年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成 毕业论文

安徽建筑工业学院本科毕业设计

摘要 .................................................................................................................................................. 2 Abstract ............................................................................................................................................. 4 第一章 文献综述 ............................................................................................................................. 5

1.1乙酸乙酯发展状况 ............................................................................................................. 5 1.2工艺方法 ............................................................................................................................. 6

1.2.1酯化法 ...................................................................................................................... 6 1.2.2 乙醇脱氢歧化法 ..................................................................................................... 8 1.2.3 乙醛缩合法 ............................................................................................................. 8 1.2.4 乙烯、乙酸直接加成法 ....................................................................................... 10

第二章 物料衡算 ........................................................................................................................... 11

2.1. 物料衡算 ......................................................................................................................... 11

2.1.1设计任务 ................................................................................................................ 11 2.1.2 酯化法主要生产步骤 ........................................................................................... 11 2.2 初步物料衡算 .................................................................................................................. 13 第三章 设备的计算及选型 ........................................................................................................... 20

3.1精馏塔T202的设计 ........................................................................................................ 20

3.1.1塔2基础数据计算 ................................................................................................ 20 3.1.2精馏塔2的塔板数确定 ........................................................................................ 22 3.1.3精馏2塔的工艺尺寸设计 .................................................................................... 26

第四章 热量衡算 ......................................................................................................................... 30

4.1 热力学数据收集 ............................................................................................................. 30 4.2 热量计算，水汽消耗，热交换面积 ............................................................................. 32 4.3 校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ) ..................................................... 34 第五章 热网络计算 ....................................................................................................................... 41

5.1热容流率的确定 ............................................................................................................... 41

5.1.1冷流24.3℃-84℃计算热容流率 .......................................................................... 41 5.1.2冷流43℃-84.2℃计算热容流率 ....................................................................... 41 5.1.3冷流27℃-94.7℃计算热容流率 ....................................................................... 41 5.1.4冷流27℃-96℃计算热容流率 ........................................................................... 42 5.1.5热流89℃-27℃计算热容流率 ............................................................................. 42 5.1.6热流71℃-27℃计算热容流率 ............................................................................. 42 5.1.7热流79℃-36℃计算热容流率 ............................................................................. 42 5.1.8热流84℃-46℃计算热容流率 ............................................................................. 43 5.2系统温区的划分 ............................................................................................................... 43

5.2.1 排列温度 ............................................................................................................... 44 5.2.2 计算冷热流体的平均温度 ................................................................................... 44 5.2.3 划分温区 ............................................................................................................. 45 5.3 计算“亏缺热量” .......................................................................................................... 45 5.4 计算“累积热量” .......................................................................................................... 46 5.5确定最小加热公用工程用量 ........................................................................................... 47 5.6确定夹点位置 ................................................................................................................... 48

5.6.1 物流数目准则 ....................................................................................................... 49 5.6.2 热容物流准则 ....................................................................................................... 49 5.6.3最大换热负荷准则 ................................................................................................ 49

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年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

5.7. 换热网络的调优 ............................................................................................................. 51

5.7.1 调优的意义 ........................................................................................................... 51 5.7.2 热负荷回路 ........................................................................................................... 51 5.7.3 合并换热器 ........................................................................................................... 52 5.7.4匹配前后消耗总量对照 ........................................................................................ 52 匹配前数据来自甲醇精馏ASPEN PLUS 化工模拟软件的计算 .................................. 52

第六章 设计总结 ........................................................................................................................... 54 参考文献......................................................................................................................................... 55

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摘要

本设计主要针对酯化法制取乙酸乙酯工艺过程。对其过程进行能量集成。利用需要被冷却的热流体加热需要升温的冷流体，从而达到节省能源的目的。

过程能量集成即热交换网络技术在大系统中的应用。在大系统中，不同生产中的物流需要频繁的加热，通常是为了达到目标反应的适合条件或是分离要求。不管是在加热炉中还是使用再沸器产生的蒸汽，加热每种过程流股都会消耗能量，增加生产费用并产生对环境的影响。生产中的物流也需要屡次冷却，用冷却塔讲冷却水的温度维持在一个恒定值，但操作这些冷却塔会消耗能量，并且蒸发会引起水的消耗，从而增大了生产费用和对环境的影响。

关键词：乙酸乙酯 酯化法 能量集成

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年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

Abstract

This design is mainly for preparation of ethyl acetate esterification process. In the

process energy integration. Use need to be cooled thermal fluid heating need temperature cold fluid, so as to achieve the purpose of saving energy.

Process energy integration that heat exchange network technology in the system application. In the system, different production logistics needs frequent heating, usually in order to reach the target response fit conditions or requirements of separation. No matter in the heating furnace or the use of reboiler steam generating, heating each process

stream consumes energy, increased production costs and the impact on the environment. Production logistics need repeated cooling, cooling tower about cooling water

temperature is maintained at a constant value, but the operation of the cooling tower will consume energy, and the evaporation will cause the water consumption, thereby increasing the production cost and the impact on the environment.

Key words: ethyl acetate esterification process energy integration

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安徽建筑工业学院本科毕业设计

第一章 文献综述

乙酸乙酯又名乙酸乙酯，乙酸醚，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℃，密度为0.901g/cm3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有机溶剂。

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、人造革、胶粘剂的生产中，也是清漆的组份。它还用于乙基纤维素、人造革、油毡、着色纸、人造珍珠的粘合剂、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。

1.1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Sb2O4-MoO3复合催化剂可提高活性和选择性。化学工业部西南化工研究院等联合开发的乙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。

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