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1、安徽工程大学本科毕业设计(论文)开题报告题目：年产8万吨乙酸正丁酯生产工艺设计课 题 类 型： 设计 实验研究 论文学 生 姓 名： 彭炜强学 号： 3100404236专 业 班 级： 化工102教 学 单 位：生物与化学工程学院指 导 教 师： 沈凤翠 讲师开 题 时 间： 2014年1月3日2014 年 3月 8 日一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）1.1本课题研究的主要内容乙酸正丁酯(n-Butyl Acetate，C6H12O2)又称乙酸丁酯; 醋酸正丁酯是具有水果香味的无色透明、可燃性液体，其香味比乙酸戊酯略小。它可与醇、酮、醋和大多数常用的有机溶剂互溶。天然的乙酸正丁酯主
2、要存在于葡萄、樱桃、香蕉、苹果等植物中，且易挥发，难溶于水，能溶解油脂莘脑、树胶、松香等。其相对密度d420为0.8825，折光率n D20为1.3941，沸点为126.1，凝固点-77.9，闪点(开杯)33，蒸汽压(20)l.33kpa，汽化热309.4J/g，比热容(20)l.9lJ1。 乙酸正丁酯是一种重要的工业化学品，是化工、香料和医药等行业的重要原料，广泛用于硝化纤维、香料、医药、火棉胶、人造革和涂料等工业2-4。作为一种重要的化学中间体和有机溶剂，它大量用于塑料、树脂、树胶、涂料等的生产和其他化学分支。乙酸正丁酯的生产对国民经济以及各行各业的发展有着重要的意义，也对人民生活质量的改
3、善和提高起着重要的作用。最近几年，由于全球范围内对环境保护的要求日趋严格。人们倾向于减少甲苯、二甲苯、酮类等溶剂的用量。由于乙酸正丁酯是甲苯、二甲苯、酮类很好的取代品，其应用前景十分广阔。1.2课题研究的意义乙酸正丁酯作为良好的有机溶剂，主要用做硝基漆和过氯乙烯漆的稀释剂，在人造革、封皮纸及塑料工业中用作溶剂，在医药上用于红霉素生产的溶剂，还可用于印花薄膜、香料和化妆品等领域。近年随着我国涂料、塑料和胶粘剂行业的飞速发展，给乙酸正丁酯提供了巨大的消费市场，国内产量也不断增长，扩能活跃。虽然国内个别大型生产厂家都扩充了生产装置，但是我国仍需要大量进口乙酸正丁酯来满足市场需求，虽然近几年高固分涂料
4、和水性涂料对溶剂涂料有一定的排挤，但市场容量的迅速扩大并未使乙酸正丁酯在该领域有明显弱势。而且中国国内有很多的在建和拟在建乙酸项目，如果这些项目建好以后，那么就会对乙酸酯原料方面提供强大的支持。因此研究本课题有着重要的意义。二 、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）2.1 研究现状2.1.1国内乙酸正丁酯的生产现状及生产方法近年随着我国涂料、塑料和胶黏剂行业的飞速发展，给乙酸正丁酯提供了巨大的消费市场，国内的产量也不断增长，扩能活跃。2002年江苏长华化工集团将原有20kt/a乙酸正丁酯装置扩至50kt/a。上海东盐化工有限公司2004年将产能从50kt/a增至80kt/a。江苏三木
5、集团也计划将其乙酸正丁酯产能从目前30kt/a扩至50kt/a。2006年我国乙酸正丁酯产量达到21万吨以上。虽然如此，我国仍需要大量进口乙酸正丁酯来满足市场需求，2006年度我国净进口乙酸正丁酯总量为1.83万吨，耗1800万美元。我国乙酸正丁酯生产企业约40余家，中英合资扬子江乙酰化工公司采用可切换酯化8万t/aEA/BA装置为最大。国内乙酸正丁酯以有机合成化工用量最多，约占总消耗量的60%，医药及农药化工占30%，其余占10%。我国生产乙酸正丁酯的方法普遍是以乙酸和正丁醇为原料在浓硫酸的催化下运用连续法生产而得的。2.1.2国外乙酸正丁酯生产现状及生产方法目前，世界乙酸正丁酯的主要生产厂
6、家有德国BASF公司（生产能力为7.5万吨/年）、德国Celanese公司（生产能力为4.0万吨/年）、比利时Ineos Oxide公司（生产能力为8.5万吨/年）、德国Oxeno公司（生产能力为8.0万吨/年）、美国Celanese公司（生产能力为10.0万吨/年）、美国Dow化学公司（生产能力为7.3万吨/年）、美国Eastman化学公司（生产能力为7.7万吨/年）、马来西亚BASF Petronas公司（生产能力为5.0万吨/年）、新加坡Celanese（生产能力为10.0万吨/年）、韩国乙醇工业公司（生产能力为2.5万吨/年）、日本Kyowa Yuka公司（生产能力为3.9万吨/年）、
7、马来西亚Optimal公司（生产能力为5.0万吨/年）以及中国重庆扬子江乙酰公司（生产能力为8.0万吨/年）等。国外大型乙酸酯生产企业主要有BP阿莫科公司、美国塞拉尼斯公司、日本昭和电 工公司、美国伊士曼公司、美国联碳公司及德国巴斯夫公司等，合计生产能力约占世界总生产能力的50%左右。BP阿莫科公司在比利时建有一套乙酸酯系列装置，其中乙酸正丁酯的生产能力为7.7万吨/年，乙酸异丁酯为1.6万吨/年，并可生产乙酸乙酯和乙酸异丙酯产品。20世纪90年代中期以来，BP阿莫科乙酸酯业务开始向亚洲市场进军。 1995年4 月，该公司与韩国国际酒精工业股份有限公司（45%股份）和日本住友公司（10%股份）
8、在韩国蔚山合资建成5万吨/年乙酸乙酯装置。美国乙酸酯生产企业有3家，全部采用乙酸/乙醇酯化工艺。塞拉尼斯公司是全球第二大乙酸酯产品生产商，乙酸酯系列产品几乎均能生产，与BP阿莫科公司一样，也以乙酯为主。早在1995年，塞拉尼斯公司就将乙酸正丁酯装置由5.45万吨/年扩至 7.2万吨/年，1996年又将在墨西哥塞拉亚的装置扩至4.5万吨/年。1998年，该公司将德国法兰克福的装置进行二期扩建，生产能力扩大一倍，达到4万吨/年乙酸正丁酯。最近，该公司在新加坡裕廊岛投资建成了一套50万吨/年乙酸装置，其衍生产品之一10万吨/年乙酸酯类（含乙酸乙酯、丁酯及丙酯）装置已于2000年初开工建设，预计200
9、2年初投产。美国联碳公司仅生产和销售乙酸正丁酯产品，在得克萨斯州拥有一套生产规模为7.2万吨/年的装置。1998年，联碳公司与中国台湾长春石化公 司签订供货合同，销售台湾Miaoli装置生产的1.8万吨乙酸正丁酯产品。联碳公司和马来西亚石油公司投资兴建的60万吨/年乙烯工程即将投产，配套建设的5万吨/年乙酸正丁酯装置预计2001年9月投入运行。德国巴斯夫公司主要生产乙酸正丁酯，在德国路德维希港建有一套乙酸酯装置，其中乙酸正丁酯5万吨/年，乙酸异丁酯5000吨/年，乙酸丙酯2000吨/年。该公司在西班牙塔雷加建有生产能力为8000吨/年的乙酸正丁酯装置。该公司与马来西亚一家 公司合资，在格奔进行
10、二期石化工程建设，项目包括5万吨/年乙酸正丁酯装置，预计 2002年第一季度建成投产。目前日本有3套乙酸正丁酯装置，按生产能力依次为为协和油化公司（5.4万吨/年）、大赛珞化学工业公司（2.2万吨/年）及神港有机化学工业公司（1万吨/年），合计生产能力为8.6万吨/年。三菱物产公司和协和发酵工业公司与印度尼西亚一家公司合资，在默拉克建设2万吨/年乙酸正丁酯装置，1997 年初建成投产。南非萨索尔公司是一家拥有乙酸、乙醇及乙酸异丙酯产品的化工公司，1998年收购了一套位于南非杰米斯顿的1万吨/年乙酸乙酯装置，用于兼产乙酸异丙酯。2.1.3乙酸正丁酯市场份额统计表2-1乙酸正丁酯市场份额统计表产地
11、数量（万吨）比例%美国西欧日本中国其他国家和地区合计22.024.08.621.044.6120.018.320.07.217.537.21002.2乙酸正丁酯的主要用途及发展趋势2.2.1主要用途（1）作溶剂乙酸正丁酯是最常用的一种多功能有机溶剂，广泛应用于有机合成5。它对许多物质都有良好的溶解性，能够溶解聚氯乙烯、氯化橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯等，工业上可用来制造用作飞机机翼涂料、汽车涂料、人造革涂料的聚酯漆、硝基纤维等漆类溶剂6。（2）作萃取剂乙酸正丁酯可用作萃取剂，如采用乙酸正丁酯萃取剂可将间苯二胺、间氨基酚与间苯二酚混合液体系的中三组分进行有效的分离7。（3）作香料乙酸正丁酯具有果实香味
12、，常用作果实的香精，主要用于草莓、菠萝、桃、香蕉、树莓和梨等香精的配置8。（4）用于医药由于乙酸正丁酯的挥发度很低，可以调整物质的蒸发速率和粘度，可以作药物吸收促进组分。（5）作反应介质乙酸正丁酯可以用作反应介质，如可作为粘合剂反应介质，应用于摄影行业。2.2.2发展趋势2002年，欧洲乙酸正丁酯的需求稳定，与2001年相比增长1%。根据欧洲溶剂工业集团的初步估计，2002年欧洲乙酸正丁酯的产量约为24.0万吨/年，销售量为23.6万吨/年，供需基本平衡，而2001年的产量和销售量为23.5万吨/年，2002年第二季度曾因需求强劲和原料有限造成一段时间供应吃紧，之后市场一直保持平衡。计2004
13、-2010年，我国醋酸酯年均消费增长率约8%，需求量达105万吨；预计2010-2020年，我国醋酸酯的年均消费增长率约5%，需求量达170万吨左右。今后几年世界需求将以3.7%的速度增长。其增长的主要原因是，这两种产品可以作为溶剂，从而取代挥发性较强的有机物溶剂，即用醋酸乙酯取代甲乙酮、用乙酸正丁酯取代芳烃溶剂。在这种趋势带动下，世界醋酸酯类装置建设投资热潮正在逐渐升温。由此可见，全球范围内醋酸酯类装置建设浪潮一浪高过一浪。传统乙酸正丁酯的生产时采用浓硫酸作催化剂，以正丁醇和乙酸为原料的直接酯化的方法，但该方法存在副反应多、设备腐蚀严重、产率低、后续处理复杂、废液排放量大污染环境等问题。近年
14、来，随着人们环保意识日益增强，采用其他优良催化剂替代浓硫酸催化乙酸正丁酯反应已成为必然趋势。因此，越来越多的学者致力于寻找更加高效的催化剂用于乙酸正丁酯催化精馏的生产工艺中，并取得了一定的成果。已发现分子筛、杂多酸、固体超强酸、无机盐、氨基磺酸、阳离子交换树脂等均可作为乙酸正丁酯之花反应的催化剂9-10。三 、研究方案及工作计划3.1 研究方案（1）、查阅相关资料，并写出开题报告一篇，翻译外文文献一篇。并写出简要的设计方案。拟定基本设计方案。（2）、根据方案第一步设计乙酸正丁酯的生产流程。（3）、物料衡算和热量衡算。（4）、计算依据，绘制出工艺流程图。（5）、主要设备设计及设备参数确定。 3.
15、2 工作计划根据毕业设计任务书及拟订的工作计划，按时完成各个时期的工作任务。（1）、通过查阅各种参考文献，首先确定一套可行的年产8万吨的乙酸正丁酯的工艺方法。（2）、根据所学知识，且通过对所查资料的学习统筹掌握要做的设计的具体内容。（3）、在上面基础上写好完整的工艺流程，接着进行物料和热量衡算，并对主要设备进行选型和计算，最后用AUTO-CAD画出工艺流程图、车间设备布置图、主体设备图。 详细工作计划安排如下：3.14.5： 翻译一篇与论文题目相关的英文文献。3.104.20：准备设计材料，完成工艺流程的设计。4.215.18：根据所选方案对设计进行物料衡算和热量衡算，和塔设备的计算。5.196.1： 撰写设计说明书，作好工艺流程、设备设计的CAD图形。6.26.8： 在指导老师的指点下优化设计，完善设计过程。6.56.18： 提交毕业论文，准备论文答辩。 四 、参考文献1 张连伟.乙酸正丁酯合成的研究进展J.当代化工，2005, 34(3)
