化工设计专业课程设计.docx

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1、化工设计专业课程设计 南京工业大学 化工设计专业课程设计 设计题目乙醛缩合法制乙酸乙酯 091017 学生姓名胡曦班级、学号化工 指导教师姓名任晓乾 日16月年月课程设计时间 2022年512日-2022 课程设计成绩 70% 设计说明书、计算书及设计图纸质量，独立工作能力、综合能力及设计过程表现，30% 设计最终成绩（五级分制） 指导教师签字 目录 一、设计任务3 概述4二、 2.1乙酸乙酯性质及用途4 2.2乙酸乙酯发展状况4 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程5 3.1酯化法5 3.2乙醇脱氢歧化法7 3.3乙醛缩合法7 3.4乙烯、乙酸直接加成法9 3.5各生产方法比较9 3.5确定工艺方

2、案及流程9 四工艺说明10 4.1. 工艺原理及特点10 4.2 主要工艺操作条件错误!未定义书签。 4.3 工艺流程说明10 4.4 工艺流程图（PFD）错误!未定义书签。 4.5物流数据表10 4.6物料平衡错误!未定义书签。 4.6.1工艺总物料平衡10 4.6.2 公共物料平衡图错误!未定义书签。 五. 消耗量19 5.1 原料消耗量19 5.2 催化剂化学品消耗量19 5.3 公共物料及能量消耗21 六. 工艺设备19 6.1工艺设备说明19 6.2 工艺设备表19 6.3主要仪表数据表19 6.4工艺设备数据表19 6.5精馏塔的设计19 6.6最小回流比的估算21 6.7逐板计算

3、23 6.8逐板计算的结果及讨论23 七. 热量衡算24 24 热力学数据收集1.7 7.2热量计算，水汽消耗，热交换面积26 7.3校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔)29 八管道规格表24 8.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求24 8.2 主要卫生、安全、环保说明26 8.3 安全泄放系统说明24 8.4 三废排放说明26 九卫生安全及环保说明24 9.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求24 9.2 主要卫生、安全、环保说明26 9.3 安全泄放系统说明24 9.4 三废排放说明26 表10校正后的热量计算汇总表34 十有关专业文件目录34 乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务

4、1.设计任务：乙酸乙酯车间 2.产品名称：乙酸乙酯 3.产品规格：纯度99.5% 4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯10000吨/年 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、 合成香料、合作为溶剂广泛应用于各种工业中；成药物等的原料；用于乙醇脱水、醋酸浓缩、萃取有机酸； 食品工业中作为芳香剂等。 由于本设计为假定设计，因此有关设计任务书中的其他项目如：进行设计的依据、厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。 二、概述 1乙酸乙酯性质及用途 乙酸

5、乙酯又名乙酸乙酯，醋酸醚，英文名称Ethyl Acetate或 Acetic Ether Vinegar naphtha.乙酸乙酯是具有水果及果酒芳香的无色透明液体，其沸点为77，熔点为-83.6，3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有机溶剂。密度为0.901g/cm 乙酸乙酯的重要用途是工业溶剂，它是许多树脂的高效溶剂，广泛应用于油墨、入造革、胶粘剂的生产中，也是清漆的组份。它还用于乙基纤维素、入造革、油毡、着色纸、入造珍珠的粘合剂、医用药品、有机酸的提取剂以及菠萝、香蕉、草莓等水果香料和威士忌、奶油等香料。此外，还用于木材纸浆加工等产业部门。对于用很多天然有机物的加工，例如樟脑、脂肪、抗生素、某

6、些树脂等，常使用乙酸乙酯和乙醚配制成共萃取剂，它还可用作纺织工业和金属清洗剂。 2.乙酸乙酯发展状况 （1）国内发展状况 为了改进硫酸法的缺点，国内陆续开展了新型催化剂的研究，如酸性阳离子交 换树脂全氟磺酸树脂HZSM-5等各种分子筛铌酸ZrO2-SO42等各种 超强酸，但均未用于工业生产。 国内还开展了乙醇一步法制取乙酸乙酯的新工艺研究，其中有清华大学开发的乙醇脱氢歧化酯化法，化学工业部西南化工研究院开发的乙醇脱氢法和中国科学院长春应用化学研究所的乙醇氧化酯化法。 中国科学研究院长春应用化学研究所对乙醇氧化酯化反应催化剂进行了研究，认为采用SbO-MoO复合催化剂可提高活性和选择性。化学工业

7、部西南化工研究院等联合开发的乙324醇脱氢一步合成乙酸乙酯的新工艺，已通过单管试验连续运行1000小时，取得了满意的结果。现正在进行工业开发工作。 近来关于磷改性HZSM-5沸石分子筛上乙酸和乙醇酯化反应的研究表明，用HZSM-5及磷改性HZSM-5作为乙酸和乙醇酯化反应的催化剂，乙醇转化率变化不大，但酯化反应选择性明显提高。 使用HPMoO?19HO代替乙醇-乙酸酯化反应中的硫酸催化剂，可获得的产率为 23401291.48%,但是关于催化剂的剂量、反应时间和乙醇乙酸的质量比对产品产量的研究还在进行之中。 （2）国外发展状况 由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，

8、近年各国均在致力于固体酸酯化催化剂的研究和开发，但这些催化剂由于价格较贵、 活性下降快等原因，至今工业应用不多。据报道，美DavyVekee公司和UCC 公司联合开发的乙醇脱氢制乙酸乙酯新工艺已工业化。 据报道，国外开发了一种使用Pd/silicoturgstic双效催化剂使用乙烯和氧气一步生成乙酸乙酯的新工艺。低于180和在25的乙烯转化率的条件下，乙酸乙酯的选择性为46。催化剂中的Pd为氧化中心silicoturgstic酸提 供酸性中心。 随着科技的不断进步，更多的乙酸乙酯的生产方法不断被开发，我国应不断吸收借鉴国外的先进技术，从根本上改变我国乙酸乙酯的生产状况。 三.乙酸乙酯的生产方案

9、及流程 1、酯化法 酯化工艺是在硫酸催化剂存在下,醋酸与乙醇发生酯化脱水反应生成乙酸乙酯的 工艺, 1其工艺流程见图 醋酸、过量乙醇与少量的硫酸混合后经预热进入酯化反应塔。酯化反应塔塔顶 的反应混合物一部分回流，一部分在80左右进入分离塔。进入分离塔的反应混合物中一般含有约70%的乙醇、20%的酯和10%的水（醋酸完全消耗掉）。塔 顶蒸出含有83%乙酸乙酯、9%乙醇和8%水分的塔顶三元恒沸物,送入比例混合器, 与等体积的水混合,混合后在倾析器倾析,分成含少量乙醇和酯的较重的水层,返 回分离塔的下部,经分离塔分离,酯重新以三元恒沸物的形式分出,而蓄集的含水 乙醇则送回醋化反应塔的下部,经气化后再参与酯化反应。含约93%的乙酸乙酯、5%水和2%乙醇的倾析器上层混合物进入干燥塔,将乙酸乙酯分离出来,所得产 品质量见表1 表一工业品级乙酸乙酯的质量指标