乙酸乙酯项目可行性研究报告文档格式.docx
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表2-5近年来我国醋酸乙酯的供需情况单位:
万吨/年
年份
生产能力
产量
进口量
出口量
表观消费量
XX
26.2
17.2
4.42
0.33
21.29
31.2
17.9
5.35
0.46
22.79
39.0
30.7
4.58
1.09
34.19
54.0
34.2
4.27
1.19
37.28
67.0
41.8
3.46
2.07
43.19
80.0
47.3
4.64
1.88
50.06
90.0
63.0
0.96
10.94
53.02
109.0
71.0
0.76
13.70
58.06
150.0
95.0
0.11
18.39
76.72
105.0
0.06
22.95
82.11
根据以上市场信息以及生产能力的预测,结合原料供应情况、自身情况相关等因素,确定该项目的生产规模为年生产量10万吨。
1.2.2原材料、燃料和动力供应
本项目的主要原料为:
乙醇、乙酸、浓硫酸
结合XX本地的情况,XX每年的煤产量高达200多万吨,能够为公司提供足够的燃料和动力供应。
且距离煤产地近,交通运输便宜,成本低。
1.2.3厂址
综合考虑原料供应、产品市场定位、交通等因素,最终决定厂址为——XX县XX镇XX村一组小地名滴水岩的一山坳内。
1.2.4项目工程技术方案
本项目采用成熟工艺流程:
乙酸和乙醇在浓硫酸等催化剂的催化作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯。
硫酸、乙醇、醋酸在混合器内均匀混合然后流经预热器进入酯化塔发生酯化反应,然后再进入精馏塔进行精馏分离,分离过后的产品进入干燥塔进行干燥,最后得到乙酸乙酯成品。
1.2.5环保
由于采用的是成熟工艺,所以三废处理流程成熟。
对废气、废渣、废水统一处理达标以后排放。
1.2.6工厂组织结构
公司属于高科技中小企业,因此组织结构以授权型、扁平化、动态性为主要特征,淡化部门界限,改变传统组织结构的刚性,增加快速反应能力,以实现公司整体最优化。
第1~4年组织结构如下:
年工作日为300天,除工厂管理及后勤人员等实行一班制工作,各主要工序为连续操作,其基本工作制度为三班制。
1.2.8固定资产估算和资金筹措
本项目总投资为110195.71万元。
其中固定资产为80950.07万元,流动资产为16190.01万元。
资金筹措方案为自筹30%,向银行贷款70%。
建设期为3年,建设期贷款利率为6.4%,建设期贷款利息13055.63万元。
资产投资表
固定资产(万元)
流动资产(万元)
建设期利息(万元)
80950.07
16190.01
13055.63
二、产品介绍
乙酸乙酯为无色透明液体,能与乙醇、乙醚、氯仿、苯、丙酮等有机溶剂互溶,微溶于水。
乙酸乙酯大量用作油漆、清漆、人造革、硝酸纤维素、乙酸乙烯酯等的溶剂,药物和有机酸的萃取剂。
近年来又开发作粘合剂和生物促进剂,并可作为染料、制药、化工的原料。
乙酸乙酯的主要物理性质:
物理性质
熔点(℃):
-83.6
沸点(℃):
77.06
临界压力(MPa):
3.83
相对密度(水=1):
0.894--0.898
相对蒸气密度(空气=1):
3.04
饱和蒸气压(kPa):
13.33(27℃)
燃烧热(kJ/mol):
2244.2
临界温度(℃):
250.1
乙酸乙酯的质量要求:
乙酸乙酯化学纯与分析级用GB12589-90,工业品为GB3728-91,工业品分优质、一级、合格3个级。
它们分别质量为:
质量分数,%≥98.5,≥99.5;
相对密度20/4℃,0.895~0.90、0.899~0.901、0.897~0.9202、0.897~0.902、0.896~0.902;
乙醇含量,%≤0.08,0.08;
水分,%≤0.4、0.1、0.10、0.20、0.40游离酸,%(以酸度计),mmol/100g≤0.08,0.08,而工业品以蜡酸计%≤0.004,0.005,0.01.
三、生产工艺
3.1反应精馏法
反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。
在操作过程中,化学反应与分离同时在一个设备内进行,既有精馏的物理相变传递现象,又有物质变化的化学反应现象,两者同时存在,互相影响。
因此反应对下列2种情况特别适用:
(1)可逆平衡反应。
一般情况下,反应受平衡影响,转化率只能维持在平衡转化的水平,但是若生成物中有低沸点或高沸点物质存在,则精馏过程可使其连续地从系统中排出,最终转化率超过平衡转化率,大大提高了效率。
(2)异构体化合物分离。
通常因它们的沸点接近,靠精馏方法不易分离提纯,若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质,即可在精馏过程中得以分离。
醇酸酯化属于第一种情况。
3.2乙醛缩合法
乙醛经乙醇铝,又名乙氧基铝、三乙氧基铝(AluminiumtriethoxideAl(O2CH5)3)为催化剂下,缩合成乙酸乙酯CH3CHOAl(O2CH5)3CH3COOC2H5催化剂三乙氧基铝是在另一单独反应器内合成,它是由Al粉、无水C2H5OH和乙酸乙酯为溶剂的混合物溶液中,并用少量氯化铝及少量氯化锌作助催化剂反应而成。
Al+CH3CH2OHAl(OC2H5)3+3/2H2,副产氢气经冷冻冷凝回收冷凝物后排放。
催化剂溶液充分搅拌均匀后备用。
乙醛由乙烯在氯化钯催化下液相反应成乙醛后与乙氧基铝溶液一起连续进入反应塔,控制反应物比例,使进料混合时已有98%乙醛转为乙酸乙酯,1.5%乙醛在后面搅拌继反应,此为放热反应,有冷盐水盘管控制0~10e反应1h。
原料乙醛中含水量应尽量低,以防止催化剂在有水时分解。
粗生成物乙酸乙酯入分馏塔T1,塔顶馏出物乙酯入反应T2,T1底下部分出乙醇与氢氧化铝。
分馏塔T2顶馏出物冷凝后一部分返回T2回流,大部入分馏塔T3,T3底排出乙醇/乙醛循环利用,T3顶馏出物乙醛返入反应塔,塔T2底料入分馏塔T4,塔顶冷凝料一部分返回T4作回流,大部分是成品乙酸乙酯,而T4底排出重组分进一步去加工。
乙醛缩合成乙酸乙酯一般在乙烯)乙醛联合装量内进行。
日本该工艺装置能力有20万t/a。
该工艺的反应式如下:
此法乙醛的转化率为97%,乙酸乙酯的选择性为96%,副产物主要是乙缩醛。
工艺流程图如下:
图1乙醛缩合法制乙酸乙酯工艺流程图
3.3乙醇脱氢法
采用铜基催化剂(主要用Pd/C、骨架Ni、Cu—Co—Zn—Al混合氧化物及Mo—sb二元氧化物等催化剂)使乙醇脱氢生成粗乙酸乙酯,经高低压蒸馏出去共沸物,得到高纯度的乙酸乙酯。
就生产乙酸乙酯来说,该法在理论上是最好的。
由于以较便宜的乙醇代替乙酸,因此成本可降低20%左右,并可副产氢气508Nm3#t-1乙酯,没有腐蚀,大部分设备可用碳钢,没有含酸废水等环保问题。
由清华大学开发技术,并已建0.5万t/a装置已投产,副产氢气使化肥成本降低2%,发酵废液生产沼气,作炉用燃料,节省煤0.3万t/a。
吉林燃料乙醇有限公司从英国Davy工程公司引进乙醇脱氢技术,于XX年10月29日已生产出合格乙酸乙酯。
该法疏程短、对乙醇范围要求较宽,副产合理利用,成本低廉。
3.4乙烯与乙酸直接加成法
该工艺由于直接利用了丰富的乙烯资源,无须生产乙醇或乙醛作为中间体,因而能明显降低产品生产成本,具有明显的经济优势。
从资源利用方面看,一方面可以高效、充分地利用乙烯资源,同时合成乙酸乙酯具有较高的产率和选择性,产率可达90%以上,选择性大于95%但是该工艺依赖于大量的乙烯资源,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工业化生产。
四、建厂条件与厂址选择
4.1原料供应
根据XX地区的实际情况以及市场调查,本厂所在地——XX县XX镇XX村一组小地名滴水岩的一山坳紧挨着我国著名的硫酸生产企业天源化工厂。
该厂历史悠久,生产规模大,有能力为公司提供足够的硫酸供应。
且两厂相隔距离近,运输成本少,价格低廉。
另一方面,工厂离XX的煤产地较近,能源充足且价格便宜。
XX又是万里XX的起源,水资源丰富。
4.2厂址选择分析
由于本厂是用乙醇和醋酸为原料在浓硫酸在催化作用下生产乙酸乙酯,又因为浓硫酸的运输过程风险较大,所以厂址选择在距离浓硫酸产地较近的XX县XX镇XX村一组。
并且,XX是著名的白酒金三角有著名的白酒生产企业——五粮液。
乙酸乙酯的需求量巨大,产品市场良好。
厂址距离XX的高速公路只有几公里,该高速公路连接了成都、重庆等地,运输便捷。
4.3基础设施建设
一、供水工程
采用城区管网延伸供水和联片供水,日供水能力3.33万吨。
二、排污工程
污水经初步处理(国家三级排放标准)后,排入污水处理公司管网统一处理后排放(国家二级排放标准),现日处理能力2.5万吨。
废气经过统一的处理净化达标过后再进行排放,以求做到污染最小,对环境的伤害最小,响应国家的可持续发展路线。
三、供电供热工程
由热电公司统一供应,质量稳定,年供热能力170万吨,年供天燃气8000万立方。
供电处于西南电厂120万KW电网之中,质量稳定,电力充足
四、通信工程
邮电通讯设施完备,移动通讯、电话、数字宽带通讯、CATV等网络通讯,技术先进,保证信息交流之需要。
4.4厂区概况
厂区位于XX县XX镇XX村一组,本项目拟定厂区地形为矩形,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、停车场等,职工宿舍和食堂组成生活区远离生产区,位于行政楼的南侧,停车场位于行政楼与生活区之前。
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面。
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储罐。
各车间最大可能的采用露天布置,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,设计要求满足甲类产品生产的耐火、防火、防爆等级。
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米宽的中央主道横贯南北,东面出口即为总厂铁路。
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。
五、工厂技术方案
5.1生产技术方案
5.1.1产品标准
本项目主要产品为乙酸乙酯,根据产量调整会有些许无水乙醇产品。
其中,乙酸乙酯产品执行GB3728-07工业乙酸乙酯标准。
具体如下:
外观:
透明液体,无悬浮杂质。
乙酸乙酯标准
5.1.2生产方法
目前乙酸乙酯的主要生产工艺有酯化法、乙醛缩合法、乙烯直接加成法和乙醇脱氢法等。
各方法比较如下表。
乙酸乙酯生产方法比较
其中,酯化法比较成熟、可靠,生产成本相对较低,但是由于催化剂与乙酸形成的混酸对设备腐蚀严重,因此维修费用较高。
乙醛缩合法具有原料消耗少,工艺过程简单,对设备腐蚀性小、能耗低、“三废”排放量少的优点,但其生产能力不如酯化法,因此很难大规模生产。
利用乙烯直接加成法产品收率和选择性均较高,但是投资较高。
乙醇一步法是近年来发展起来的新工艺,使用该工艺产品收率高,对设备腐蚀性小,成本相对较低,不产含酸废水,且有利于大规模生产。
综合以上信息,本厂采用工艺技术比较成熟、可靠、产品相对成本较低的酯化法进行生产。
原料在混合罐内充分混合以后进入酯化罐进行酯化反应,生成乙酸乙酯,然后进入精馏塔对产品进行分离,分离出纯度较高的乙酸乙酯。
分离后的乙酸乙酯进入干燥塔,对其进行充分干燥。
5.1.3技术参数和工艺流程图
生产方法通常有间歇法和连续式两种。
为增加反应转化率,通常用过量乙醇投料。
1、间歇式
间歇式在搪瓷釜内加乙酸、乙醇、硫酸,热回流4~5h,蒸出粗品用5%NaCl洗,再用NaOH与NaCl混溶液中和到pH8,NaCl液洗无水K2CO3干燥、分馏出成品乙酸乙酯。
2、连续式
用乙酸、过量乙醇、少量硫酸(96%)混合后共入预热器,进而入酯化塔,塔顶蒸出含70%乙醇、20%乙酯、10%水(乙酸已全反应掉)的馏出物入冷凝器,一部分作塔顶回流,一部分于80℃左右入分离塔,塔顶蒸出含83%乙酯,9%乙醇,8%水的料与等体积的水入混合器,继进倾析器,该器层流出含少量乙醇与酯的稍重水层返回分离塔下部,经分离塔分离,乙酯重新以三元恒沸物分出,而浓的含水乙醇返回酯化反应塔下部经气化后进行酯化反应。
而倾析器上层混合物含93%乙酯、5%水、2%乙醇入干燥塔,塔的中下侧出乙酸乙酯产品。
塔顶蒸出物一部分作本塔回流,一部返入酯化塔。
干燥塔底作残物排出。
该法可得GB3728-9质量指标的工业乙酸乙酯成品。
3、工艺流程图
本公司采用连续法生产乙酸乙酯。
乙酸乙酯的生产工艺流程图
5.1.3主要生产设备选择
结合自身情况、遵循相关设计原则,对设备进行设计,详细见《初步设计报告》中设备设计方案。
本工艺方案用到的主要生产设备如下表:
主要设备一览表
项目
数量
酯化塔
1
干燥塔
2
混合罐
5
预热器
精馏塔
3
冷凝器
机泵
若干
5.1.4主要原料、燃料、动力消耗指标
本项目所需的主要原料及辅助材料的品种、规格、年需用量见表4.4:
序号
名称
规格
单位
年用量
运输方式
燃料煤
热值~6800kcal/kg
t
汽车或火车
新鲜水
常温,0.3MPa
5.8×
106
外供
循环冷却水
32~38℃,0.4MPa
2.096×
108
自建
4
脱盐水
常温,0.5MPa
845600
电
10~6kV
kW·
h
6000
外供、自建
6
蒸汽
0.5MPa
1.44×
7
仪表空气
0.7MPa
Nm3
1.20×
107
空分
5.1.6生产车间布置方案
厂区“一”字形
在保证安全距离的前提下,为合理利用土地,减少管道回转次数,节约管线,各个工段的布置都采用了“一”字形理念。
1)生产车间按照生产流程“一”字形布置
2)辅助生产区“一”字形排布
3)储运区按照原料区——中间罐区——成品罐区线性排布
5.2总平面布置和运输
5.2.1总平面布置原则
一、设计依据
1)原化工部文件《化工企业总图管理规定》
2)HG/T20649-98《化工企业总图运输技术规定》
3)GBJ16-87《建筑设计防火规范》
4)GB50187-93《工业企业总平面设计规范》
二、设计范围
厂内总平面布置、竖向布置、交通运输设计
三、竖向布置原则
(1)满足生产、运输、装卸及管线敷设对高程的要求,并为其创造良好条件。
(2)结合地形,因地制宜,合理确定场地设计标高,使场地排水畅通,减少土方工程量,并使厂区不受洪水威胁。
(3)与外部交通运输设施及厂区周围地形相适应,并与总平面布置相协调。
5.2.2仓储原则
我厂有原料储罐和成品储罐分别置于2个储罐区,为保证原料与产品的安全以及运输的方便,本项目对其存储与运输进行了规划。
由于乙酸乙酯是易燃易爆液体,为保证安全存储与运输,储罐的选择与布置以及施工安全遵循了以下标准:
表4.2执行国家标准列表
名称
标准号
《石油化工立式圆筒钢制焊接储罐设计规范》
SH3046
《立式圆筒钢制焊接油罐施工安全及验收规范》
GBJ128
《钢制焊接常压容器》
JB/T4735
《石油化工钢制设备抗震设计规范》
SH3048
《石油化工钢储罐地基设计基础规范》
SH3062
《储罐区防火堤的设计规范》
GB50351
储罐区位于厂的厂区西北面,包括成品储罐区和原料储罐区,其存储量都为XX立方米。
储罐区在设计上从多个方面考虑了防雷防静电,并设置防雷针、静电接地板等多项防雷防静电设施。
5.2.2占地面积分析
厂区总面积为95748平方米,具体指标见下表:
指标名称
厂区占地面积
m2
95748
建筑占地面积
38764
露天堆场及作业场地占地面积
19716
道路及广场占地面积
26027
地下管道及地上管架总占地面积
4787
绿化面积
30246
建筑系数
%
40.48
场地利用系数
61.08
绿化系数
31.59
5.2.3土建工程
(1)建筑材料:
本项目建设生产中存在有具有易燃易爆的物质,工艺装置集中、连续,生产是在高温、高压或低温、化学腐蚀等条件下进行,存在着火灾爆炸危险因素。
因此,建筑物的建设要利用防爆墙,将易发生爆炸的部位进行隔离,一旦发生火灾爆炸可以减少破坏面积,并利用门窗、轻质屋面、轻质墙体泄压减少破坏程度。
(2)结构设计及相应措施:
本工程设计中,单层和多层厂房采用现浇钢筋框架结构,厂房下采用现浇注下单独基础,生活辅助用房采用砖混结构,并采用砖柱刚性基础。
钢柱采用防火保护层。
墙体的要求如下:
外墙采用承重墙,用普通砖做厂房维护墙,并在檐口设置一道圈梁。
屋顶板采用空心板,楼墙板采用空心
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