体等衍生物[3]。
1.2醋酸乙烯的生产现状
1.2.1
醋酸乙烯的国外生产现状
加拿大人F.Klatte在1912年首次发现VAc,后来这一发现发展成乙炔液相法技
术。
1921年德国ConsortiumfurElectrochemischeIndustrie公司开始工业化生产
VAc,即用乙炔气相法技术[4],这拉开了VAc工业生产的序幕。
VAc工业历经近百年
发展,技术已经非常成熟,尤其是第二次世界大战后各国对VAc的需求大幅度上升
促进了VAc的生产得到快速的发展。
世界VAc的产地主要集中在北美、西欧和亚洲,
这三个地区的产能和产量均占世界的80%以上。
据ICIS统计,2008年全球VAc生产
第9页共45页
万吨/年,占49.4%;
北美为206.3万吨/年,占30.3%;
西欧为117.1万吨/年,占
能力达681万吨/年,主要集中在亚洲、北美和西欧。
按地区产能统计,亚太为336.4
17.2%;
其他地区仅占3.1%[5]。
2008
年全球主要醋酸乙烯生产企业及产能见表1-1[6]。
表1-12008年国外主要醋酸乙烯生产企业及产能
生产企业
生产地区
生产能力(10kt/a)生产方法
塞拉尼斯
法国和德国等地172.0
乙烯气相法
莱昂德尔化学公司
美国 38.0
陶氏化学公司
美国 36.5
杜邦公司
美国 33.5
沙特国家石油公司
沙特 27.5
英力士公司
英国 25.0
瓦克公司
德国 20.0
日本合成化学工业公司
日本 18.0
日本昭和电工
日本 17.5
亚洲乙胜公司
韩国 17.0
日本可乐丽公司
日本 15.0
日本VAM&
POV公A司L
日本 12.0
1.2.2
醋酸乙烯的国内生产现状
我国自1964年从日本可乐丽公司引进2万吨/年电石乙炔法VAc生产装置拉开
醋酸乙烯的工业化序幕,但整体工艺落后,少数企业采用了先进技术。
随着全球经
济形势的变化,醋酸乙烯生产和消费的中心向中国转移,外资企业在我国投资建设
项目明显增加,加上国内企业为抢占市场而扎堆建设,国内醋酸乙烯生产能由自
2002年的88.1万吨/年升至2008年的146.1万吨/年,增长65.8%
;
产量由2002年的
77.9万吨增加到2008年的120万吨,增长54%。
2008年中国醋酸乙烯的总产能为
146.1万吨/年,分别占亚太和全球产能的43.3%和21.5%[5],目前还有几套万吨级
的VAc正在生产装置正在投建,如大庆石油化工集团有限公司和大连化工集团有限
公司。
另外,我国台湾地区也有两套乙烯气相法VAc生产装置,台湾大连化工公司
的产能已达到65.0万吨/年。
表1-2我国醋酸乙烯主要生产企业情况
2008年我国醋酸乙烯主要生产企业情况见表1-2[6]。
生产企业
生产能力(10kt/a)
生产方法
塞拉尼斯(南京)化工有限公司
30.0
四川维尼纶厂
20.0
天然气乙炔法
北京有机化工厂
13.0
安徽皖维股份有限公司
12.0
电石乙炔法
上海石化股份有限公司
江西化纤化工有限责任公司
10.1
云南云维股份有限公司
8.5
山西三维集团股份有限公司
8.0
湖南省湘维有限公司
广西维尼纶集团有限责任公司
6.5
福建纺织化纤集团有限公司
5.5
兰州维尼纶集团
5.0
贵州水晶有机化工(集团)有限公司
3.5
石家庄化工化纤有限公司
2.5
牡丹江东北化工有限公司
1.5
1.3醋酸乙烯的发展趋势
2009年全球醋酸乙烯产能可以充分满足市场需求,醋酸乙烯行业发展基本是健
康的,供应增长和需求增加大致保持平衡。
在本轮经济危机到来之前,业内预测醋
酸乙烯行业在未来几年内的需求量将保持4%~5%的年增长率,到2012年需求总量
将接近600万吨。
目前,醋酸乙烯市场正经历重要变革,随着世界经济形势的不断
变化,预计未来全球醋酸乙烯市场会出现如下特点,全球醋酸乙烯行业垄断情况加
剧,醋酸乙烯生产全球化进程加速,醋酸乙烯价格下滑将促进下游产品消费,延长
产业链[6]。
我国醋酸乙烯工业市场规模大,这即将促进拉动醋酸乙烯工业的发展。
预计
2010年国内醋酸乙烯产能将达到176.1万吨,2015年在279.1万吨左右。
未来我国醋
酸乙烯需求量将以年均7.3%左右的速度增长,进口量从1995年的1.2万吨一跃到
乙烯下游装置新增情况预计,2010年国内醋酸乙烯的表观需求量约为169.2万吨,
2008年的30万吨,这说明中国已成为世界醋酸乙烯的新消费中心,据未来几年醋酸
2015年为248.3万吨[7],对我国的醋酸乙烯工业而言是一个难得的发展壮大的契机。
我国醋酸乙烯工业工艺落后,装置规模小,对此进行分析,VAc生产企业应考
虑与国外醋酸乙烯生产巨头合作,整体建设醋酸产业一体化项目,即建设醋酸、醋
酸乙烯、醋酐、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液等在同一产业链条上的上下游项目,不断
开拓应用领域形成产品链,以规避和减少市场风险[8]。
1.4
课题要求及意义
1.4.1
课题的要求
课题要求查阅与该课题所相关的一些资料,对醋酸乙烯的性质和用途、国内外
的市场情况和发展趋势、目前主要的工业生产原理和路线,以及工业生产中的生产
做一个充分的了解。
然后根据所查到的资料和一些前沿科技知识以及自己所拥有的
知识体系做根据,通过老师的指导,优选工艺,设计醋酸乙烯的生产工艺流程和生
产车间配置。
设计过程中要对该工艺进行物料衡算和热量衡算;
进行主体设备的工
艺设计和选型、辅助设备的工艺设计与选型,并绘制主体设备图;
进行车间布置设
计,包括绘制车间平面和立体布置图、带控制点的生产工艺流程图;
进行技术经济
分析与评价。
从而对该物质的特性和工业设计有一个更加全面和深入的了解。
1.4.2
课题的意义
醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料,是世界上产量最大的50种有机化工原料
之一。
通过自身聚合或与其它单体共聚,可以牛成多种衍生物。
这些衍生物的用途
十分广泛,可用于纸张或织物的上胶剂、粘接剂、涂料、墨水、皮革加工、一纤维
加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。
随着科学技术的进步,新的应用领
域还在不断拓展。
醋酸乙烯生产经过几十年的发展,目前全球有40多套醋酸乙烯装
置。
亚洲是世界最大的醋酸乙烯生产地区和消费地区。
近年来,我固醋酸乙烯生产
有较大幅度增长。
但随着对其应用领域的不断丌拓以及国家经济发展速度的加快,
尤其是建筑、造纸、印刷、汽车、卷烟、食品等行业的快速发展,使醋酸乙烯的需
求量逐年上升,市场供需矛盾同渐突出。
根据查阅的有关醋酸乙烯生产情况及进出
口情况,我们知道国内产量不能满足需求,市场对进口的依存度逐年上升。
因此,
发展醋酸乙烯工业具有广阔的市场前景,这次设计非常具有可行性。
2
本课题要解决的问题和采用的研究手段
2.1
醋酸乙烯的生产工艺概述
2.1.1
乙炔液相法
Shawinigan
公司在F.Klatte
的研究基础上发展起来的最早生产方法,液相法选
择性低、副产品多,现在该法已被淘汰。
乙炔液相法工艺的反应过程大致如下:
在
搅拌槽型反应器或鼓泡塔型反应器内加入一定量的醋酸,在常压、30-70℃条件连
续送入乙炔,乙炔以鼓泡形式通过反应液层。
反应所使用的催化剂为硫酸汞或磷酸
汞,浓度控制在2.5%左右[2]。
随着醋酸乙烯生产规模的扩大,乙炔液相法逐渐被乙
炔气相法取代。
2.1.2
乙炔气相法
该法主要以Wacker和Borden流程为代表,在电石及天然气资源丰富的地区,乙
炔气相法工艺的使用比较普遍。
(1)Wacker法工艺
1928
年,德国Wacker化学公司采用固定床列管式反应器建立了第一套乙炔气相
法VAc工业装置。
该法是电石乙炔法的典型工艺。
1965年,日本可乐丽公司首先使
用了流化床反应器,随后美国DuPont公司、日本合成化学公司也相继采用。
到20
世纪60年代后期,固定床工艺大多转换为流化床工艺[3]。
(2)Borden
法工艺
Borden
法工艺是20世纪60年代初美国Borden公司和Blawknox公司合作开发成
功的。
该法以天然气部分氧化制取乙炔,用副产的合成气制取醋酸,然后两者合成
制取VAc。
该法的主要工艺过程和设备与Wacker法相似。
当时这种新的生产方法在
天然气丰富的国家和地区得到了广泛的应用[3]。
2.1.3
乙烯液相法
该工艺的反应机理和使用的催化剂大体上和乙烯氧生产乙醛的过程相同,也使
用氯化钯-氯化铜催化剂,钯含量控制在0.02-0.03g/L
,催化剂溶液中还添加一定
量的碱金属醋酸盐[9]。
乙醛氧化制成醋酸可为本工艺提供原料,这是乙烯液相法的
特点之一。
但该工艺的主要设备及连接管道都存在严重的腐蚀问题,装置只能运转
2-3年,若解决腐蚀问题则在经济上不合算,目前该法已被淘汰。
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