全国化工大赛-恒逸石化杯-年产20万吨醋酸乙烯酯项目7-创新性报告.docx

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年产20万吨醋酸乙烯酯项目创新性报告

年产20万吨醋酸乙烯酯项目

创新性报告

南昌大学烯贝特利

闫立蓉张曼马健凇杨晓宇姜畅

目录

TOC\o1-3\h\z\u一、项目简介 1

1.1反应工段： 2

1.2粗制工段： 2

1.3精制工段： 3

二、工艺创新 5

2.1.流股间换热 5

2.2多支流循环工艺 10

2.3氮气汽提乙烯工艺 12

2.4空分设备制氮气和氧气 14

一、项目简介

醋酸乙烯酯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。它通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成聚乙烯醇（PVA）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE）或共聚树酯（EVA）、聚醋酸乙烯（PVAc）、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物（EVC）、聚乙烯醇缩甲醛、乙烯-乙烯醇（EVOH）、氯醋共聚物（VC/VAc）和聚丙烯腈变性体等衍生物。最主要的自聚物是聚醋酸乙烯，其乳液和树脂主要用于胶粘剂、涂料、纸张涂层、纺织品加工、树脂胶等领域；聚乙烯醇则是生产维纶纤维的主要原料，并可用于胶粘剂、纺织浆料、纸张涂料、内墙涂料、精细化工和高吸水树脂等领域。除自聚外，醋酸乙烯还能与其它单体进行二元或三元共聚，生产很多具有特殊性能的高分子合成材料，如乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA和VAE）、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯-醋酸乙烯共聚物等聚合物，可作为薄膜、PVC改造剂、汽车安全玻璃添加剂等。被广泛用于轻工、建筑、汽车、发泡鞋材、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆、玩具等工业部门。

乙烯法和乙炔法生产的醋酸乙烯成品中，醋酸乙烯含量都超过99.5%，所含杂质略有不同。乙炔法醋酸乙烯中醛类含量大大高于乙烯法，这些醛类绝对含量虽然不多，但对聚合反应有较大影响。其余就技术本身而言，电石乙炔法存在着众所周知的环境污染问题，同时其能耗较高，已不宜再建新厂。而天然气乙炔法在我国因受天然气资源和水电资源的限制,也不易实现。

鉴于此，本项目采用乙烯气相法制醋酸乙烯酯工艺，催化剂为乙烯气相法合成的传统催化剂贵金属（钯和金）、醋酸钾、载体主要为硅胶。

根据已完成的Aspen全流程模拟结果可得到如下完整的工艺流程：

原料：乙烯（反应物）、氧气（反应物）、氮气（保护作用）、乙酸（反应物）

完整工艺共分为三个工段，分别是反应工段，粗制工段和精制工段，详细流程如下：

1.1反应工段：

1、乙烯、氧气、氮气混合进料，进料温度均为20℃，压力为1.2bar，经换热器预热至120℃（为防止与乙酸混合时，温度太低使乙酸冷凝）；

2、乙酸进料温度为20℃，压力1bar，经泵压缩至1.2bar，经换热器加热至气相，与预热过的混合气体混合；

3、混合原料气经压缩机压缩，压力从1.2bar压缩至10bar，压缩产生热量用于乙酸进料加热，剩余热量经换热器冷却至140℃；

4、经降温的的混合气体均分为两股分别进入两个反应器，反应条件为：压力：10bar，温度：140℃；

主反应：C2H4+CH3COOH+1/2O2→CH3COOHC=CH2+H2O

副反应：C2H4+3O2→2CO2+2H2O

5、将两个反应器出口气体混合为一，因反应有一定压降，反应出口压力为9.87bar，经压缩机压缩至10bar，经两个换热器对气体降温，第一个冷却至50℃，第二个冷却至10℃。进入粗制工段。

1.2粗制工段：

1反应出口气体中含大量未反应原料，通过第一个闪蒸罐F10201，分离气液两相，其中气体含大量原料气——乙烯、氧气、氮气，副反应生成的CO2，少量未分离干净的醋酸乙烯酯和水蒸气，液相主要为产物醋酸乙烯酯、未反应完的乙酸、进料含有及反应生成的水，也含有未完全分离出的乙烯；

2、F10201气相采出，经由换热器冷却至-10℃，进入第二个闪蒸罐F10202；

3、F10202闪蒸罐气相采出为乙烯、氧气、氮气，二氧化碳，以及微量的醋酸乙烯酯和水蒸气，该股气体经减压阀减压至1.2bar后与第三个闪蒸罐气相混合后经分离器分离出大部分送回进料处与新鲜原料乙烯、氧气、氮气混合作为反应气循环使用，小部分作为废气排放；

4、F10201和F10202的液相采出混合并由10bar减压至1.2bar后送入第一个精馏塔进行乙酸分离；

5、T10201塔顶采出为乙烯、乙酸乙烯酯和小部分的水，塔釜采出为乙酸和大部分的水；

6、T10201塔釜采出进入第二个精馏塔T10202，对其中的乙酸进行提纯，该塔塔顶采出为低浓度的醋酸溶液，作为废液处理