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1、年产 30 万吨乙酸乙酯的工艺设计 摘摘 要要 乙酸乙酯是重要的精细化工原料。它是一种具有优异溶解性能和快干性能的 溶剂，已广泛应用于生产中。目前，乙酸乙酯的工业生产方法已趋于成熟，而乙 醛缩合法因其具有原料来源广泛、绿色、环保等优点在众多生产方法中脱颖而出 最具发展前景。 本设计采用乙醛缩合法，对工艺中的主要设备进行物料与能量衡算，并对乙 酸乙酯的精馏塔、反应器进行了设计选型。根据设计要求对设备进行选型。就脱 乙醇塔而言，塔体压力为常压，回流比取 3，操作条件：XD=99%、XW=0.01。计 算出塔板数为 46 块，塔高 22.4m。对塔体的主要尺寸设计：精馏段：算得堰长为 0.72m，出
2、口堰高为 0.045m，堰宽为 0.106m，降液管底隙高度为 0.028m；提馏段： 算得堰长为 1.2，出口堰高为 0.049m，堰宽为 0.176m，降液管底隙高度为 0.027m。对于反应器选择连续型搅拌反应釜：算得筒体高度 4.8m，筒体和封头直 径 3m，内筒筒体厚度为 10mm。设计中，首先根据工艺操作的要求和特点，参照 相关工艺的资料，绘制工艺流程图，然后根据工艺计算结构设计的最终数据画出 主要设备图。设计满足安全生产要求，而且经济合理。 关键词关键词：乙酸乙酯，乙醛缩合法，物料衡算，精馏塔，工艺流程图 PRODUCTION DESIGN WITH AN ANNUAL OUTP
3、UT OF 300 THOUSANDS TONS OF ETHYL ACETATE ABSTRACT Ethyl acetate is an important fine chemical raw material. It is a kind of excellent solubility and fast-drying solvent, has been widely used in production. At present, the industrial production of ethyl acetate have been more and more mature, and th
4、e condensation of acetaldehyde because of its wide raw material sources, green, environmental protection and other advantages stand out from many production methods in the most development prospect. The condensation of acetaldehyde had been used in the design, material and energy balance calculation
5、 of the main process equipment, and distillation tower, reactor for ethyl acetate were design selection. According to the design requirements, we selected the suitable equipment. As far as alcohol tower, the tower body was at atmospheric pressure, reflux ratio was 3, the operating conditions: XD=99%
6、, XW=0.01. We could calculate that the plate number was 46, the height of the tower was 22.4m. The main dimensions design of tower body: rectifying section: the length of the weir was 0.72m, the outlet height of the weir was 0.045m, the width was 0.106m, the down comer height of the bottom clearance
7、 was 0.028m; stripping section: the length of weir was 1.2mr, the outlet height of the weir was 0.049m, the width was 0.176m, the down comer height of the bottom clearance was 0.027m. The reactor was selected continuous stirred tank reactor: the height of cylinder was 4.8m by calculation, the diamet
8、er of cylinder and head was 3m, the thickness of the inner cylinder was 10mm. In the design, according to the process requirements and characteristics, reference to the related process data, we could draw a process flow diagram, then according to the process of structure design and calculation of th
9、e final data to draw the main equipment. The design satisfied the requirement of safe production, and reasonable in economy. KEY WORDS: ethyl acetate, acetaldehyde, material balance, distillation, process flow diagram 符号说明 符号意义单位 A 传热面积 m2 Af 弓形降液管面积 m2 AT 塔截面积 m2 C 气体负荷系数 m/s CP 定压比热容 kJ/(kg) D 精馏塔
10、直径 m d0 阀孔直径 m E 液流收缩系数 ET 全塔效率 ev 雾沫夹带量kg 液/kg 气 F 原料液流量 kmol/h H 塔高 m HB 塔底空间高度 m HD 塔顶空间高度 m Hd 降液管内清液层高度 m HF 进料板处高度 m hc 干板阻力m 液柱 hl 板上充气液层阻力m 液柱 hp 气相通过浮阀塔板的压降m 液柱 hw 出口堰高 m how 堰上液层高度 m K0 传热系数 W/(m2) L 精馏塔液相流量 kmol/h lw 堰长 m MA A 物质的分子量 N 实际塔板数块 P 操作压力 KPa Pp 单层塔板压降 Pa t 物料温度 m t 平均温度差 u 速度
11、m/s V 精馏塔气相流量 kmol/h Wd 弓形降液管宽度 m Ws 破沫区宽度 m d x 馏出液中易挥发组分摩尔分数 f x 原料液中易挥发组分摩尔分数 W x 釜残液中易挥发组分摩尔分数 相对挥发度 液体在降液管中停留时间 s L 液相密度 kg/m3 v 气相密度 kg/m3 t 孔心距 m l 粘度Pa s 目 录 摘摘 要要 I 前前 言言 1 第第 1 1 章章 工艺流程的确定工艺流程的确定 8 1.1 本课题设计的内容和要求 8 1.1.1 设计要求 .8 1.1.2 具体设计内容 .8 1.2 设计方案的确定 8 1.2.1 设计原理 .9 1.2.2 工艺流程 10 第
12、第 2 2 章章 物料衡算物料衡算 .12 2.1 数据采集 .12 2.1.1 全流程的工艺数据 12 2.1.2 催化剂的配方 12 2.1.3 操作条件 12 2.1.4 原料和产品的控制指标 13 2.2 一步缩合反应釜的物料衡算 14 2.3 二步缩合反应釜的物料衡算 .15 2.4 单效蒸发器的物料衡算 .16 2.5 脱乙醛塔的物料衡算 .18 2.6 脱乙醇塔的物料衡算 .19 2.7 脱重组分塔物料衡算 .20 第第 3 3 章章 热量衡算热量衡算 .22 3.1 基本数据 .22 3.2 一步缩合反应釜的热量衡算 .23 3.3 二步缩合釜热量衡算 24 3.4 单效蒸发器
13、的热量衡算 .25 3.5 冷凝器的热量衡算 .26 3.6 脱乙醛塔的热量衡算 .27 3.6.1 再沸器的热负荷 27 3.6.2 冷凝器的冷凝量 28 3.7 脱乙醇塔的热量衡算 .28 3.7.1 再沸器的热负荷 28 3.7.2 冷凝器的冷凝量 29 3.8 脱重组分精馏塔的热量衡算 .29 3.8.1 再沸器的热负荷 29 3.8.2 冷凝器的冷凝量 30 第第 4 4 章章 设备选型及车间布置经济核算设备选型及车间布置经济核算 .31 4.1 缩合釜的设计 .31 4.1.1 缩合釜体的设计 31 4.1.2 搅拌装置的设计 .33 4.2 单效蒸发器的设计与选型 34 4.2.
14、1 蒸发器的选择理由 .34 4.2.2 蒸发器计算与设计 .34 4.3 脱乙醛塔的设计与计算 .37 4.3.1 基础数据 37 4.3.2 塔径的确定 41 4.3.3 塔板结构设计 41 4.3.4 塔板布置 43 4.3.5 流体力学验算 44 4.3.6 塔高的确定 47 4.4 脱乙醇塔的设计 .48 4.4.1 基础数据 48 4.4.2 塔径的确定 51 4.4.3 塔板结构设计 52 4.4.4 塔板布置 54 4.4.5 流体力学验算 55 4.4.6 塔高的确定 57 4.5 脱重组分塔的选型与计算 .58 4.5.1 相关计算 58 4.5.2 塔体结构 59 4.6
15、 辅助设备的选型 .60 4.6.1 泵的选型 60 4.6.2 再沸器的选型 60 4.6.3 冷凝器选型 61 4.6.4 工艺设备一览表 62 4.7 车间布置的基本原则和要求 .62 4.7.1 车间布置的基本原则 62 4.7.2 车间布置的要求 63 4.8 本设计的生产车间布置 .66 4.9 建设项目投资 .66 4.9.1 固定资产投资估算.67 4.9.2 建设期贷款利息 68 4.9.3 流动资金估算 68 4.10 生产成本估算 .68 4.10.1 直接材料费 .68 4.10.2 生产人员工资及福利 .68 4.10.3 制造费用 .69 4.11 经济效益 69
16、4.12 投资回收年限 70 4.13 核算总结 .70 第第 5 5 章章 总结总结 .71 5.1 乙酸乙酯的生产流程 .71 5.2 生产设备设计 .71 参参 考考 文文 献献 .72 致致 谢谢 .74 附录附录 75 外文资料译文及原文外文资料译文及原文 76 前 言 乙酸乙酯(EA)，又名醋酸乙酯，英文名称：Ethyl acetate。分子式为： C2H8O4。它是一种无色透明具有流动性并且是易挥发的可燃性液体1，呈强烈 清凉菠萝香气和葡萄酒香味。乙酸乙酯能很好的溶于乙醇、氯仿、乙醚、甘油、 丙二醇、和大多数非挥发性油等有机溶剂中，稍溶于水(25时，1mL 乙酸乙酯 可溶于 10mL 水中)，而且在碱性溶液中易水解成乙酸和乙醇。水分能使其缓慢 分解而呈酸性。乙酸乙酯与水和乙醇皆能形成二元共沸混合物，与水形成的共 沸混合物沸点为 70.4，其中含水量为 6.1%(质量分数)。与乙
