11级制药工程化学反应工程设计(编辑修改稿)

11级制药工程化学反应工程设计(编辑修改稿)内容摘要：

醋酸乙酯在涂料方面的应用还比较落后。 从发达国家的消费情况来看，醋酸乙酯在涂料中作为溶剂应用已经相当广泛，如美国市场醋酸乙酯在涂料中的消耗占 60%以上，而我国仅占 18%。 近年来，我国涂料行业迅猛发展，许多国外著名的涂料生产商采取独资或合资的方式在我国建厂生产高档涂料。 随着我国经济高速发展，尤其是建筑和汽车业快速发展，对高档涂料 需求日益增加，将极大促进对醋酸乙酯的需求。 国、内外产业状况 国外生产状况及发展动向 近年来， 世界乙酸乙酯的生产能力不断增加。 20xx 年全球乙酸乙酯的生产能力只有 万吨， 20xx 年生产能力增加到 万吨， 20xx 年生产能力增加到约 万吨，同比增长约 %。 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 %； 中南美地区的生产能力为 万吨 /年，约占总生产能力的 %；西欧地区的生产能力为 万吨 /年， 约占 总生产能力的 %，亚太地区的生产能力为 万吨/年，约占总生产能力的 %； 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 %。 20xx年醋酸乙酯的产能分布见图 [1]。 3 66%16%5%11% 2%亚太西欧中南美北美其他 图 20xx 年世界醋酸乙酯产能分布 目前， 世界乙酸乙酯的总消费量约为 万吨，消费主要集中在西欧、美国和亚洲地区，其中亚洲地区的消费又主要集中在日本、中国及东南亚国家。 国外乙酸乙酯的消费结构与我国有所不同，美国和欧 洲国家乙酸乙酯最大的应用领域是涂料， 其中美国的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 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。 预计到 20xx 年全世界醋酸乙酯的总需求量将达到约 万吨。 国内生产状况及发展动向 近年来， 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。 20xx 年生产能力只有 万吨， 20xx 年增加到 万吨， 20xx 年进一步增加到约 万吨，20xx20xx 年产能的年均增长率达到约 %。 主要的生产厂家有江苏索普（集团）公司（生产能力为 万吨 /年）、山东金沂蒙集团公司（生产能力为 万吨 /年）、广东江门谦信化工发展公司（生产能力为 万吨 /年）、上海吴泾化工有限公司（生产能力为 万吨 /年）、扬子江乙酰化工有限公司（生产能力为 /年）、江西南昌赣江溶剂厂（生产能力为 万吨 /年）、广东顺德集团公司（生产能力为 万吨 /年）、天津冠达集团公司（生产能力为 万吨 /年）、上海石 油化工公司（生产能力为 万吨 /年）、上海试剂有限公司（生产能力为 万吨 /年）、成都有机化工厂（生产能力为 万吨 /年）、浙江建德建业有机化工有限公司（生产能力为 万吨 /年）、江苏三木集团公司（生产能力为 万吨 /年）、河北石家庄新宇三阳实业有限公司 ( 万吨 /年 )、山东海化股份有限公司 (生产 4 能力为 万吨 /年 )、江阴百川化学工业有限公司 (生产能力为 万吨 /年 )、吉林燃料乙醇有限公司 (生产能力为 万吨 /年 )以及河南孟州华兴公司 (生产能力为 万吨 /年 )等。 其中采用乙醇脱氢法的生产能力约占总生产能力的 %， 采用乙醛缩合法 的约占 %， 采用醋酸酯化法的占 %。 江苏索普（集团）公司是目前我国最大的醋酸乙酯生产企业，生产能力为 万吨 /年，约占国内总生产能力的 %， 与醋酸产品实现了上下游一体化， 产品竞争力较强， 80%的醋酸乙酯用于出口。 今后几年，我国仍有多套新建或扩建乙酸乙酯装置将建成投产， 主要包括江苏金茂源生物化工有限责任公司拟建的 10 万吨 /年装置， 广西崇左市凯源酒业化工有限公司拟建的 万吨 /年生产装置，兖矿集团拟建的 10 万吨 /年生产装置， 广西新燊石油化工有限公司的一期 10 万吨 /年生产装置等， 预计到20xx 年， 我国乙酸乙酯的总生产能力将达到约 万吨。 随着生产能力的不断增加， 我国乙酸乙酯的产量也不断增加。 20xx 年我国乙酸乙酯的产量只有 万吨， 20xx 年增加到 万吨， 20xx 年尽管受到世界金融危机的影响，但是由于 20xx 年新增的产能发挥作用，产量仍达到约约 万吨，同比增长约 %。 目前国内大型醋酸乙酯企业均采用酯化法技术，主要生产厂家情况见表 [2]。 表 20xx 年醋酸乙酯主要生产厂家情况 生产厂家名称 地址 生产能力 (万吨 /年 ) 美国塞拉尼斯公司 得克萨斯州潘帕 美国伊斯曼化学公司 得克萨斯州朗 维尤 美国 Solution 公司 马萨诸塞 巴西罗地亚公司 帕利尼涯 墨西哥塞拉尼斯公司 卡格来吉拉 英国 BP 化学公司 赫尔 西班牙 Ercros 公司 塔拉戈纳 瑞典 Sweask 乙醇化学公司 多姆斯乔 日本昭和电工公司 南阳 日本千叶公司 市原 日本协和发酵 公司 四日市 印度 Laxmi有机工业公司 马哈德 印度 Jubilant 有机合成公司 加劳拉尼蜡 韩国三星 /BP 公司 蔚山 韩国国际酯类公司 蔚山 新加坡塞拉尼斯公司 裕廊岛 5 表 我国醋酸乙酯主要生产企业情况 企 业 名 称 产 能 (万吨 /年 ) 江苏索普集团 山东金沂蒙集团公司 广东江门谦信化工发展公司 广东顺德顺冠集团公司气体溶剂有限公司 上海吴泾化工有限公司 扬子江乙酰化工有限公 司 江西南昌赣江溶剂厂 广东顺德集团公司 天津冠达集团公司 上海石油化工公司 上海试剂有限公司 成都有机化工厂 浙江建德建业有机化工有限公司 江苏三木集团公司 目前，国内一些大型甲醇羰基合成醋酸企业或者具有乙醇装置的企业正在配套建设或拟建乙酸乙酯生产装置，主要有山东海化股份有限公司拟采用 Davy 公司技术，新建 万吨 /年生产装置 (近期已经建成投产 )，吉林燃料乙醇有限公司拟建 万吨 /年生产装置，吉安生物化工公 司拟建 万吨 /年生产装置，广西新火石化公司拟建 万吨 /年装置，第一期 万吨 /年已经于 20xx 年 4 月 13 日开工。 上海吴泾化工有限公司拟将现有生产能力扩建到 15 万吨 /年，长春天裕生物工程公司将建 万吨 /年生产装置，预计到 20xx 年，我国乙酸乙酯的总生产能力将超过 万吨 /年。 随着生产能力的不断增加，我国醋酸乙酯的产量也不断增加。 20xx 年我国醋酸乙酯的产量只有 万吨， 20xx 年进一步增加到 万吨，比 20xx 年增长约 %， 20xx20xx年产量的年均增长率高达 %。 6 产品的市场需求预测 进出口情况 20xx 年以前， 我国是乙酸乙酯的净进口国，从 20xx 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， 20xx 年我国乙酸乙酯的净出口量为 万吨，约占国内总产量的 %。 20xx 年净出口量达到 万吨，同比增长%。 近两年，我国乙酸乙酯的进口量逐年减少， 20xx 年进口量为 万吨， 20xx 年下降到 万吨，同比下降约 %。 20xx 年上半年进口量为 万吨，同比减少约%。 与此相反，我国醋酸乙酯的出口量却在逐年增加。 20xx 年出口量超过 万吨， 达到 万吨， 20xx 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 %。 20xx 年上半年出口量为 万吨，同比增长 %。 20xx 年我国醋酸乙酯出口到 30 多个国家和地区，其中对亚洲国家的出口量约占总出口量的 93%，其中对韩国的出口量为 万吨，约占总出口量的 %，其次是中国台湾，出口量为 万吨，约占总出口量的 %； 再次是日本，出口量为 万吨，约占总出口量的 %。 我国醋酸乙酯出口主要集中在江苏、山东和广东 3 省， 20xx 年出口量分别为 万吨、 万吨和 万吨，合计出口量占出口总量的 %，其他省份出口量仅为 万吨。 主要出口企业有江苏索普、山东金沂蒙、广东江门谦信化工发展公司等大型醋酸乙酯生产企业。 20xx 年以前，我国醋酸乙酯的进口价格变化不大，基本上维持在520550 美元 /吨， 20xx 年以后进口价格开始上涨， 20xx 年价格为 美元 /吨， 20xx 年上涨到 美元 /吨，比 20xx 年上涨 %。 出口价格近几年也不断上涨。 20xx 年出口价格为 美元 /吨， 20xx 年上涨到 美元 /吨， 20xx 年上涨到 美元 /吨。 20xx年进一步上涨到 美元 /吨。 我国醋酸乙酯的进出口情况以及 20xx 年的出口情况分别见表 和表。 表 近年来我国醋酸乙酯的进出口情况 年份 进口量 (万吨 ) 进口单价 (美元 /吨 ) 出口量 (万吨 ) 出口单价 (美元 /吨 ) 20xx 20xx 20xx 20xx 7 20xx 20xx 20xx 表 20xx 年我国醋酸乙酯的出口国家情况 国家 /地区 出口量 (万吨 ) 所占比例 (%) 出口金额 (万美元 ) 韩国 中国台湾 日本 新加坡 菲律宾 阿拉伯联合酋长国 越南 泰国 其他国家和地区 合 计 消费现状及发展前景 近年来，随着我国经济的快速增长，涂料、油墨、粘合剂等产品需求大幅提升，从而拉动醋酸乙酯的消 费稳步增长。 1997 年我国醋酸乙酯的表观消费量只有 万吨， 20xx年增加到 万吨， 20xx 年进一步增加到 万吨，比 20xx 年增长约 %， 20xx 年增加到 万吨， 20xx 年进一步增加到 万吨，同比增长约 %， 20xx20xx 年表观消费量的年均增长率约为 %，近年来我国醋酸乙酯的供需情况见表 [3]。 表 近年来我国醋酸乙酯的供需情况 单位：万吨 /年 年份 生产能力 产量 进口量 出口量 表观消费量 20xx 20xx 8 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 目前，国内醋酸乙酯主要消费地区集中在华东、中南、华北、东北地区，产品主要用于生产涂料、 制药和粘合剂， 20xx 年我国醋酸乙酯消费结构为：制药行业对乙酸乙酯的需求量约占总需求量的 %，涂料约占 %，粘合剂约占 %，油墨约占 %，其他产品约占 %。 预计到 20xx 年，我国乙酸乙酯的总需求量将达到约 万吨，供大于求，届时消费结构将有所变化，其中在制药和粘合剂行业消费的比例将会有所下降，随着新型高档涂料的不断发展，预计涂料行业对醋酸乙酯的需求量将会有较大幅度的增加；随着电子、通讯行业的发展，油墨方面的需求量也将有所上升。 另外，随着醋酸乙酯新用途的不断开发，将会使醋酸乙酯 在其他方面用量的比例也有一定的增加。 9 第 二 章 工艺设计计算 设计依据 《乙酸 乙 酯生产设计任务书》 设计方案 对于乙酸 乙 酯的生产既可以采用间歇式生产，也可以采用连续式生产。 本次设计将根据自己的生产规模计算，对设计方案进行比较，得出合理的工艺设计流程。 工艺计算及方案选择 间歇釜进料 的计算 流量的计算 乙酸 乙 酯的产量 : 化学反应方程式： 24H3 3 2 3 2 3 2CH CO O H CH CH O H CH CO O CH CH H OSO浓 乙酸 乙 酯的相对分子质量为 88，所以要求的生产流量为 F 酯 = 0088 1050 39 3   kmol/h 乙酸的流量 : 乙酸采用工业二级品（含量 98%），乙酸与乙酸 乙 酯的物质的量比为 1:1，乙酸的转化率 为 59%,物料损失以 5%计， 则乙酸的进料量 FA0=  kmol/h 乙 醇的流量 : 乙酸 与乙 醇 的摩尔配比为 1： 5，则 乙 醇的进料量为 F 乙 醇 =5=总物料量流量 : F= FA0+F 乙 醇 =+ = kmol/h 10 硫酸的流量 : 总物料的质量流量如下计算， W 总 =FAMA+F 乙 醇 M 乙 醇 +W 硫 酸 = hkg /  因硫酸为总流量的 1%，则 W 硫 酸 = =，即可算其物质的量流量 F 硫 酸 =表 物料进料量表 名称 乙酸 乙 醇 浓硫酸 流量 kmol/h 反应体积及反应时间计算 当 乙 醇过量时，可视为对乙酸浓度为二级的 反应，其反应速率方程2AA kcr（ A为乙酸） 当反应温度为 80℃ ，催化剂为硫酸时，反应速率常数 k= m in )/( kmo lL =() 因为 乙 醇大大过量，反应混合物密度视为恒定，等于 30A mk m o 1 0 0   当乙酸转化率。