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1、 .摘 要 乙酸乙酯是一类重要的有机溶剂和有机化工基本原料，其用途非常广泛，目前我用传统的方法制备即乙酸和乙醇为原料，浓硫酸为催化剂直接催化合成乙酸乙酯。所以通过对乙酸乙酯的理化性质，社会用途与需求和国外发展现状进行研究调查以与乙酸乙酯在实验室制法和工业生产各方面对比之后，为此对乙醇和乙酸的缩合进行了乙酸乙酯合成工艺的课程设计。本选题为年产量为年产5017吨乙酸乙酯的反应器的设计 。对工业生产中的物料衡算，热量衡算和合成工艺的设备等方面为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。本选题为年产量为年产5017吨乙酸乙酯的反应器的设计 。关键字：乙酸；乙醇；乙酸乙酯；合成工艺；间歇式反应器
2、AbstractEthyl acetate is a kind of important organic solvents and basic organic chemical raw materials, its application is very broad, our country prepared using traditional methods that acetic acid and ethanol as raw material, concentrated sulfuric acid catalyzed direct synthesis of ethyl acetate.
3、So through the social use of physical and chemical properties of ethyl status quo needs, and conduct research and development at home and abroad as well as various aspects of ethyl acetate after comparing laboratory and industrial production system of law, for the condensation of ethanol and acetic
4、acid were synthesis of ethyl curriculum design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design. In industrial production of material balance, heat balance and synthesis process equipment to provide more detailed data and drawings for the batch tank reactor in
5、dustrial design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design.Key words:Acetic acid; Ethanol; Ethyl acetate; Synthesis process; Batch reactor目 录摘要Abstract第一章前言81.1 乙酸乙酯概述81.1.1 乙酸乙酯的简介81.1.2 乙酸乙酯的用途81.1乙酸乙酯的产能和市场需求91.2.1 世界乙酸乙酯的产能与消费情况91.2.2 我国乙酸乙酯的产能与消费状况9
6、第二章工艺流程的比较122.1 本课题设计容和要求122.1.1 设计要求122.1.2 具体设计容122.2 设计方案的确定122.2.1反应原理12第三章工艺设计方案143.1原料路线确定的原则和依据143.1.1乙醇乙酸酯化法143.1.2乙醛缩合法143.1.3乙烯加成法153.1.4乙醇脱氢法15第四章工艺设计计算174.1 设计依据174.2设计方案174.3设计条件174.4反应条件174.5工艺计算与方案选择174.5.1反应器的的操作有间歇操作和连续操作174.5.2间歇反应釜进料184.5.3 流量的计算184.5.4 反应体积与反应时间计算194.6连续性反应釜进料的计算
7、204.6.1流量的计算204.6.2反应体积与反应时间计算214.6.3设备和工艺流程图23第五章热量衡算245.1热量衡算总式245.2每摩尔各种物值在不同条件下的值245.3各种气象物质的参数如下表255.4每摩尔物质在80下的焓值255.5总能量衡算265.6 换热设计275.7 水蒸气的用量27第六章设备设计与选型286.1反应釜体与夹套的设计计算286.1.1 筒体和封头的几何参数的确定286.1.2 筒体和封头的型式286.1.3筒体和封头的直径286.1.4 确定筒体高度H286.1.5 夹套直径、高度的确定296.2釜体与夹套厚度的计算296.2.1设备材料296.3 设备的
8、壁厚计算296.3.1 釜体筒体壁厚计算296.3.2 压设计计算296.3.3 外压设计计算306.3.4 釜体封头壁厚计算306.3.5 夹套筒体壁厚设计计算316.3.6 夹套封头壁厚设计与选择316.3.7 反应釜设计参数316.4搅拌器设计326.4.1 搅拌器的形式选择326.4.2 搅拌器转速n：326.4.3 传动功率P：326.4.4 电机功率326.4.5 减速器的选择326.4.6 电动机的选择326.5搅拌轴直径的设计计算336.5.1 搅拌轴材料：336.5.2 搅拌轴强度计算336.5.3 搅拌轴刚度计算336.6.夹套式反应釜附属装置的确定336.6.2 反应釜总
9、重336.7 人孔C336.8接收与其法兰选择346.8.1 水蒸气进口管：346.8.2 冷却水出口管：346.8.3 进料管34第七章总结36参考文献37致38第一章 前 言1.1乙酸乙酯概述1.1.1 乙酸乙酯的简介乙酸乙酯(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
10、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)。与乙醇形成的共沸混合物的沸点为71.8。还与7.8%的水和9.0%的乙醇形成三元共沸混合物，其沸点为70.2。下表为乙酸乙酯的一些物化参数。表1.1 乙酸乙酯的物化参数2熔点()-83.6临界温度()250.1折光率（20)1.3708-1.3730临界压力(MPa)3.83沸点()77.06辛醇/水分配系数的 对数值0.73对密度(水=1)0.894-0.898闪点()7.2相对蒸气密度(空气=1)3.04引燃温度()426饱和蒸气压(kPa)13.33(27)爆炸上限%(V/
11、V)11.5燃烧热(kJ/mol)2244.2爆炸下限%(V/V)2.0室温下的分子偶极距6.55510-301.1.2 乙酸乙酯的用途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，已广泛应用于化工、医药、纺织、染料、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂的生产中，或作为原料、或作为工艺溶剂、萃取剂、稀释剂等等；由于它具有天然水果香味，因此还可作为调香剂组分，应用于香料、食品工业中；也可作为粘合剂用于印刷油墨、人造珍珠等的生产；作为提取剂 用于医药、有机酸的产品的生产等；此外还可用作生产菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的原料。国外乙酸乙酯的消费结构与我国有所不同，美国
12、和欧洲国家乙酸乙酯最大的应用领域是涂料，其中美国涂料方面的消费量约占总消费量的60%,欧洲在涂料行业的消费量约占总消费量的50%。日本主要应用在涂料，油墨方面，分别约占总消费量的40%和30%。而我国主要应用于涂料，粘合剂和制药领域3。1.1 乙酸乙酯的产能和市场需求1.2.1 世界乙酸乙酯的产能与消费情况目前乙酸乙酯生产与消费主要集中在西欧，美国和亚洲地区，其中亚洲地区的生产和消费又主要集中在日本，中国与东南亚国家4。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125.0万吨/年,2006年生产能力增加到222.0万吨/年，20012006年生产能力的年均增长
13、率高达12.2%。其中英国BP化学公司是目前世界上最大的乙酸乙酯生产厂家，生产能力为22.0万吨/年，约占世界总生产能力的9.91%。其次是中国索普集团公司，生产能力为20.0万吨/年，约占9.01%。表1.2为国外乙酸乙酯的生产情况。在涂料方面，使得乙酸乙酯涂料被水性和高固含量涂料、粉末涂料和双组分涂料夺去了市场额。虽然这种变化还在继续，但乙酸乙酯市场仍然保持持续增长。东南亚地区开始成为全球最重要的乙酸乙酯的产地和消费地。大部分投资于乙酸乙酯的资金开始将目标投向乙酸乙酯需求量增长迅速的亚洲和中国。1.2.2我国乙酸乙酯的产能与消费状况（1）生产现状 我国乙酸乙酯的生产始于20世纪50年代，近
14、年来，随着我国化学工业和医药工业的快速发展，乙酸乙酯的生产发展很快。生产能力已经从2001年的37.0万吨/年增加到2006年的约90.0万吨/年。目前，我国乙酸乙酯的生产厂家有20多家，生产企业主要集中在华南和华东地区。其中国最大的乙酸乙酯生产企业索普集团产能达到20.0万吨/年，约占国总生产能力的22.2%，与乙酸产品实现了上下游一体化，产品竞争力较强，80%的乙酸乙酯用于出口；其次是金沂蒙集团公司，生产能力为16.0万吨/年，约占国总生产能力的13.3%，主要原料乙酸、乙醇均能自给，产品竞争能力也较强。目前国大型乙酸乙酯企业均采用酯化法技术。表1.2 国外乙酸乙酯主要生产情况生产厂家地址生产能力(万吨/年)美国塞拉尼斯公司德克萨斯州帕6.0美国伊斯曼化学公司德克萨斯州朗维尤6.1美国Solution公司马萨诸塞2.5巴西罗地亚公司帕利尼涯10.0默西哥塞拉尼斯公司卡格来吉拉9.2英国BP化学工司赫尔22.0西班牙Ereros塔拉戈纳6.0瑞典Wweask乙醇化学公司多姆斯乔3.5瑞典联合碳化物公司斯德哥尔摩3.0日本昭和电工公司15.0日本千叶公司市原4.7日本协和发酵公司四日市4.0印度LAXMI有机工业公司马哈德3.5印度JUBILANT有机合成公司加劳拉尼蜡3.2国三星/BP公司蔚山7.0国国际酯类公司蔚山7.
