应用化学专业毕业论文模年产4万吨醋酸乙烯生产车间工艺设

应用化学专业毕业论文模年产4万吨醋酸乙烯生产车间工艺设内容摘要：

剂﹑粘结剂﹑稳定剂﹑整理剂深层材料﹑化学浆料﹑塑料材料﹑薄膜制品﹑防护涂层﹑纤维材料等。 在纤维领域，醋酸乙烯主要 用于维尼纶合成和醋酸乙烯一丙烯腈类纤维。 上述用途中以共聚物最有发展前景。 在醋酸乙烯应用市场中：聚醋酸乙烯占醋酸乙烯约 48%，其应用包括水基涂料、胶粘 3 剂、丙烯酸纤维、纸张涂料和无纺粘合剂；聚乙烯醇 (PVOH)用于包装薄膜和玻璃层压片，占醋酸乙烯需求量约 35%；其余用于乙烯一醋酸乙烯共聚乳液 (VAE)或共聚树脂（ EVA)、氯乙烯一醋酸乙烯共聚物 (EVC)、乙烯一乙烯醇 (EVOH)绝缘树脂和聚乙烯醇缩丁醛 (PVB)。 醋酸乙烯的生产现状与发展趋势 醋酸乙烯的国内生产现状及市场前景 (1) 醋酸乙烯的生产现状 自 1963年北京东方石油化工股份有限公司（原北京有机化工厂）从日本可乐丽引进，采用电石乙炔法建成我国第一套醋酸乙烯生产装置以来（后改为乙烯气相法），我国醋酸乙烯的生产稳步发展。 2020年我国醋酸乙烯的生产能力达到 t/a。 南京塞拉尼斯一套 t/a气相乙烯法醋酸乙烯生产装置建成投产，截止到 2020年 12月底，我国醋酸乙烯的生产厂家增加到 15家，总生产能力达到 t/a，产能仅次于美国，是世界上第二大醋酸乙烯生产国家。 生产工艺有电石乙炔法、天然气乙炔法和乙烯法 3种：采用电石乙炔法的生产厂家有 11家，生产能力合计为 t/a，约占全国总生产能力的 %；采用天然气已缺乏的生产厂家有 1家，生产能力为 t/a，约占全国总生产能力的 %；采用乙烯法的生产厂家有 3家，生产能力合计为 t/a，占全国总生产能力的 %。 其中南京塞拉尼斯公司是我国目前最大的醋酸乙烯生产厂家，生产能力为 t/a，约占国内总生产能力的 %；其次是中石化四川维尼纶厂，生产能力为 t/a，约占国内总生产能力的 %；再次是安徽皖维 高新材料有限公司，生产能力为 t/a，约占国内总生产能力的 %。 2020年我国醋酸乙烯的主要生产厂家见表 [4]。 4 表 2020年我国醋酸乙烯主要生产厂产能和工艺 (万 t/a)[5] Table vinyl acetate the main factory capacity and process of vinyl acetate in 2020 生产厂家 生产能力 生产工艺 赛拉尼斯（南京）化工有限公司 中石化四川维尼纶厂 中石化上海石油化工公司 中石化北 京东方石油化工公司 山西三维集团股份有限公司 安徽皖维高新材料有限公司 湖南省湘维有限公司 广西维尼纶集团有限责任公司 江西化纤化工有限责任公司 福建纺织纤维集团有限公司 贵州水晶有机化工集团有限公司 兰州维尼纶有限公司 石家庄化工化纤有限公司 云南云维股份有限公司 牡丹江东北化工有限公司 2. 气相乙烯法 天然气乙炔法 乙烯法 乙烯法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 电石乙炔法 随着生产能力的不断扩大，我国醋酸乙烯的产量也不断增加。 2020年我国醋酸乙烯的产量只有 t， 2020年为 t， 2020年增加到 t，同比增长约 %， 2020 ~ 2020年产量的年均增长率约为 %。 2020年产量约为 t，同比增长约 %。 (2) 醋酸乙烯的市场前景 我国醋酸乙烯主要用于生产聚乙烯醇，约占总消费量的 %。 其次是用于生产聚醋酸乙烯和乙 烯一醋酸乙烯共聚物．约占总消费量的 %，其它方面的用途占 %。 随着经济的发展，我国醋酸乙烯的消费结构发生了较大的变化 [6]。 20世纪 90年代我国的醋酸乙烯主要用于生产聚乙烯醇。 而近年来随着聚醋酸乙烯共聚物和乳液的发展，醋酸乙烯用于该领域的用量在不断增加，同时 EVA产量大幅度增加，也扩展了醋酸乙烯的应用领域。 预计到 2020年，我国醋酸乙烯的总需求量将达到约 t．其中聚乙烯醇的需求量虽然仍占据主导地位，但所占比例将会有所减少，而聚醋酸乙烯、 VAE共聚乳液和 EVA将成为未 5 来推动醋酸乙烯需求增长 的主要动力，在消费结构中的比例将会越来越大。 今后几年，随着中石化四川维尼纶厂和云南云维集团等醋酸乙烯新建或扩建项目的陆续实施，预计到 2020年我国醋酸乙烯的总生产能力将超过 260． 0万 t∕a。 而届时的年需求量只有约 t，产能过剩，未来我国醋酸乙烯的市竞争压力将逐渐加大。 醋酸乙烯的国外生产现状及市场前景 (1) 醋酸乙烯的国外生产现状 近几年，世界醋酸乙烯的生产能力稳步增长。 截止到 2020年底，全世界醋酸乙烯的总生产能力已经达到约 t∕a。 同比增长约 %,生产装量主要集 中在北美、西欧和亚太地区 ,其中北美地区的生产能力为 t∕a，约占世界醋酸烯总生产能力的 %；西欧地区的生产能力为 t∕a，约占总生产能力的 %；亚太地区的生产能力为 t∕a，约占总生产能力的 %；世界其他国家和地区的生产能力为 t∕a。 约占总生产能力的%。 美国、我国大陆和日本是世界上最主要的 3个醋酸乙烯生产国家和地区， 2020年生产能力分别达到 t∕a﹑ t∕a和 t∕a。 分别约占世界醋酸乙烯总生产能力的%、 %和 %。 塞拉尼斯公司是目前世界上最大的醋酸乙烯生产厂家，生产能力为 t∕a，约占世界醋酸乙烯总生产能力的 %；其次是中国台湾大连化工公司，生产能力为 t∕a。 约占世界总生产能力的 %；再次是中国石油化工集团公司，生产能力为 t∕a，约占世界总生产能力的 %。 （ 2）醋酸乙烯的国外市场前景 2020年，全世界醋酸乙烯的总消费量约为 t，消费主要集巾在北美、西欧和亚太地区，其中北美地区的消费量为 t，约占世界总消费量的 %；西欧地区 的消费量为 t，约占总消费量的 %；中南美地区的消费量为 t，约占总消费量的 %；中东地区的消费量为 t，约占总消费量的 %；亚太地区的消费量为 t，约占总消费量的 %；世界其他国家和地区的消费量为 t，约占总消费量的 %。 预计今后几年，世界醋酸乙烯的需求量将以年均约 %的速度增长，到 2020年总需求量将达到约 t。 世界醋酸乙烯主要用于生产聚醋酸乙烯、聚乙烯醇以及乙烯一醋酸乙烯共聚物等。 2020年世界醋酸乙烯的消费结构为：聚醋酸 乙烯 (包括聚合物和均聚物 )的需求量约占总需求量的 %，聚乙烯醇占 %，乙烯一醋酸乙烯共聚物占 %，其他方面的需求量占 6 %。 世界各主要国家和地区醋酸乙烯的消费结构各不相同，其中美国和西欧醋酸乙烯主要用于生产聚醋酸乙烯均聚物和 PVOH，美国所占比例分别为 %、 %，西欧分别为%和 %。 而日本的醋酸乙烯则主要用于生产 PVOH和 EVA，分别占总消费量的 %和 %。 课题要求及意义 课题的要求 课题要求查阅与该课题所相关的一些资料， 对醋酸乙烯的性质和用途、国内外的市场情况和发展趋势、目前主要的工业生产原理和路线，以及工业生产中的生产做一个充分的了解。 然后根据所查到的资料和一些前沿科技知识以及自己所拥有的知识体系做根据，根据不同生产工艺路线及其优缺点，选择合成醋酸乙烯的合适方法。 通过老师的指导，优选工艺，设计醋酸乙烯的生产工艺流程和生产车间配置。 设计过程中要对该工艺进行物料衡算和热量衡算；进行主体设备的工艺设计和选型，并绘制主体设备图；进行车间布置设计。 从而对该物质的特性和工业设计有一个更加全面和深入的了解。 课题的意义 醋 酸乙烯是一种重要的有机化工原料，是世界上产量最大的 50 种有机化工原料之一。 通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成多种衍生物。 这些衍生物的用途十分广泛，可用于纸张或织物的上胶剂、粘接剂、涂料、墨水、皮革加工、一纤维加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。 随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展。 酷酸乙烯生产经过几十年的发展，目前全球有 40 多套醋酸乙烯装置。 亚洲是世界最大的醋酸乙烯生产地区和消费地区。 近年来，我国醋酸乙烯生产有较大幅度增长。 但随着对其应用领域的不断开拓以及国家经济发展速度的加快，尤其是建筑 、造纸、印刷、汽车、卷烟、食品等行业的快速发展，使醋酸乙烯的需求量逐年上升，市场供需矛盾同渐突出。 根据查阅的有关醋酸乙烯生产情况及进出口情况，我们知道国内产量不能满足需求，市场对进口的依存度逐年上升。 因此，发展醋酸乙烯工业具有广阔的市场前景，这次设计非常具有可行性。 7 第 2 章 醋酸乙烯的生产技术及研究 醋酸乙烯的生产工艺方法 醋酸乙烯生产技术是从乙炔法发展起来的，并逐步向乙烯法过渡。 目前全世界正在使用的技术有以烯法和乙炔法两种，其中乙烯法的产能约占全部醋酸乙烯产能的 72%以上。 乙炔液相法 1912年， F Klatte在一篇德国专利中第一次提到了醋酸乙烯的存在。 他在用汞盐为催化剂，乙炔和醋酸液相合成二醋酸乙叉酯时，在副产物中发现了含量为 5%的 VAc醋酸乙烯。 这个反应后来发展成为醋酸乙烯最早的生产方法 ——乙炔液相法 [7]。 该法以硫酸汞为催化剂，在 30～ 75℃ 的条件下，将过量的乙炔通入醋酸溶液中，生成的醋酸乙烯由未反应的乙炔带出，副产的二醋酸乙叉酯可进一步裂解醋酸乙烯。 德国曾用该法建立起一套 600t∕a的生产装置。 该法因催化剂选择性低、副产品多、设备腐蚀严重，目前已被完全淘汰。 乙炔气相法 1921 年，德国 Consortium fur Electrochemische Industrie 公司开发出了乙炔、醋酸气相合成醋酸乙烯的方法 ——乙炔气相法 [7]。 该方法主要以 Wacker 和 Borden 流程为代表。 (1) Wacker 法工艺 1928年，德国 Wacker化学公司采用固定床列管式反应器建立了第一套乙炔气相法醋酸乙烯工业装置。 该法是电石乙炔法的典型工艺。 1965年，日本可乐丽公司首先使用了流化床反应器，随后美国 DuPont公司、日本合成化学公司 也相继采用。 到 20世纪 60年代后期，固定床工艺大多转换为流化床工艺。 (2) Borden法工艺 Borden法工艺是 20世纪 60年代初美国 Borden公司和 Blawknox公司合作开发成功的。 该法以天然气部分氧化制取乙炔，用副产的合成气制取醋酸，然后两者合成制取醋酸乙烯。 该法的主要工艺过程和设备 Wacker法相似。 当时这种新的生产方法在天然气丰富的国家和地区得到了广泛的应用。 8 乙烯液相法 1960年，前苏联 MoHeeeB等发表研究报告 [7]，声称用氯化钯和乙酸钠在冰醋酸溶液中，通人乙烯 加压密封静置过夜可制得醋酸乙烯。 随后英国 ICI、德国 Hoechst等公司先后投入研究并各自取得了专利，其中以 ICI法为代表性。 英国 ICI公司、日本德山公司等用该法先后建立了工业装置。 由于该法所用的催化剂体系中含有氯离子，对设备有强烈的腐蚀性，装置只能运转 2～ 3a。 1969年， ICI关闭了该法的生产装置，其它公司也相继停产或停建。 目前该法已被淘汰。 乙烯气相法 (1) Bayer法和 USI法 自乙烯直接氧化合成醋酸乙烯方法问世后， Bayer[7]、 Hoeehst及 USI等公司先后 开展了相关的工业研究。 1968年第一套乙烯气相 Bayer法装置在日本投产， 1972年乙烯气相 USI法装置也开车成功。 由 Bayer和 Hoechst公司联合开发的 Bayer法，单台反应器的生产能力在 50kt∕a以上。 目前世界上绝大部分新建装置都采用该工艺。 USI法是美国 National Distillers的子公司 USI开发的，整个流程分为合成和精制两部分，基本上与 Bayer法相似。 (2) BP Amoco 公司的 Leap 工艺 1998年 BP Amoco公司开发出了流化床乙烯气相法 Leap工艺，并于 2020年在英国 Hull地区采用该工艺建设了一套 250kt∕a的生产装置。 该装置的投资费用比同等规模采用传统工艺建设的装置降低约 30%。 (3) Celanese公司的 Vantage工艺 2020年 Celanese公司开发了新的固定床 Vantage工艺，该工艺虽然也采用固定床技术，但由于在催化剂方面作了重要改进，醋酸乙烯收率明显高于同类装置。 Celanese公司采用该工艺对新加坡的 190kt∕a装置进行改造后，在不增加投资的情况下生产能力增加了 22%。 其它方法 (1) 乙醛醋酐加成法 9 Celanese公司上个世纪 50年代曾开发出了乙醛和醋酐加成制二醋酸乙叉酯，再裂解制醋酸乙烯的工艺，该工艺 [7]以 FeCl3为催化剂，流程较长，副产物较多，分离提纯过程较为复杂。 Celanese公司 1953年采用该技术建成了年产 ∕a的生产装置， 1970年因缺乏竞争力而关闭。 此法成为了以一氧化碳为起始原料合成醋酸乙烯的工业基础。 (2) 以煤为原料的羰基合成法 20世纪 80年代，美国。