全国化工大赛-恒逸石化杯-华中气体年产10万吨醋酸乙烯项目04创新性报告.docxVIP

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指导老师：金放殷霞王建芝李辉创新性报告年产10万吨醋酸乙烯项目江苏华中气体有限公司分公司卓稀团队夏开星欧阳坤侯路遥徐见

指导老师：金放殷霞王建芝李辉

创新性报告

年产10万吨醋酸乙烯项目

江苏华中气体有限公司分公司

卓稀团队

夏开星欧阳坤侯路遥徐见刘雨格

第十三届全国大学生化工设计竞赛

2019年“东华科技—恒逸石化杯”

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目录

TOC\o1-3\h\z\u1.原料方案及其体系创新 2

1.1资源利用（原料）方案创新 2

1.2产品结构方案创新 2

2.清洁生产技术创新 3

2.1绿色催化剂应用 3

2.2三废资源化处理技术 4

2.3单碳排放减少 4

3.反应技术创新 6

3.1电石乙炔法技术创新 6

4.分离技术创新 8

4.1醋酸乙烯分离工艺优化 8

5.过程节能降耗技术创新 10

5.1热集成 10

1.原料方案及其体系创新

1.1资源利用（原料）方案创新

醋酸乙烯原料主要来源于石油化工等行业，通过对其组成成分及特性分析，本项目以醋酸乙烯合成原料徐州特种气体厂的乙炔作为原料。在醋酸乙烯合成过程中，将乙炔与醋酸进行反应合成醋酸乙烯。本项目乙炔是由母厂内已有的乙炔生产装置产出，目前我国大大小小炼油厂数量为241家，分布在26个省市，炼油能力7.55亿吨/年，其中同时有投入生产醋酸乙烯的厂家约为100多家家，据估算每年产生约10万吨醋酸乙烯。本项目选择的醋酸乙烯原料与全国大多数产品组成类似，因此本项目具有充足的普适性以及推广价值。这些厂家均可采用本项目的工艺包，将乙炔先生产醋酸乙烯，再进行接下去的工艺生产。

1.2产品结构方案创新

本项目以徐州特种气体厂的乙炔及从华鲁恒升化工股份有限公司供应的醋酸为原料进行醋酸乙烯的生产，相较于大宗上将乙烯直接反应合成醋酸乙烯等产品，实现了乙炔的创新利用途径与向资源化利用的转变。

为更好的适应市场需求，本项目通过工艺参数的改变可以实现醋酸乙烯和乙炔的切换生产。本次设计我们将从母厂出的乙炔原料在后续工段生产醋酸乙烯，实现了产品方案的高选择性和灵活性，保证经济效益的最大化。在实际生产过程中，利用本项目设计的工艺流程，可以根据实际市场需求灵活调节醋酸乙烯的产量，以实现最佳的产品结构方案。

表1-1本项目主产品一览表

序号

产品

规格（%）

产量（吨／年）

备注

1

醋酸乙烯

99.97

100800

主产品

2

乙醛

88.86

1060

副产品

2.清洁生产技术创新

2.1绿色催化剂应用

本项目在醋酸乙烯合成反应中采用活性炭醋酸锌催化剂。这种催化剂属于固体酸催化剂。

活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则，其机械强度大、耐磨性能好，结构稳定，吸附所需能量小，有利于再生。且活性炭催化剂孔隙发达，比表面积大，能与气体（杂质）充分接触。在气相反应中具有高效催化效果，生产过程中基本不产生“三废”。

迄今为止，乙炔气相合成醋酸乙烯的催化剂中，较好的均为锌、镉的化合物。基于经济上的考虑，在工业上几乎全使用锌的化合物。

（a）醋酸锌

负载量：醋酸锌是催化剂的主要活性组分,确定其它的负载量非常关键。在这个问题上存在两种看法。一种认为醋酸锌负载量存在极限值，负载量达到一定值后，活性不会再增加，基本维持恒定，见图；第二种认为醋酸锌负载量存在最佳值，在最佳值时，催化剂的活性最高，负载量低于或高于最佳值，活性都会下降。持第二种观点的学者比较多，但是究竟最佳值是多少，尚无定论。如满谷昭夫等认为质量分数在20%～2519%时有最大活性；Wacker公司的HuhnerG通过实验发现，Zn(CH3COO)2质量分数在31%～32%时有最大活性；做了大量工作来确定催化剂的比表面积和吸附量的关系，认为Zn(CH3COO)2质量分数在30%～40%时，催化剂呈现最大活性。

负载方法早期,制备催化剂的方法是首先把ZnO与活性炭混合均匀,然后加入过量的醋酸和一定量的水,搅拌该混合物一定时间,经干燥。得到成品催化剂。但这种催化剂的重现性不好,现已淘汰。目前,把Zn(CH3COO)2负载到活性炭上主要有两种方法。一种是喷洒法,即首先计算好需要负载的Zn(CH3COO)2的量,然后把一定浓度的醋酸锌溶液喷洒到定量的活性炭上,在一定温度下烘干即可。第二种方法是浸渍法,即先配好一定浓度的Zn(CH3COO)2溶液,加入到盛有活性炭的容器中,在一定温度下,浸渍一定时