年产5万吨乙酸乙酯初步设计说明书样本.docx
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年产5万吨乙酸乙酯初步设计说明书样本
5万吨/年乙酸乙酯项目
初步设计说明书
二〇〇八年八月浙江杭州
前言
乙酸乙酯是应用最广泛脂肪酸酯之一,具备优良溶解性能,是一种较好工业溶剂,已被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树脂、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;在食品工业中用作特殊改性酒精香味萃取剂,在香料工业中是最重要香料添加剂,可作为调香剂组分,乙酸乙酯也可用作粘合剂溶剂,油漆稀释剂以及作为制造药物、染料等原料。
当前,国内外市场需求量不断增长。
在人类日益注重环保今天,在涂料、油墨生产中采用高档溶剂是大势所趋。
作为高档溶剂,乙酸乙酯在国内外应用在持续稳定增长,建筑、汽车等行业迅速发展,也会带动对乙酸乙酯类溶剂需求。
本项目拟采用乙醇脱氢法生产乙酸乙酯。
只需要乙醇一种原料,通过单一催化剂脱氢后直接得到乙酸乙酯,简称一步法。
本设计小组依照化工设计原则,在查阅各种有关文献基本上,对原料、厂址等进行了选取,同步对工艺路线、自动控制、管路等进行了设计,还对生产成本、环境效益等进行了分析估算。
并将设计成果分列于如下各章节。
这个设计工作特点在于:
(1)本项目原料是广西贵糖集团乙醇厂用生物发酵废糖浆制得95%乙醇,凭借该地区丰富甘蔗资源和发达制糖工业,乙醇来源可以得到可靠保证,运送以便,价格低廉,同步符合国家对发酵法制乙醇有关规定,绿色环保;
(2)本项目采用乙醇脱氢法工艺生产乙酸乙酯,有反映温和,各种反映条件变化弹性大,工艺简朴,容易操作等特点,相对于老式工艺,基本无腐蚀和三废排放。
该工艺具备良好“环境效益”,“社会效益”,“经济效益”;
(3)针对乙醇脱氢法产品中副产物成分复杂,难以分离局限性,咱们采用了增长加氢反映方案,使原料乙醇综合运用率得到提高,减少了重要副产物乙醛,有助于后续分离进行,同步使其中微量羰基化合物(重要是丙酮和丁酮)得到了还原,提高了产品质量和应用范畴;
(4)采用膜分离办法分离氢气,既做到了提纯氢气,又使其中乙酸乙酯得到回收,减少了常规气体分离中多级深冷操作,采用以丙三醇为萃取剂萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇-水中乙酸乙酯,自行设计了精馏流程,在分离出高纯度乙酸乙酯(99%mol)同步,回收了绝大某些丙三醇和大某些乙醇。
分离后剩余乙酸乙酯和乙醇混合溶液以无苯天那(香蕉水)形式外售,满足本地油漆产业需要又增长了利润。
(5)采用热集成技术,大大减少了能量消耗,每吨乙酸乙酯蒸汽消耗量从文献报道5~6吨节约至3吨左右(中压蒸汽按价格折成了低压蒸汽),冷却水用量也得到了大幅度缩减。
(6)生产过程中产生废渣为锅炉煤渣和失活金属催化剂,在环保方案中均得到了妥善解决,废水重要为精馏产生具有微量乙酸乙酯、乙醇和丙三醇水,在自建污水解决池解决达到国家有关原则后直接排放,基本无废气。
整个设计详细成果分列于如下各章节。
由于水平有限,如设计存在不当或漏掉之处,但愿诸位前辈予以批评指正。
浙江工业大学尤里卡设计小组
8月
1总论
1.1项目总述
乙酸乙酯(ethylacetate)又称醋酸乙酯。
纯净乙酸乙酯是无色透明有芳香气味液体,是一种用途广泛精细化工产品,具备优秀溶解性、快干性,用途广泛,是一种非常重要有机化工原料和极好工业溶剂,被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等生产过程中。
其重要用途有:
作为工业溶剂,用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中;作为粘合剂,用于印刷油墨、人造珍珠生产;作为提取剂,用于医药、有机酸等产品生产;作为香料原料,用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料重要原料。
在某些发达国家,它作为一种无毒、无公害型溶剂正逐渐取代含苯溶剂、甲基乙基酮等对人体和环境带来极大危害溶剂。
现今乙酸乙酯生产路线分为酯化法、乙醛缩合法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。
乙醇脱氢法是二十世纪九十年代后期发展起来新技术,可以将乙醇经一步脱氢转化为乙酸乙酯,同步生成副产品氢气。
采用这种办法生产乙酸乙酯纯度高、含水和各种重金属等杂质低,质量超过国家质量原则。
当前中华人民共和国重要生产办法是酯化法,是一种比较老式办法。
乙醇脱氢法是新技术,当前在中华人民共和国有两套装置正在建设,一种是吉林燃料乙醇公司,一套是山东海化集团。
本项目是贵糖集团投资建设年产5万吨乙酸乙酯工厂,采用乙醇一步法,将乙醇以气相形式通过高性能催化剂固定床反映器,脱氢缩合制得含乙酸乙酯、乙醛、氢气及未反映乙醇混合气体通入加氢反映器,将副产乙醛等羰基化合物还原成醇类,冷凝成汽液两相,进入分离工段,用膜分离法分离随氢气带出乙酸乙酯和乙醇等,与前一工段得到液相相混合,采用丙三醇作为萃取剂萃取精馏制得高纯度乙酸乙酯,未反映乙醇以95%乙醇形式进行回收,萃取剂丙三醇也进行回收。
环保无污染,无废气,设备腐蚀小,单位产量能耗低。
依照国家经贸委关于化工建设有关规定提出规定,秉承优恤、合理投资办厂原则,结合产品市场需求和产品性质以及公司自身实际状况考虑,通过可行性调查和研究后,拟定本产品生产规模为5万吨/年.
本项目总投资8481.2178万人民币,项目建设进度考虑建设各个环节时间安排以及干扰因素影响,建设周期为1年。
1.2项目可行性分析
通过可行性研究论证后,从经济利益角度上,本项目内部收益率为20.618%。
但是,其前提是可以保证国家有关优惠政策及时到位、充分原料供应、产品销售价格和足够市场(涉及出口)以及有关工业项目可以得到共同开发。
其中,原料供应与否充分、国家各项优惠政策与否及时到位是能否赚钱重要控制因素。
1.3项目审核
通过可行性分析本项目从产业规划、产业布局、发展重点、原料来源、水资源平衡、运送安全、环保、项目管理和风险防范等方面,基本符合国家关于对化工行业规范和规定。
1.4厂区及生产概况
本项目选址于广西贵港市贵糖生态工业园,占地面积约1.35万平米。
厂区别为厂前区、生产区、生产辅助区和储罐区,由工业园区配套完善水、电、汽等动力来源,建立有变电站、机修车间、检查中心、消防系统、罐装成品仓库等完善公用和辅助工程设施。
1.5原料来源
本工厂重要原料系浓度95%工业酒精。
广西贵港生态工业示范园是国内当前规模大、进展快生态工业园之一。
贵糖集团运用甘蔗榨糖,在此基本上成功地建设了一种生态工业园雏形。
贵港生态工业园现由两条主链构成:
甘蔗→制糖→废糖蜜制酒精→酒精废液制复合肥→复合肥回施甘蔗田,以及甘蔗→制糖→蔗渣造纸→碱回收。
贵糖集团当前正在建设一种年产10万吨造纸厂,并规划生产工业用酒精和其他产品,示范园区建成后。
将形成30万吨糖、20万吨工业酒精生产规模。
原料供应充分,价格低廉,可大幅缩减运送成本。
由于世界粮食产量下降,粮食供应浮现紧张,为了保证粮食安全,避免与人争粮状况浮现,国务院通过《可再生能源中长期发展规划》,限制发展以粮食为原料制取乙醇工艺。
而贵糖制取乙醇是通过甘蔗渣、废糖浆制得,属于变废为宝,绿色,环保,符合国家可持续发展规定。
1.6设计工艺
脱氢法该工艺采用乙醇一种原料,直接合成乙酸乙酯,不但减少了酯合成中间环节,能从主线上克服设备腐蚀,环境污染等老式工艺上缺陷。
虽然该工艺乙醇转化率在60%~65%之间,乙酸乙酯选取性在85%~90%之间。
但采用物料循环回流方式,并使用了高效率非晶态铜基催化剂,使总转化率达到较高水平。
该工艺路线由于对设备无腐蚀,故可以采用价格较为低廉碳钢,从而大大减少了设备投资,延长设备使用年限。
同步,建立先进热集成系统,科学合理地充分运用各股能量,达到节能减排效果。
在广西贵港地区,是重要甘蔗制糖基地,有大量废糖浆发酵制得副产乙醇,价格低廉。
所选厂址所在地区工业发达,配套设施齐全,适合采用脱氢法。
2总图运送
2.1厂址概况
拟建工厂最后拟定建在广西壮族自治区贵港市贵糖生态工业园。
2.1.1厂址地理位置、地形、地貌概况及交通运送条件
厂区地形平坦,全为第四系全新统松散沉积物。
经勘察以为:
厂区地形平坦、普通高差0.5米左右,地形条件良好。
地下水位埋深普通0.7-1.2米,基坑开挖如不穿过粘土或亚粘土层,无需排水。
仅在亚砂土层开挖时需要注意。
雨后施工会有少量水。
有厂房座落在水田或水塘上,基坑内稀泥必要清除干净。
以免房基也许产生不均匀沉陷,而使建筑物破坏。
砂卵石层中地下水丰富,水量在1500-吨/昼夜以上。
水质良好,仅铁离子含量超标,经解决后可作为饮用水,作锅炉用水属不起泡和半腐蚀性水。
化工区内地表水流量受季节影响较大。
该厂区地势较高,河流洪水不会对厂区导致不良影响,厂区地下水属于空隙潜水,地下水位埋深不不大于20米。
水质良好,对混凝土无侵蚀性。
该地区不属于地震断层带地区和基本烈度为9度以上地震区。
贵港市是一座具备两千近年历史古郡,也是一座布满生机新兴内河港口都市,位于广西东南部、西江流域中游。
1995年10月经国务院批准将原属玉林地区贵港市(县级)、桂平市(县级)和平南县合并,成立地级贵港市,辖港北区、港南区、覃塘区、平南县和桂平市,总面积10606平方公里,总人口478.89万。
山川秀丽,资源丰富。
北回归线横贯贵港中部,属南亚热带季风气候区,年均气温21.5℃,年均降雨日166天,年均降雨量1600毫米,无霜期353天。
贵港拥有广西最大冲积平原——浔郁平原,农业资源、水力资源、矿产资源、旅游资源十分丰富,是广西重要商品粮、糖、果、肉桂和禽畜生产基地,素有广西“鱼米之乡”、“荔枝之乡”、“龙眼之乡”等美喻。
境内水能总蕴藏量达160万千瓦以上,年发电量超过11亿千瓦时。
重要矿产资源有全国储量第一三水铝和铁、锰、金、铜、锑、石灰石、白云石等60各种。
区位独特,交通便捷。
贵港地处华南地区与西南地区结合部,面向粤港澳,背靠大西南,联通东南亚,区位优势十分明显。
贵港交通十分便利,黎湛铁路、324和209国道、南(宁)梧(州)高级别公路、南(宁)广(州)高速公路以及西江航道交汇贯通全境,是连接国内东南沿海地区与中西部地区桥梁和纽带,是大西南出海最便捷通道之一。
贵港是国家一类对外开放口岸,海关等口岸联检机构齐全。
西江航道一年四季可通行千吨级船舶,30个小时即可直达粤、港、澳,全市港口年货品吞吐量超过3000万吨,贵港港是华南地区和西部地区最大内河港口。
随着南宁至广州高速铁路、三江至北海高速公路、苍梧至龙邦高速公路、荔浦至铁山港高速公路建设,贵港参加区域经济合伙、承办产业转移区位交通优势将更加突出。
环境优越,服务优良。
都市道路、供排水、供电、路灯、绿化、垃圾解决等基本设施日趋完善,都市框架不断扩大,承载能力进一步增强,重点城乡发展加快,城乡面貌日新月异,正在向具备浓郁南国特色园林港口都市发展。
投资环境宽松优越,服务工作高效优质,制定了一系列勉励外来投资政策办法,在土地、税收、规费、审批、权益保护等方面给外来投资者提供更优惠政策、更高效服务、更有力保障,使贵港成为国内外客商投资热土、创业乐园和成功抱负之地。
当前,香港华润、台湾水泥、印尼爱凯尔、中华人民共和国华电、中华人民共和国华强、五菱福达等一大批国内外知名公司相继落户贵港投资兴业,并获得了丰厚回报。
2.1.2基本设施建设
2.1.2.1供水工程
由贵港市自来水公司和广西水利网保证供应,日供水能力10万吨。
2.1.2.2排污工程
污水经自行解决,直接排出。
2.1.2.3供电工程
由华南电网供应,质量稳定,电力充分。
2.1.2.4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。
2.2工厂布置
2.2.1厂区概况
厂区位于广西贵糖生态工业园之内,地形为矩形,总面积约13500m²。
厂区别为生产区与生产辅助区、行政生活区、和储罐区。
2.2.2厂区布置与规划
我司位于广西壮族自治区贵港市贵糖生态工业园内,基地东侧为贵糖集团总厂,南侧为一河流,西侧和北侧均为闲置工业用地。
当前,项目所在地现状为闲置工业用地,地势平坦,无任何建构筑物。
本项目拟定厂区地形为矩形,其中南北方向长为135m,东西方向宽为100m,总面积约13500m²。
厂区南面邻河,筑有防洪堤,北面为总厂公路,东面为铁路支线。
厂区别为厂前区、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上风向。
重要建筑涉及行政楼、食堂、停车场、宿舍等,职工宿舍和食堂构成生活区,位于行政楼南侧,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。
生产辅助区重要涉及中心控制楼、化验中心、维修车间、材料仓库和水解决车间等。
生产区和储罐区重要位于整个厂区东面。
重要有四大某些:
乙醇储罐区,反映车间,分离车间和产品罐区。
贵糖集团乙醇厂95%乙醇直接通过管道输送至厂区,在乙醇储罐区存储。
反映车间由两层构成,其中安放了脱氢反映器和加氢反映器及其辅助设备。
反映车间南侧集中布置分离车间,其中涉及闪蒸罐一种,精馏塔五个及其配套辅助设备。
燃料煤堆场和蒸汽锅炉房位于反映车间东面,分离车间北面,接近大量耗用蒸汽精馏工段。
产品灌区位于厂区最南面,其中涉及了氢气球罐,乙酸乙酯储罐和副产物无苯天那水溶液粗料储罐。
各车间最大也许采用露天布置,闪蒸塔、精馏塔、储罐等均布置在露天场合,减少了建设投资,便于改扩建。
别的厂房多采用单层构造,设计规定满足甲类产品生产耐火、防火、防爆级别。
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米宽中央主道横贯南北,东面出口即为总厂铁路。
此外,本项目依照本地自然条件,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,设立花坛,种植花卉,辅以草坪。
沿工厂围墙四周、道路两侧及厂内恰本地点种植乔木、灌木、绿篱,为职工生产和生活创造良好环境条件,以达到净化空气,保护环境,有益于人体健康目。
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,物料运送及防火规定。
咱们采用植物重要以绿色木本植物为主,可以达到一种良好减少空气污染效果。
3工艺设计方案
3.1概述
工艺设计重要阐明本设计生产乙酸乙酯详细状况,重要涉及生产流程概述、工艺流程阐明、工艺特色简介以及物料衡算书、热量衡算书。
3.1.1生产规模
本设计拟建产量为5万吨/年乙酸乙酯厂以满足行业日益增长对绿色溶剂及原料需求
5万吨年乙酸乙酯工厂属于中小型化工厂,为了达到预期经济效益和社会效益。
3.1.2原料
本设计中原料为95%工业乙醇。
3.1.3产品规格
本设计中产品为乙酸乙酯。
其规格构成如表3-1。
表3.1乙酸乙酯产品规格表
指标名称
指标
优等品
一等品
合格品
色度(铂-钴色号),号≤
10
10
20
密度,g/cm3
0.897~0.902
0.897~0.902
0.896~0.902
乙酸乙酯,%≥
99.0
98.5
97.0
水份,%≤
0.10
0.20
0.40
酸度(以CH3COOH计),%≤
0.004
0.005
0.010
蒸发残渣,%≤
0.001
0.005
0.010
3.2工艺设计方案
3.2.1原料路线拟定原则和根据
乙酸乙酯合成路线重要有四种,即乙醇乙酸酯化法(其中涉及了乙酸乙醇直接酯化法和反映精馏法),乙醛缩合法,乙醇脱氢法,乙烯和乙酸直接加成法。
应当说,乙醇乙酸酯化法在乙酸乙酯合成中依然占有相称大比例,特别是在美国等国家,在国内多数公司也依然采用乙酸酯化法;德国、日本等国有多套乙醛直接缩合生成乙酸乙酯装置;乙醇脱氢法与乙烯和乙酸直接加成法在其中所占比例较小,技术有待成熟。
下面简朴简介四种办法优势与缺陷。
3.2.1.1乙醇乙酸酯化法
反映式:
乙醇乙酸酯化法由乙酸和乙醇在硫酸等催化剂作用下直接酯化成乙酸乙酯,惯用工艺是用浓硫酸作催化剂均相催化反映精馏,该工艺是当前国内广泛采用生产工艺,浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价廉等长处,并且溶于反映物料中,是均相催化反映,反映均匀,因而在全塔内都能进行催化反映。
催化作用不受塔内温度限制,反映机理清晰,容易实现最优控制,这些长处可以使反映精馏生产装置大型化。
用浓硫酸作催化剂,也有其不可克服缺陷,即硫酸严重腐蚀设备,其强氧化性引起磺化、碳化或聚合等副反映,产品纯度低,后解决进程复杂,三废量大。
另一种酯化工艺是催化精馏法,它采用固体酸作催化剂,属非均相反映精馏。
在酯化合成方面,已经开发出固体催化剂有沸石分子筛、离子互换树脂、金属硫酸盐、固体超强酸等,具备产物纯度高,反映选取性强,酯收率高,反映条件温和,副产物较少等长处。
但若简朴地将固体酸催化剂于反映中取代硫酸,催化剂在反映液中不久失去活性。
催化精馏法不容易实现工业化和大型化困难,在于催化精馏属非均相催化反映精馏过程,机理较复杂,当前理论还不能较好地解释这一过程,在国际上还没有一种国家提出催化精馏塔设计办法。
3.2.1.2乙醇乙酸酯化法
反映式:
乙醛缩合法是由两分子乙醛经Tishchenko反映缩合成一分子乙酸乙酯,催化剂为乙醇铝、氯化铝及氯化锌等,反映温度为0~10oC。
其生产工艺是将乙醛、乙醇铝催化剂及助催化剂持续送入反映器,反映液经蒸发浓缩后,再经三塔精馏,获得纯度99.8%以上乙酸乙酯产品。
乙醛缩合法长处在于反映是在常压低温下进行,转化率和收率高,对设备规定不高,生产成本较酯化法低;缺陷是受原料来源限制,仅适当于乙醛资源丰富地区,催化剂乙醇铝无法回收,最后通过加水生成氢氧化铝排放,对环境有一定污染。
乙醛缩合法在欧洲和日本是生产乙酸乙酯主流生产办法,在国内工业性生产厂很少。
乙醛贮存运送不以便,普通都是自产自用,因而乙醛缩合法乙酸乙酯生产装置都是建在有乙醛生产厂内。
在冰醋酸价格高地方,该法有很强竞争优势。
该法在国外已经大型化,在国内尚有催化剂和工程上问题没解决,有待突破。
该法产品只能用于化工原料,不能用于食用香料,这是由于乙醛及副产物无法除尽。
3.2.1.3乙烯加成法
反映式:
随着化学化工产业迅速发展,炼油技术不断提高,乙烯已经成为一种丰富原料。
由于乙烯与乙酸直接加成反映生产乙酸乙酯运用丰富乙烯原料,原料运用合理,来源广泛,价格低廉,生产成本较低,且对合成乙酸乙酯具备较高产率与选取性,既是一种原子经济型反映,又是一种环境和谐型反映。
缺陷是此催化体系对设备腐蚀严重,投资成本高。
该工艺采用催化剂重要有液体无机酸和有机磺酸类、分子筛类和杂多酸类催化剂。
同步该工艺依赖于石化工业,需要有大量乙烯资源,只能在乙烯和乙酸资源相对比较丰富而便宜地区才可以考虑。
石油价格不断上涨,导致该工艺劣势更加凸现,在中华人民共和国这样自身石油储量及产量不高需要大量进口石油国家,如果盲目发展这一工艺生产乙酸乙酯缺少战略考虑。
3.2.1.4乙醇脱氢法
反映式:
以乙醇为原料生产乙酸乙酯,老式工艺必要通过乙醇氧化脱氢为乙醛、乙醛氧化成乙酸、乙酸与乙醇酯化3个工段才干完毕。
乙醇脱氢法则只用乙醇一种原料,通过单一催化剂脱氢后直接得到乙酸乙酯,因而,这种办法也简称一步法,以区别于老式三工段工艺。
乙醇脱氢法总反映事实上也是通过3个环节完毕。
详细反映机理有两种,一种是“脱氢歧化酯化”机理,另一种是“半缩醛”机理,即三个环节分别为乙醇脱氢为乙醛、乙醇与乙醛反映生成半缩醛、半缩醛脱氢为乙酸乙酯。
20世纪90年代初清华大学化学系一方面对此工艺进行研究,开发出催化剂Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2,并获得了国家专利。
1996年西南化工研究院也开始进行乙醇脱氢法生产乙酸乙酯研究,当前还在进行工业实验,获得了不小进展。
英国Kvaerner工程公司于20世纪90年代研究乙醇脱氢法生产乙酸乙酯,同步已经在南非建成第一家工业化生产工厂。
该工艺核心问题在于催化剂,依照反映历程,产物中有中间产物乙醛与乙酸,此外尚有副产物乙烯、丙酮、丁酮、2-丁醇等。
由于氢气对平衡抑制及减少副反映规定,单程转化率只能控制在60%~70%。
该工艺反映工段,但分离设备较多,流程较复杂,重要副产物必要分离。
脱氢法反映特点是:
反映温和,各种反映条件变化弹性很大,工艺简朴,容易操作。
脱氢法长处:
(1)生产成本低,在没有甲醇法乙酸生产地区,价格优势很大;
(2)每吨乙酯副产氢气509m3,合用于氢气有用场合;
(3)基本无腐蚀和三废排放,副产物可用于生产无苯提案那水溶剂(香蕉水)。
脱氢法缺陷:
(1)产品质量不如酯化法,虽然可以达到国标,但若丁酮等杂质难以得到完全分离,就不适当用于食品和酒增香等行业;
(2)催化剂在使用前需要还原,停车后须用氮气保护避免氧化,因而只合用于大规模持续生产,经济规模在5000t/a以上;
(3)技术较复杂,尚未成熟。
3.2.2工艺方案设计及阐明
3.2.2.1流程简介
工艺流程图详见所附文献
图3.1为Aspenplus中流程模仿截图。
(1)气化
选用贵糖集团乙醇厂生产95%乙醇,用泵进行加压至反映压力(0.8MPa)之后,加热气化成蒸汽,并继续加热至反映温度(240℃)。
(2)脱氢缩合
过热乙醇蒸汽进入列管式固定床反映器,乙醇在Cu-Zn-Zr-Al-O多功能催化剂表面完毕脱氢生成乙醛,再与乙醇缩合生成乙酸乙酯两步反映,并有乙醛、丙酮、丁酮等副产物产生。
为了便于分离产品,查阅有关文献后,咱们选取了240℃作为反映温度,单程转化率为50%。
图3.1Aspenplus流程模仿截图
(3)加氢
脱氢缩合之后混合气成分较复杂,在选取了适当反映条件之后,可以保证除乙醛外副产物控制在很少量。
为了减少分离难度,并提高乙醇总转化率,咱们增长了加氢工段。
运用前一工段产生氢气,将乙醛以及其她很少量羰基化合物(丙酮、丁酮等)加氢还原成醇类,减少了丙酮、丁酮等产物对产品质量影响,并且由于减少了乙醛这个含量极大副产物,有助于分离进行。
(4)闪蒸
将反映工段出来混合气换热冷凝,并换热至过冷液状态后,运用剩余压力进行闪蒸,将氢气分离出去,但由于氢气量较大和乙酸乙酯挥发性较强等因素,一某些乙酸乙酯以及乙醇和水也会进入气相。
液相直接转入精馏工段。
(5)膜分离
由于闪蒸得到氢气具有大量乙酸乙酯及水和乙醇,需要对氢气进行净化,同步回收随氢气蒸出产品。
由于氢气分子尺寸与乙酸乙酯、乙醇、水三者分子尺寸相差较大,咱们选取采用中空纤维膜对该混合体系进行分离。
氢气进入压缩车间压缩装罐出售。
别的物质冷却后进入精馏工段,与前一闪蒸工段得到液相混合。
(6)萃取精馏
通过闪蒸和膜分离,得到了具有乙酸乙酯、乙醇、水混合体系(其她很少量醇类与酯类基本不影响产品质量,故这里不再讨论),该三元混合体系有四种也许共沸物(乙酸乙酯-乙醇,乙酸乙酯-水,乙醇-水,乙酸乙酯-乙醇-水),这是所有乙酸乙酯合成办法中都会遇到一种分离难题。
咱们依照有关专利和文献,决定采用丙三醇作为萃取剂萃取精馏进行产品精制。
精馏序列如下:
①进入主萃取精馏塔,目是得到符合原则产品乙酸乙酯,在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇,在精馏塔塔顶可以得到99%(mol)高纯度乙酸乙酯,塔釜中得到是乙酸乙酯、乙醇、水以及丙三醇混合物。
②进入辅助精馏塔,在塔顶得到乙酸乙酯、乙醇、水混合物,基本做到了乙酸乙酯与乙醇回收,塔底是水和丙三醇混合物,其中具有少量乙醇。
③进入副萃取精馏塔,目是除去辅助精馏塔塔顶产物中水,同样在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇,在塔顶得到提浓后乙酸乙酯、乙醇、水混合物,塔底是丙三醇与水混合物。
④副萃取精馏塔塔顶产物进入乙醇回收塔,在塔釜得到乙醇与水共沸物,返回反映工段,塔顶得到具有较高浓度乙酸乙酯和乙醇水溶液,由于总量已较小,该混合物不再进行分离,而是作为无苯天那水溶液(香蕉水)粗原料出售。