2万吨乙酸乙酯项目说明书终稿.docx
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2万吨乙酸乙酯项目说明书
2万吨乙酸乙酯项目说明书
目录
第一章 项目总说明 1
1.1项目概况 1
1.2项目意义 1
1.3厂址选择与规模 2
第二章 工艺路线选择 4
2.1国外技术概况 4
2.2国内技术概况 5
2.3.1乙酸酯化法 6
2.3.2乙醛缩合法 7
2.3.3乙酸/乙烯加成法 7
2.3.4乙醇脱氢法 8
2.4确定技术路线 8
第三章 工艺流程 11
3.1综述 11
3.2原料 14
3.3催化剂制造 15
3.4反应单元 16
3.4.1反应方程式 17
3.4.2冷却系统 18
3.5催化剂脱出单元 18
3.6精馏单元 20
3.7产品储存单元 23
3.8公用工程单元 23
第四章 反应器设计 24
4.1原料单元 24
4.2催化剂制造单元 24
4.3反应单元 25
4.4参数确定 25
4.4.1釜式反应器 25
4.4.2管式反应器 28
第五章 aspen流程模拟计算 34
5.1全厂物料平衡 34
5.1.1全流程物料衡算 34
5.1.2反应器物料衡算 35
5.1.3精馏塔1物料衡算 36
5.1.3精馏塔2物料衡算 37
5.1.4精馏塔3物料衡算 38
5.1.5在进料中添加30kg/h乙醇的原因 39
第六章 精馏塔设计 40
6.1初估塔径 40
6.2塔板结构设计 40
6.2.1选管 40
6.2.2堰的计算 40
6.2.3液面梯度 41
6.2.4塔板布置 41
6.3对设计塔板进行校核 42
6.3.1板压降 42
6.3.2雾沫夹带 42
6.3.3液泛校核 42
6.3.4液体在降液管内的停留时间的校核 43
6.3.5漏液点气速和稳定系数计算 43
6.4负荷性能图 43
6.4.1漏液线 43
6.4.2液体流量上限线 43
6.4.3液体流量下限线 44
6.4.4雾沫夹带上限线 44
6.5塔高的确定 46
第七章 换热器设计 50
7.1传热量 50
7.2对数平均温差 50
7.3总传热系数K 50
7.3.1选择K值 50
7.3.2校核K值 51
7.4换热面积及管长 53
第八章 储罐设计 54
8.1储罐体积 54
8.2壁厚的计算 54
8.3封头设计 55
8.4零部件的选用 55
第九章 环保与安全分析评价 57
9.1设计依据的环境保护标准 57
9.2三废处理 57
9.2.1废气 57
9.2.2废渣 57
9.2.3废液 58
9.2.4废渣的处理 58
9.3乙缩醛的回收利用 59
9.4项目概括与工程分析 59
9.4.1产品方案以及主要工艺流程 59
9.4.2主要污染源及污染物 60
9.4.3本项目对周围环境影响分析及其预测 60
9.4.4环境噪声影响及其评价 60
9.5乙醛安全保护措施 60
9.5.1危害及防护 61
9.5.2操作的管理 62
9.5.3应急医疗 63
9.6安全分析 64
9.7结论 65
第十章 技术经济评价报告 67
10.1投资估算 67
10.1.1建设项目总投资 67
10.1.2建设期贷款利息 70
10.1.3流动资金估算 70
10.2生产成本估算 71
10.2.1生产成本 71
10.2.2期间费用 73
10.3各种成本费用 74
10.4财务分析 75
10.4.1静态指标—投资利润率 75
10.4.2动态指标—投资回收期 75
10.4.3对现有工艺的改进可行性及其措施分析 75
V
第一章项目总说明
1.1项目概况
本项目为年产2万吨的乙酸乙酯的生产项目,利用山东泓达生物科技有限公司的乙醛产品,生产乙酸乙酯。
考虑产品的市场需求、原料来源情况以及所用工艺技术的情况,本公司的设计生产规模为年产2万吨的乙酸乙酯。
本项目的总投资为3299.36万元人民币,考虑到项目的建设进度以及建设各环节各时间的安排等因素,我们项目的建设周期为1年。
1.2项目意义
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,是一种快干的、极好的工业溶剂。
已被广泛的用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维耐脂、合成橡胶等生产,也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水;在纺织工业中用作清洗剂;食品工业中用作特殊改性酒精的香昧萃取剂;在香料工业中是最重要的香料添加剂,可作为调香剂的组成成分;乙酸乙酯也可用作粘合剂的溶剂,油漆的稀释剂以及制造药物、染料等的原料。
现阶段,国内对之的需求很大。
我们的2万吨的乙酸乙酯项目的投产,必将有效地缓解国内的市场需求,而且我们采用的是较先进的乙醛缩合法,对环境危害小,产品的选择性高,资源的利用充分,我们对于后续产物的有效处理和合理利用,都将是该项目有着较大的环境效益和社会效益。
我们的原料来源还从生物资源的角度考虑,具有可持续的意义,这使得我们的竞争性和效益性非常的明显。
1.3厂址选择与规模
山东沂水位于山东中南地区,沂水县基础设施完善,载体功能健全,县城日供水能力5万吨、污水处理能力5万吨,供热面积90万平方米,气化率92%,城市水面5500亩,绿地面积350公顷,绿化覆盖率36.9%,道路硬化率达100%,境内公路交通四通八达,东红、沂博、兖石、泰薛、沂邳、韩莱六条省道贯穿全境,可直通济南、青岛、临沂飞机场;东临青岛港、日照港、岚山港三大口岸,北靠胶济铁路、济青高速公路,南依兖石铁路、日东高速公路,西连京沪高速公路,东接同三高速公路。
胶(州)新(沂)铁路经过沂水并设立县级站,青莱、天汕高速公路在沂水境内交汇。
电网结构完善,电力充足,供电性能可靠,实现了电力调度自动化。
通讯快捷便利。
沂水泓达生物科技有限公司就位于此,长年生产供应.:
无水乙醇3万吨/年,乙醛6万吨/年。
把厂建在沂水工业园区内,这样原料来源和供应都方便,可以减少运输成本和乙醛运输过程中发生意外。
本项目的厂址选择在沂水县的经济开发区,占地约15787.44m2。
厂区分储罐区、生产区、辅助区和行政区四大块,该经济开发区内有完善的水、电、气的来源,乙醛生产厂的空压站、氮氧站和冷却站,有充足的冷却水源,其他的维修、检验、消防系统等都相应辅助设施都配套完善。
同时,本项目采用的工艺对于废物进行了有效合理的处理,产出的废物很少,对环境危害小,并且建立了以高压消防水系统和泡沫系统为主体的完善的消防系统,采取了一系列措施保证工人的劳动安全和工业卫生。
表1-1项目主要概况
名称
单位
数量
备注
生产规模
万t/a
2.192
乙酸乙酯、乙缩醛
产品方案
乙酸乙酯
万t/a
2.192
纯度99.98%
乙缩醛
万t/a
0.0568
纯度99.9%
年操作日
h
8000
主要原材料,
燃料用量
乙醛
kg/h
2800
乙醛99.9%
水0.01%
第二章工艺路线选择
2.1国外技术概况
国外发达国家工业生产乙酸乙酯主要采用乙醇醋酸直接酯化法和乙醛缩合法。
他们主要利用自己丰富的资源,有效地采用适合自己的技术,产量和规模都极大。
当然,乙醇脱氢法和乙烯乙酸加成法也有采用的。
美国乙酸乙酯近几年生产量都在50万t以上,是世界上乙酸乙酯贸易量最大的国家。
由于美国产业结构的特点,可获得廉价的乙醇(乙醇价格为我国的1/2~1/3)和醋酸(基本上采用OXO法生产即甲醇低羰基合成法),因而美国只有一套由Eastman公司以乙醛为原料生产原料产乙酸乙酯的装置,其生产方法还是乙醇醋酸的直接酯化法,主要是以浓硫酸为催化剂的反应精馏法。
美国DavyMckee和UnionCarbide公司还开发了乙醇脱氢制乙酸乙酯并水解制乙酸的工业装置。
日本近几年乙酸乙酯产量在30万t左右,欧洲的产量在25万t左右。
由于日本和欧洲有大量的乙烯法乙醛资源可利用,因此大都采用乙醛缩合法合成乙酸乙酯。
从1964年开始,日本Chisso公司完成第一套2.5万t/a乙醛缩合法制乙酸乙酯生产装置,到1981年该项技术转让日本协和石油、意大利和台湾等厂家以来,其生产装置不断扩大,该公司自己又建立了3套工业生产装置,西欧共有5套乙醛缩合法生产装置。
日本昭和电工公司在印尼Merak的550-70kt/a装置上采用乙酸和乙烯加成酯化法生产乙酸乙酯,其装置的费用仅为传统酯化法装置的一半。
英国BP公司采用乙酸和乙烯加成酯化法生产工艺,在2001年建成220kt/a乙酸乙酯生产装置,现已投产。
非洲的乙酸乙酯生产主要集中在南非,其中萨索尔(Saso1)化学工业公司乙酸乙酯的产量是全非洲第一,是第一家采用英国Kvaemer工程公司开发的乙醇脱氢法生产乙酸乙酯的工厂。
2.2国内技术概况
随着我国化学工业、医药工业和相关产业的高速发展,我国乙酸乙酯的消费量逐年上升,乙酸乙酯生产企业也较多,在1995-1996年的鼎盛时期达到上百家。
我国的乙酸乙酯生产一直沿用传统的酯化法,采用浓硫酸作为催化剂,由于浓硫酸有酸性强、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应,但其腐蚀性较大,副产物多,处理困难。
长期以来,科研工作者在催化剂方面和生产工艺改进方面做了大量的工作,如用酸性阳离子交换树脂、分子筛、杂多酸和固体超强酸等来代替硫酸,以解决设备腐蚀和污染问题,但这些催化剂催化活性下降快,催化效率较低,成本高,以及与现有工艺的适用性等问题,至今没有实现工业化。
目前,我国乙酸乙酯的主要生产厂家,及其生产能力和工艺路线如下表:
表2-1国内乙酸乙酯的主要生产厂家,生产能力和工艺路线
生产厂家
生产能力(kt/a)
工艺路线
四川扬子江乙酰化工公司
80
乙酸酯化法
山东农金沂蒙有限公司
80
乙酸酯化法、乙醇一步法
江西湛江溶液厂
40
乙酸酯化法
上海石化股份有限公司
20
乙醛缩合法
上海试剂有限公司
20
乙酸酯化法
成都有机化工厂
20
乙酸酯化法
贵州有机化工厂
20
乙酸酯化法
建德有机化工厂
10
乙酸酯化法
湖州有机化工厂
10
乙酸酯化法
云南溶剂厂
10
乙酸酯化法
广东顺德市气体溶剂厂
10
乙酸酯化法
广东中山市中糖有机化工公司
10
乙酸酯化法
我国国内的乙酸乙酯的生产技术,相对于国外的技术情况还是出于相对落后的阶段,再加上我国原材料方面的限制,因而我国的乙酸乙酯的生产技术大都是传统的酯化法。
这样使得我们的生产,普遍存在规模小、成本高、效益低、市场竞争力差等问题,而且腐蚀和环保问题难于解决,更加速了现有装置的报废、停产及被彻底淘汰的速度。
2.3几种技术路线比较
由前面的叙述中,我们可以知道,乙酸乙酯的合成方法有四种,分别是直接酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法、乙烯/乙酸加成法,下面我们对这四种方法进行比较,并确定最佳工艺路线。
2.3.1乙酸酯化法
乙酸酯化法是在催化剂的作用下,将乙酸和乙醇直接酯化生成乙酸乙酯,该法工艺技术成熟,原料供应充足,生产工艺简单,投资少,是国内外曾普遍采用的主要工艺。
但该法存在反应温度高,乙酸利用率低,易发生副反应,产品处理困难,催化剂浓硫酸对设备腐蚀性强,废液污染环境以及生产成本高等缺点。
2.3.2乙醛缩合法
乙醛缩合制乙酸乙酯工艺是在催化剂乙醇铝的存在下,乙醛氧化缩合生成乙酸乙酯。
采用该工艺时,如果反应过程中有2种醛存在,则可以生产出混合酯类,如乙酸乙酯和乙酸丁酯。
由乙醛生产乙酸乙酯包括催化剂制备、反应、分离和精馏4大部分。
该工艺在常压低温下(
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