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1、成绩银川能源学院化学反应工程课程设计题目： 年产7800吨乙酸乙酯反应器的设计学生姓名 杨帅宁 学 号 1410140058 指导教师 刘荣杰 院 系 石油化工学院 专 业 能源化学工程 年 级 2014级 化学工程教研室制摘 要 乙酸乙酯是一类重要的有机溶剂。纯净的乙酸乙酯是一种无色透明的、具有刺激性气味的液体，是一类重要的有机化工基本原料，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、涂料及油漆等的生产过程中。目前，我国采用传统的方法制备,即以乙酸和乙醇为原料，浓硫酸为催化剂直接催化合成乙酸乙酯。由于催化剂浓硫酸的使用，反应易生成副产物乙烯，反应应在控制好温度的
2、同时，一方面加入过量的乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。关键词：乙酸乙酯；有机溶剂；催化剂；副产物；AbstractEthyl acetate is an important organic solvent. Pure ethyl acetate ,which is a colorless and transparent liquid with a pungent odor, is a kind of important organic solvent and organic chemical raw material, and is widely
3、used for cellulose acetate, ethyl cellulose, chlorinated rubber, vinyl resin, cellulose acetate resin, synthetic rubber, and the production process of paints and varnishes. At present, our country use the traditional method namely using acetic acid and ethanol as raw materials, concentrated sulfuric
4、 acid as catalyst to prepare for synthesis of ethyl acetate directly. Due to the use of concentrated sulfuric acid, the reaction is easily to product ethylene as a by-products , so the reaction should be in good control of temperature ,at the same time, add an excess of ethanol on the one hand, and
5、steam out the produced products and water on the other hand, so as to facilitate the balance towards the produce of ester direction . Key Words：Ethyl acetate; Organic solvent; Catalyzer; By-products; 目录第1章 背景介绍1乙酸乙酯的性质与用途1理化特性1主要用途1国、内外产业状况2国外生产状况2国内生产状况2第2章 工艺设计方案3设计条件及任务3设计条件3设计任务3原料路线确定的原则和依据3物料计
6、算及方案选择42.3.1 间歇进料的计算52.3.2 连续进料的计算62.4 设计方案的选择8工艺流程图8第3章 热量衡算9工艺流程9热量衡算总式9每摩尔各种物值在不同条件下的值9各种气相物质的参数10每摩尔物质在80下的焓值11总能量衡算11换热设计12第4章 反应釜体及夹套的设计计算134.1 筒体和封头的几何参数的确定134.1.1 筒体和封头的型式134.1.2 筒体和封头的直径134.1.3 确定筒体高度H134.1.4 夹套直径、高度的确定134.2 釜体及夹套厚度的计算14设备材料144.2.2 内压设计计算144.2.3 外压设计计算154.2.4 釜体封头壁厚计算154.2.
7、5 夹套筒体壁厚设计计算164.2.6 夹套封头壁厚设计与选择164.2.7. 反应釜设计参数164.3 夹套式反应釜附属装置的确定16支座的选定164.3.2 人孔C：174.3.3 进口管选择174.3.4 进料管计算和选择17出料管计算184.3.6 温度计接管184.3.7 不凝气体排出管184.3.8 压料管18第5章搅拌器的选型19搅拌桨的尺寸及安装位置19搅拌功率的计算19搅拌轴的的初步计算20搅拌轴直径的设计20搅拌抽临界转速校核计算21联轴器的型式及尺寸的设计21第6章反应釜釜体及夹套的压力试验21釜体的水压试验21水压试验压力的确定21水压试验的强度校核21压力表的量程、水
8、温21水压试验的操作过程21夹套的液压试验22水压试验压力的确定22水压试验的强度校核22压力表的量程、水温22水压试验的操作过程22第7章 车间设备布置设计227.1 给排水227.1.1 工厂给水227.1.2 工厂排水23污水处理237.3 排渣23供电与电讯23供电23电信24通风及空气调节247.5.1 通风及空调设置的原则247.5.2 采暖、通风及空调方案257.6 化验室257.7 维修257.7.1 机修257.7.2 电修257.7.3 仪表修理257.8 仓库26第8章 环境保护设计268.1 主要污染物268.2 设计依据268.3 设计方案268.3.1 工厂绿化26
9、8.4 通风及空气调节26通风及空调设置的原则26采暖、通风及空调方案278.5 厂址选择原则27第9章 结论与建议279.1 结论279.2 收获289.3 建议289.3.1 反应方面28参考文献28致 谢29附 录30第1章 背景介绍1.1 乙酸乙酯的性质与用途乙酸乙酯（ethyl acetate）分子式为CH3COOC2H5 。在酸或碱的催化下，易水解成乙酸和乙醇；此外，还可发生自缩合等反应。主要用途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，是一种较好的工业溶剂，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
10、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的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作粘合剂的溶剂，油漆的稀释剂以及作为制造药物、染料等的原料。制药 醋酸乙酯在制药行业用作溶剂，主要生产维生素E及一些医药中间体。我国是人口大国，人口净增长、人口老龄化问题都将增加对医药品的需求量。同时，随着我国加入世界贸易组织，医药出口量明显增加。化学原料药依然是我国医药商品出口的主要品种，产量与出口量快速上升，带动了醋酸乙酯消费。胶粘剂 胶粘剂的种类繁多，醋酸乙酯主要用于溶剂型胶粘剂，尤其是聚氨酯类胶粘剂。我国从20世纪50年代开始研制和开发聚氨酯
11、胶粘剂，产量不断增大。从未来发展看，我国聚氨酯类胶粘剂的应用领域扩展很快，我国是世界上最大的制鞋国，目前虽有相当部分的制鞋企业以氯丁胶作为胶粘剂，但氯丁胶尽管有初粘性好、可冷粘、价格较便宜等优点，但其不耐增塑剂渗透，必须用苯类有毒溶剂等是其致命弱点，使得氯丁胶已经不适应制鞋工业的发展要求，国外的趋势是逐渐被聚氨酯胶粘剂所代替，欧美等发达国家80%90%的鞋用胶已经被聚氨酯类胶粘剂占领，国内也呈现这种趋势。近年来，东北、华北和华中等内地的鞋厂也开始使用，并有不断扩大的势头。另外，聚氨酯胶在建筑、高速公路、飞机跑道嵌缝材料、高层建筑玻璃密封材料等方面的应用也在不断增长。1.2 国、内外产业状况国外
12、生产状况近年来，世界乙酸乙酯的生产能力不断增加。2001年全球乙酸乙酯的生产能力只有万吨，2006年生产能力增加到万吨，2008年生产能力增加到约万吨，同比增长约15.4%。其中北美地区的生产能力为万吨/年，约占世界乙酸乙酯总生产能力的8.89%； 中南美地区的生产能力为万吨/年，约占总生产能力的4.0%；西欧地区的生产能力为万吨/年， 约占总生产能力的11.7%，亚太地区的生产能力为万吨/年，约占总生产能力的71.8%； 世界其他国家和地区的生产能力为万吨/年，约占总生产能力的3.7%。2010年醋酸乙酯的产能分布见下图1。 2010年世界乙酸乙酯产能分布图1国内生产状况近年来，随着我国化学
13、工业和医药工业的快速发展，乙酸乙酯的生产发展很快。2003年生产能力只有万吨，2006年增加到万吨，2008年进一步增加到约万吨，2003-2008年产能的年均增长率达到约10.8%。2005 年以前，我国是乙酸乙酯的净进口国，从2005年以后，随着我国乙酸乙酯生产能力和产量的大量增加，由净进口国转变为净出口国，2006年我国乙酸乙酯的净出口量为万吨，约占国内总产量的15.87%。2008年净出口量达到万吨，同比增长41.27%。近两年，我国乙酸乙酯的进口量逐年减少，2006 年进口量为万吨，2008年下降到万吨，同比下降约85.52%。2009年上半年进口量为万吨，同比减少约57.14%。与
14、此相反，我国醋酸乙酯的出口量却在逐年增加。2006年出口量超过10.0 万吨，达到10.94 万吨，2008年尽管受到全球金融危机的影响，但出口量仍高达万吨，同比增长34.23%。2009年上半年出口量为万吨，同比增长0.23%。第2章 工艺设计方案1、生产规模：7800吨/年2、生产时间：连续生产8000小时/年,间歇生产6000小时/年3、物料消耗：按5%计算4、乙酸的转变化率：60%乙酸乙酯酯化反应的化学式为： 催化剂为浓硫酸，硫酸量为总物料量的1%，乙醇过量，其动力学方程为： -，反应速度常数k=15.00L/（kmolmin）。原料路线确定的原则和依据乙酸乙酯的合成路线主要有四种，即乙醛缩合法、乙酸酯化法、乙烯加成法和乙醇脱氢法。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法，在乙醛原料较丰富的地区乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。乙醇脱氧法是近年开发的新工艺，在乙醇丰富且低成本的地区得到了推广。最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法。（1）乙酸酯化法乙醇乙酸酯化法是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，常用的催化剂是浓硫酸。该工艺是目前国内广泛采用的生产工艺，浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价廉等优点。用浓硫酸作催化剂
