16484醋酸乙酯-醋酸丁酯工艺设计.doc

过程模拟与优化课程设计
醋酸乙酯-醋酸丁酯
联产工艺设计
完成人:
李谦
袁金彪
指导教师:
钱宇
完成时间:
2001年12月
目录
1. 项目介绍 3
2 项目分析 3
醋酸乙酯、醋酸丁酯生产工艺 3
醋酸乙酯与醋酸丁酯的主要性质 4
工艺分析 4
乙酯-丁酯联产工艺 5
物料衡算 5
操作条件分析 6
改造方案 7
醋酸乙酯生产装置改造方案 7
丁酯生产装置的改进 8
3 计算机模拟 9
4 乙酯生产装置的能量集成 10
5 结论 11
参考文献 11
附录:完成的流程图 12
项目介绍
广州溶剂厂位于广州市东郊,隶属广州珠江化工集团股份公司,是一家以生产醋酸乙酯、醋酸丁酯等化工溶剂为主的中型国营轻化工企业。该厂现有醋酸乙酯装置两套、醋酸丁酯装置四套、脲醛树脂装置七套、甲醛装置四套以及配套的公用工程系统。
该厂的醋酸乙酯、醋酸丁酯生产具有较长的历史,并具有相当的规模和一定的市场竞争能力。目前两种产品的市场情况良好。在此基础上,该厂准备进一步扩大生产能力,提出了设计醋酸乙酯、丁酯联产装置的设计要求:
年产5万吨醋酸乙酯/醋酸丁酯联产新工艺要求为:
醋酸乙酯/醋酸丁酯采用联产方式,在同一反应器中反应。
优化分离流程,以节约操作费用。
进行能量优化。
产品指标:
醋酸乙酯
醋酸丁酯
密度
-
-
含量
>=99%
含量>=%
水分
<=%
水分<=%
酸度
<=%
酸度<=%
项目分析
醋酸乙酯和醋酸丁酯是重要化工原料。广泛应用于油漆、涂料、油墨、人造纤维、医药等许多化工企业。目前,处于环保考虑,采用醋酸乙酯和醋酸丁酯类溶剂来取代挥发性较强的有机物溶剂如苯等已成为趋势,从而导致市场对醋酸乙酯和醋酸丁酯的需求逐年增加。预计1997年-%。因此该项目的研究具有很大的现实意义。
通过文献查阅并结合厂方提供的资料,我们对本项目进行了项目分析。
醋酸乙酯、醋酸丁酯生产工艺
醋酸乙酯的主要生产方法有:
醋酸-乙醇酯化法
醋酸-乙醛缩合法
乙醇脱氢法
醋酸-乙烯加成法
目前,珠江化工厂采用的是醋酸-乙醇酯化工艺,酯化法的优点在于工艺简单,操作方便,目前在我国被广泛使用;主要缺点酯化后分离困难,能耗较大。醋酸-乙醇酯化法制备醋酸乙酯的工艺流程为:
醋酸丁酯的主要生产方法为:
醋酸-丁醇酯化法
醋酸-丁烯加成法
珠江化工厂现采用醋酸-丁醇酯化工艺,流程与乙酯工艺相同。
值得注意的是,酯化法目前在国际上已经逐步被醋酸-乙烯直接加成法所代替。加成法制备的醋酸乙酯无论从能耗、质量上都优于传统的酯化法。目前加成法的核心技术仍然为国外少数公司所垄断。如BP阿莫科公司。
醋酸乙酯与醋酸丁酯的主要性质
醋酸乙酯:
分子式:C4H8O2
结构式:CH3COOC4H9
分子量:
醋酸丁酯:
分子式:C6H12O2
结构式:CH3COOC4H9
分子量:
醋酸乙酯、丁酯的共沸物成分:
醋酸乙酯mol%
水mol%
乙醇mol%
共沸点℃
二元


0

二元



三元

9


醋酸丁酯mol%
水mol%
丁醇mol%
共沸点℃
二元


0

二元



三元




数据来源:广州溶剂厂、《溶剂手册》。
工艺分析
从以上介绍可知,目前酯化法生产乙酯、丁酯的技术已比较成熟,对反应原理、机制已经了解的比较透彻,所以我们的设计主要应集中于工艺过程的优化,以及能量利用系统的分析、优化方面。
图1 醋酸乙酯酯化装置
从醋酸乙酯的核心生产装置-酯化装置着手,进行分析。酯化工段工艺如图1所示:原料经预热器预热后进入酯化塔底部,反应后的醋酸乙酯主要以酯-水二元共沸物的形式从塔顶蒸出,经冷凝后进入液-液分离器分层,废水从分离器底部排出,粗酯一部分回流,另一部分作为产品送精制部分。。
该反应是一个可逆反应。增加反应物的浓度和减少生成物的浓度有利于反应向正方向移动。实际生产中,厂方采用醋酸过量,且通过蒸馏把生成的醋酸乙酯与水除去的方法提高反应的转化率。由于醋酸的沸点较高,精馏塔顶主要成分为醋酸乙酯和水共沸物