乙酸乙酯的工艺设计
南京工业大学
《化工设计》专业课程设计
设计题目 乙醛缩合法制乙酸乙酯
学生姓名 胡曦 班级、学号 化工091017
指导教师姓名 任晓乾
课程设计时间20 12年5月12日-20 12年6月1日
课程设计成绩
指导教师签字
目录
一、设计任务 (4)
二、概述 (4)
2.1乙酸乙酯性质及用途 (4)
2.2乙酸乙酯发展状况 (5)
三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 (6)
3.1 酯化法 (6)
3.2乙醇脱氢歧化法 (7)
3.3乙醛缩合法 (8)
3.4乙烯、乙酸直接加成法 (9)
3.5各生产方法比较 (10)
3.5确定工艺方案及流程 (10)
四．工艺说明 (10)
4.1. 工艺原理及特点 (10)
4.2 主要工艺操作条件........................................ 错误!未定义书签。
4.3 工艺流程说明 (10)
4.4 工艺流程图（PFD）....................................... 错误!未定义书签。
4.5 物流数据表 (10)
4.6 物料平衡................................................ 错误!未定义书签。
4.6.1 工艺总物料平衡 (10)
4.6.2 公共物料平衡图........................................ 错误!未定义书签。
五. 消耗量 (18)
5.1 原料消耗量 (18)
5.2 催化剂化学品消耗量 (18)
5.3 公共物料及能量消耗 (20)
六. 工艺设备 (18)
6.1 工艺设备说明 (18)
6.2 工艺设备表 (18)
6.3 主要仪表数据表 (18)
6.4 工艺设备数据表 (18)
6.5 精馏塔Ⅱ的设计 (18)
6.6最小回流比的估算 (20)
6.7 逐板计算 (22)
6.8 逐板计算的结果及讨论 (23)
七. 热量衡算 (24)
7.1 热力学数据收集 (24)
7.2 热量计算，水汽消耗，热交换面积 (26)
7.3 校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ) (28)
八．管道规格表 (24)
8.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求 (24)
8.2 主要卫生、安全、环保说明 (26)
8.3 安全泄放系统说明 (24)
8.4 三废排放说明 (26)
九．卫生安全及环保说明 (24)
9.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求 (24)
9.2 主要卫生、安全、环保说明 (26)
9.3 安全泄放系统说明 (24)
9.4 三废排放说明 (26)
表10校正后的热量计算汇总表 (33)
十有关专业文件目录 (33)
乙酸乙酯车间工艺设计
一、设计任务
1.设计任务：乙酸乙酯车间
2.产品名称：乙酸乙酯
3.产品规格：纯度99.5%
4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯10000吨/年
5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、醋酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；食品工业中作为芳香剂等。
由于本设计为假定设计，因此有关设计任务书中的其他项目如：进行设计的依据、厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。
二、概述
1．乙酸乙酯性质及用途
乙酸乙酯又名乙酸乙酯，醋酸醚，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、入造革、胶粘剂的生产中，也是清漆的组份。它还用于乙基纤维素、入造革、油毡、着色纸、入造珍珠的粘合剂、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。
2.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。
近来关于磷改性HZSM-5沸石分子筛上乙酸和乙醇酯化反应的研究表明，用HZSM-5及磷改性HZSM-5作为乙酸和乙醇酯化反应的催化剂，乙醇转化率变化不大，但酯化反应选择性明显提高。
使用H3PMo12O40?19H2O代替乙醇-乙酸酯化反应中的硫酸催化剂，可获得的产率为91.48%,但是关于催化剂的剂量、反应时间和乙醇／乙酸的质量比对产品产量的研究还在进行之中。（2）国外发展状况
由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，近年各国均在致力于固体酸酯化催化剂的研究和开发，但这些催化剂由于价格较贵、活性下降快等原因，至今工业应用不多。据报道，美Davy Vekee公司和UCC公司联合开发的乙醇脱氢制乙酸乙酯新工艺已工业化。
据报道，国外开发了一种使用Pd/silicoturgstic双效催化剂使用乙烯和氧气一步生成乙酸乙酯的新工艺。低于180℃和在25％的乙烯转化率的条件下，乙酸乙酯的选择性为46％。催化剂中的Pd为氧化中心silicoturgstic酸提供酸性中心。
随着科技的不断进步，更多的乙酸乙酯的生产方法不断被开发，我国应不断吸收借鉴国外的先进技术，从根本上改变我国乙酸乙酯的生产状况。
三.乙酸乙酯的生产方案及流程
1、酯化法
酯化工艺是在硫酸催化剂存在下,醋酸与乙醇发生酯化脱水反应生成乙酸乙酯的工艺,其工艺流程见图1
醋酸、过量乙醇与少量的硫酸混合后经预热进入酯化反应塔。酯化反应塔塔顶的反应混合物一部分回流，一部分在80℃左右进入分离塔。进入分离塔的反应混合物中一般含有约70%的乙醇、20%的酯和10%的水（醋酸完全消耗掉）。塔顶蒸出含有83%乙酸乙酯、9%乙醇和8%水分的塔顶三元恒沸物,送入比例混合器,与等体积的水混合,混合后在倾析器倾析,分成含少量乙醇和酯的较重的水层,返回分离塔的下部,经分离塔分离,酯重新以三元恒沸物的形式分出,而蓄集的含水乙醇则送回醋化反应塔的下部,经气化后再参与酯化反应。含约93%的乙酸乙酯、5%水和2%乙醇的倾析器上层混合物进入干燥塔,将乙酸乙酯分离出来,所得产品质量见表1
表一工业品级乙酸乙酯的质量指标
传统的酯化法乙酸乙酯生产工艺技术成熟,在世界范围内,尤其是美国和西欧被广泛采用。由于酯化反应可逆,转化率通常只有约67%,为增加转化率,一般采用一种反应物过量的办法,通常是乙醇过量,并在反应过程中不断分离出生成的水。根据生产需要,既可采取间歇式生产,也可采取连续式生产。该法也存在腐蚀严重、副反应多、副产物处理困难等缺点。近年来开发的固体酸酯化催化剂虽然解决了腐蚀问题,但由于价格太高,催化活性下降快等缺点,在工业上仍无法大规模应用。
2. 乙醇脱氢歧化法
该法不用乙酸，直接用乙醇氧化一步合成乙酸乙酯，其催化剂主要是Pd/C和架Ni，Cu-Co-Zn-Al混合氧化物及Mo-Sb二元氧化物等催化剂，这些体系对乙醇的氧化有一定的活性，但其催化性还有待进一步改进。
95%乙醇从储槽出来，经泵加压至0.3～0.4MPa，进入原料预热器，与反应产物热交换被加热至130℃，部分气化，再进入乙醇汽化器，用水蒸气或导热油加热至160℃～170℃，达到完全气化，然后进入原料过热器，与反应产物换热，被加热至230℃，再进入脱硫加热器，用导热油加热到反应温度240～270℃，然后进入脱氢反应器，脱氢反应为吸热反应，要用导热油加热以维持恒温反应。从脱氢反应器出来的物料进入原料过热器，被冷却至180℃，再进入加氢反应器将酮和醛加氢为醇，以便后续分离。然后进入原料预热器，被冷
却至60℃，再进入产物冷凝器，被水冷却至30℃，从冷凝器出来的液体，进入反应产物储罐，然后进入分离工段，氢气则从上部进入水洗器，以回收氢气中带走的易挥发物料，然后放空或到氧气用户。
该工艺的特点是产品收率高，对设备腐蚀性小，产品成本较酯化法低，不产含酸废水，有利于大规模生产，若副产的氢气能有效合理的利用，该工艺是比较经济的方法。
3、乙醛缩合法
由乙醛生产乙酸乙酯包括催化剂制备、反应、分离和精馏4大部分,工艺流程见图3 。在氯化铝和少量的氯化锌存在下将铝粉加入盛有乙醇和乙酸乙酯混合物的溶液中溶解得到乙氧基铝溶液。催化剂制备装置与主体装置分开,制备反应过程产生的含氢废气经冷回收冷凝物后排放,制备得到的催化剂溶液搅拌均匀后备用。乙醛和催化剂溶液连续进入反应塔,控制反应物的比例,使进料在混合时就有约98% 的乙醛转化为目的产物,1.5%的乙醛在此后的搅拌条件下转化。通过间接盐水冷却维持反应温度在0 ℃ ,反应混合物在反应塔内的停留时间约1h后进入分离装置。
分离装置中粗乙酸乙酯从塔顶蒸出,塔底残渣用水处理得到乙醇和氢氧化铝,将乙醇与蒸出
组分一起送入精馏塔,在此回收未反应的乙醛并将其返回反应塔,乙醇和乙酸乙酯恒沸物用于制备乙氧基铝催化剂溶液。如有必要,乙酸乙酯还可进一步进行干燥。
乙醛缩合制乙酸乙酯工艺由俄罗斯化学家Tischenko于20世纪初开发成功,因而该工艺又称为Tischenko工艺。反应在醇化物（乙氧基铝)的存在下进行。由乙醛生产乙酸乙酯的第一步实际上先由乙烯制取乙醛,由乙烯生产乙醛通常在氯化钯存在下于液相中进行（即Wacker工艺)。根据保持催化剂活性方法的不同,又有两种工艺可选择,一种为一步法工艺,即乙烯和氧气一起进入反应器进行反应; 另一种是两步法工艺,即乙烯氧化为乙醛在一个反应器内进行,而催化剂的空气再生在另一反应器内进行,两种工艺在经济上并无大的差异。乙醛缩合制乙酸乙酯工艺受原料来源的限制,一般应建在乙烯-乙醛联合装置内。日本主要采取此工艺路线,装置能力已达200kt/a.
4、乙烯、乙酸直接加成法
在酸性催化剂存在下,羧酸与烯烃发生酯化反应可生成相应的醋类。罗纳·普朗克公司在80 年代进行了开发,但由于工程放大问题未解决,一直未实现工业化。日本昭和电工公司开发的乙烯与醋酸一步反应制取乙酸乙酯工艺终于在90年代实现了工业化。
反应原料中乙烯：醋酸：水：氮体积组成为80：6.7：3：10.3。反应系统由3个串联反应塔组成,反应塔中装填磷钨钥酸催化剂（担载于球状二氧化硅上) 。反应塔设置了中间
冷却,反应温度维持在140-180 ℃ ,反应塔压力控制在0.44-1MPa。
反应在担载于金属载体上的杂多酸或杂多酸盐催化下于气相或液相中进行。在水蒸气存在条件下,乙烯将发生水合反应生成乙醇,然后生成的乙醇又继续与醋酸发生酯化反应生成乙酸乙酯产物。而且,逆向的乙酸乙酯水解生成乙醇或乙酸的反应也可能发生。该工艺醋酸的单程转化率为66%,以乙烯计,乙酸乙酯的选择性约为94%.
5、确定工艺方案及流程
从产量分析，生产任务要求是10000吨，产量不是太大，乙烯、乙酸直接合成法有利于大规模生产，而且该法对设备要求很高，设备造价高，因此不采用该工艺。从经济上考虑，乙醇脱氢歧化法对催化剂要求高，采用该工艺不经济。最后从技术成熟方面考虑，虽然乙醇脱氢歧化法在国外生产技术已经比较成熟，且可以进行大规模的生产，但在国内实施尚有困难，另外，厂址选择在有生产乙醛厂家的工业园区，综合考虑采用乙醛缩合法。
在国内，乙酸乙酯的生产大都采用酯化法，生产乙酸乙酯的厂家主要有上海试剂一厂，苏州溶剂厂，北京化工三厂，天津有机化工一厂，吉化公司，徐州溶剂厂，杭州长征化工厂，贵州有机化工溶剂分厂，沈阳市溶剂厂，大连酿酒厂，沈阳石油化工二厂，哈尔滨化工四厂﹑六厂﹑七厂等。
四．工艺计算
4.1. 物料衡算
4.1.1设计任务
（1）设计项目：乙醛在催化剂情况下进行缩合生产乙酸乙酯（假定99.5%的乙醛转化为乙酸乙酯）
（2）产品名称：乙酸乙酯
（3）产品规格：纯度99.5%
（4）年生产能力：折算为100%乙酸乙酯10000吨/年
4.1.2 乙醛缩合法制备乙酸乙酯步骤
（1）在氯化铝和少量的氯化锌存在下将铝粉加入盛有乙醇和乙酸乙酯混合物的溶液中溶解得到乙氧基铝溶液，溶液密度为0.9g/ml,制备过程中产生的含氢废气经冷回收冷凝物后进行环保处理,催化剂进入搅拌釜搅匀待用。
（2）按每100g乙醛配0.746g催化剂进入反应器进行缩合反应,反应期间通过间接盐水冷却维持反应温度为0℃,反应停留时间为1h,结束后进入分离装置.
（3）达到平衡状态的混合液通入分离塔Ⅰ，先将粗乙酸乙酯从塔顶蒸出，然后从右侧进料口向塔中加入适量水，搅拌均匀，将水以及乙醇一起蒸出，塔底残渣另外处理得到氢氧化铝。
（4）由分离塔Ⅰ顶部出来的馏出液通入精馏塔Ⅱ进行蒸馏，由精馏塔Ⅱ底部出来的釜液组成有少量的乙酸乙酯与乙醇。精馏塔Ⅱ塔顶蒸出的乙醛作为反应器的第二进料。
由塔Ⅱ底部出来的乙醇-乙酸乙酯二组分回收利用作为制造催化剂的原料，而回收的乙醛作为反应器的第二进料。
（5）精馏塔Ⅰ底部出来的釜液进入精馏塔Ⅲ进一步处理。精馏塔Ⅲ底部残液主要为重组分，由环保环节处理。
（1）每小时生产能力的计算
根据设计任务，乙酸乙酯的年生产能力为10000吨/年（折算为100%乙酸乙酯，下同）全年按300天计，每天24小时连续工作。
每小时的生产能力为：
10000×1000÷300÷24=1388.89kg/h
以上作为物料衡算基准。
为了使物料衡算简单化，在初步物料衡算中假定成品乙酸乙酯的纯度为100%，在生产过程中无物料损失，并假设催化剂中除铝元素外,其余全部都为乙醇,其中所含乙酸乙酯量忽略不计.塔顶馏出液等均属双组份或三组分恒沸液，这在事实上是不可能的，故将在最终衡算中予以修正。
（2）生产工艺流程图
(3)反应器的物料衡算
乙醛缩合生产乙酸乙酯反应如下:
2CH
3CHO→C
2
H
3
COOCH
5
88.1063 88.1063
X 1388.89
原料规格：乙醛浓度为99.7%。(采用的为大庆石化总厂Wacker法产品)
催化剂加入量:0.746g催化剂/100g乙醛，每次进料加入催化剂10.36g
加入：
①100%乙醛量：88.1063/x=88.1063/1388.89
→x=1388.89kg/h
99.7%乙醛量为：X=1388.89/0.997=1393.07 kg/h
催化剂用量：10.36Kg/h（其中铝元素含量为5.1Kg）
支出：
转化率为99.5%
①乙酸乙酯生成量=1388.89×0.995=1381.94kg/h
②未反应乙醛量=1388.89-1381.94=6.95kg/h
③催化剂量=10.36Kg/h
进出酯化器的物料衡算表如下：
表一：进出反应器的物料衡算表
由反应器出来的反应液进入分离塔，在反应器中反应趋于完全，因此进入分离塔的物料衡算表为：
表2：进出分离塔的物料衡算表
（4）精馏塔Ⅰ、精馏塔Ⅱ、精馏塔Ⅲ质检均有相互关系，它们的物料衡算汇总计算如下：在生产工艺流程示意图上注上相关数据，并划出三个计算系统，逐个列出衡算式，然后进行进行联立求解。
设M=塔Ⅰ进料量(Kg/h)
u=塔Ⅰ底部残液量（kg/h）
v=塔Ⅰ顶部馏出液（kg/h）
r=塔Ⅱ底部残液量（kg/h）
z=塔Ⅱ顶部残液量（kg/h）
x=塔Ⅲ顶部馏出液量（kg/h）
y=塔Ⅲ底部残液量（kg/h）
精馏塔Ⅰ与精馏塔Ⅱ与精馏塔Ⅲ的物料衡算：
M=u+v
v=z+r
u=x+y
精馏塔Ⅰ与精馏塔Ⅱ的物料衡算：
v=z+r
精馏塔Ⅰ与精馏塔Ⅱ的乙酸乙酯物料衡算：
0.812×256.67＋0.08w=0.83z
0.83z－0.08w=208.33
精馏塔Ⅰ与精馏塔Ⅱ的乙醇物料衡算：
0.09z=0.04w
精馏塔Ⅰ与精馏塔Ⅲ的物料总衡算：
2（x＋y＋z）=w＋x＋y＋208.33
x＋y＋2z－w=208.33 ④
精馏塔Ⅰ与精馏塔Ⅲ的乙酸乙酯衡算：
0.83x＋0.94y＋0.83z=0.94×(x＋y＋208.33)＋0.08w
0.83z－0.11x－0.08w=195.83 ⑤
由①～⑤式解方程得：
x=113.66kg/h
y=174.79kg/h
z=320.51kg/h
w=721.14kg/h
u=657.30kg/h
因为v中含有20%乙酸乙酯，而乙酸乙酯=208.33kg/h，故：
v=208.33÷20%=1041.65kg/h
系统3的物料总衡算：
R＋256.67=v＋u
R=v＋u－256.67=1041.65＋657.30－256.67=1442.28kg/h
系统3的H
2
O衡算：
R
w
＋0.188×256.67=u＋0.1v
R
w
=657.30＋0.1×1041.65－0.188×256.67=713.21kg/h 系统3的乙醇衡算：
R
A
=0.7v=0.7×1041.65=729.16kg/h
将计算结果整理在各物料衡算表中，并汇总画出初步物料衡算图。
表2 进出塔Ⅰ的物料衡算表
加入支出
序号物料名称纯度%数量kg/h序号物料名称纯度%数量kg/h
1来自酯化器的混合
液
264.671
塔顶馏出
液
1041.65
①乙酸乙酯145.83①乙酸乙酯20208.33
②水35.56②水10104.165
③乙醇32.67③乙醇70729.155
④乙酸42.612塔底残液665.30
表3 进出塔Ⅱ的物料衡算表
表4 沉降器的物料衡算表
⑤ 浓硫酸 8.0 ① 水 657.30 2 来自塔Ⅱ的塔底残
液 1442.28 ② 浓硫酸 8.0 ① 水 713.21 ② 乙醇 729.16 合计
1706.95
合计
1706.95
加入
支出
序号
物料名称 纯度%
数量kg/h 序号
物料名称
纯度%
数量kg/h 1 来自塔Ⅰ顶部馏出
液 1041.65 1 塔顶馏出液 320.51 ① 乙酸乙酯
20 208.33 ① 乙酸乙酯
83 266.02 ② 水 10 104.165 ② 水 8 25.64 ③ 乙醇
70 729.155 ③ 乙醇 9 28.85 2 来自沉降器下层液
721.14 2 塔底残液
1442.28 ① 乙酸乙酯
8 57.69 ① 水 713.21 ② 水 88 634.60 ② 乙醇 729.16
③ 乙醇 4 28.85 合计
1762.79
合计
1762.79
加入
支出
序号 物料名称 纯度% 数量kg/h 序号 物料名称 纯度% 数量kg/h 1 塔Ⅱ顶部馏出液 320.51 1 沉降器上层 496.78 ① 乙酸乙酯
83 266.02 ① 乙酸乙酯
94 466.97 ②
水
8
25.64
②
水
4
19.87
表5 进出塔Ⅲ的物料衡算表
五. 设备设计
5.1 精馏塔Ⅱ的设计
塔Ⅱ中包含有3个组分(乙醇、乙酸乙酯和水)均为非理想液体，则需要利用实验获得气-液相图进行逐板计算用。
(1) 计算塔板数
根据初步物料衡算的数据，必须作相应的修正，方可作为精馏塔的设计用。
③ 乙醇 9 28.85 ③ 乙醇 2 9.94 2 塔Ⅲ顶部馏出液 288.45 2 沉降器下层 721.14 ① 三组分恒沸液 113.66 ① 乙酸乙酯
8 57.69 A 乙酸乙酯
83 94.34 ② 水 88 634.60 B 水 8 9.09 ③ 乙醇 4 28.85 C 乙醇 9 10.23 ② 双组分恒沸液 174.79 A 乙酸乙酯
94 164.30 B 水 6 10.49 3 添加水 608.96
合计
1217.92
合计
1217.92
加入
支出
序号 物料名称 纯度% 数量kg/h 序号 物料名称 纯度% 数量kg/h 1 来自沉降器上层 496.78 1 顶部馏出液 288.45 ① 乙酸乙酯
94 466.97 ① 三组分恒沸液 113.66 ② 水 4 19.87 A 乙酸乙酯
83 94.34 ③ 乙醇 2 9.94 B 水 8 9.09 C 乙醇 9 10.23 ② 双组分恒沸液 174.79 A 乙酸乙酯
94 164.30 B 水 6 10.49 2 塔底成品 208.33
合计
496.78
合计
496.78
①在初步物料衡算中，塔Ⅱ顶部逸出者为纯三组分恒沸液，这样就需要无穷个塔板数来完成。实际上含有水和乙醇各5摩尔百分数，连同乙酸乙酯组成2个组成分别为水46%和乙酸乙酯54%与乙醇24%和乙酸乙酯76%的双组分恒沸液。
于是塔Ⅱ顶部馏出液组成如下：
kg/h mol% mol%乙酸乙酯 E 266.02 59.56＋5×54/46＋5×76/24=81.26 61.70
水 W 25.64 28.09＋5 =33.09 25.13
乙醇 A 28.85 12.35＋5 =17.35 13.17
131.7 100
②在初步物料衡算中，塔Ⅱ底部出料不含乙酸乙酯，这也属不可能，实际上含有1mol%乙酸乙酯，而其它二组分的mol%含量降低至99%.
于是塔Ⅱ底部馏出液组成如下：
kg/h mol% mol%
乙酸乙酯 E — +1 =1.0
水 W 713.21 71.46 71.46×99% =70.75
乙醇 A 729.16 28.54 28.54×99% =28.25
100
进料组成不变，于是进出塔Ⅱ的物料衡算如下：
xE=0.6170 216.4kg/h
馏出液：xW=0.2513 18.0kg/h
xA=0.1317 24.15kg/h
xE=0.0499 266.02kg/h
混合进料：xW=0.6782 738.77kg/h
xA=0.2719 758.01kg/h
xE=0.0100 49.67kg/h
残液： xW=0.7075 721.0kg/h
xA=0.2825 733.69kg/h
于是进出酯化器的物料衡算如下：
表6 进出塔Ⅱ的物料衡算表
加入支出
取100mol进料液，其中E的摩尔数为5.00；设D为馏出液摩尔数，则残液摩尔数为(100－D)
0.617D＋0.01×(100－D)=5； D=6.59
残液摩尔数为：100－D=100－6.59=93.41
馏出液中E的摩尔数为：0.617×6.59=4.07
残液中E的摩尔数为：5－4.07=0.93
馏出液中W的摩尔数为：0.2513×6.59=1.66
残液中W的摩尔数为：67.82－1.66=66.16
馏出液中A的摩尔数为：0.1317×6.59=0.87
残液中A的摩尔数为：27.19－0.87=26.32
5.2最小回流比的估算
由于上述系统和理想液体比较出入很大，今采用Colburn方法估算最小回流比。
首先求出平均相对挥发度(α
av
）
馏出液中：x
E /(x
E
＋x
W
)=61.7/(61.7＋25.13)=0.71; x
A
=13.17
由平衡图上找出：y
E /(y
E
＋y
W
)=0.69; y
E
/y
W
=0.69/0.31
α
t =（y
E
/y
W
）·(x
W
/x
E
)=(0.69/0.31)×(0.2513/0.617)=0.91
残液中：x
E/(x
E
＋x
W
)=1.0/(1.0＋70.75)=0.0139 ; x
A
=28.25
序号物料名称组成%数量
kg/h
序号物料名称组成%
数量
kg/h
1混合进料1762.801塔顶馏出液258.55
①乙酸乙酯 4.99266.02①乙酸乙酯61.7216.4
②水67.82738.77②水25.1318.0
③乙醇27.19758.01③乙醇13.1724.15
2塔底残液1504.36
①乙酸乙酯 1.049.67
②水70.75721.0
③乙醇28.25733.69
合计1762.8合计1762.9
课程设计概念设计
课程设计概念设计 荆楚理工学院课程设计任务书 设计题目：3000吨/年乙酸乙酯项目概念设计。 教研室主任：许维秀指导教师：危想平 2019年11月 乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务 1.设计任务：乙酸乙酯项目概念设计 2.产品名称：乙酸乙酯 3、设计规模：3000吨/年乙酸乙酯 4、开工时间：7000小时/年 3、原料组成：冰醋酸100%、乙醇95%、硫酸93% 4、全装置总收率，损耗分配和设备类型自定 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、乙酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各 种工业中；食品工业中作为芳香剂等。 二、概述 1．乙酸乙酯性质及用途 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。 2.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。 近来关于磷改性HZSM-5沸石分子筛上乙酸和乙醇酯化反应的研究表明，用HZSM-5及 磷改性HZSM-5作为乙酸和乙醇酯化反应的催化剂，乙醇转化率变化不大，但酯化反应选 择性明显提高。 使用H3PMo12O40?19H2O代替乙醇-乙酸酯化反应中的硫酸催化剂，可获得的产率为 91.48%,但是关于催化剂的剂量、反应时间和乙醇／乙酸的质量比对产品产量的研究 还在进行之中。 （2）国外发展状况 由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，近年各国 均在致力于固体酸酯化催化剂的研究和开发，但这些催化剂由于价格较贵、活性下降快等 原因，至今工业应用不多。据报道，美Davy Vekee公司和UCC公司联合开发的乙醇脱氢 制乙酸乙酯新工艺已工业化。 据报道，国外开发了一种使用Pd/silicoturgstic双效催化剂使用乙烯和氧气一步生 成乙酸乙酯的新工艺。低于180℃和在25％的乙烯转化率的条件下，乙酸乙酯的选择性为46％。催化剂中的Pd为氧化中心silicoturgstic酸提供酸性中心。 随着科技的不断进步，更多的乙酸乙酯的生产方法不断被开发，我国应不断吸收借鉴 国外的先进技术，从根本上改变我国乙酸乙酯的生产状况。 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 1.酯化法 酯化工艺是在硫酸催化剂存在下,乙酸与乙醇发生酯化脱水反应生成乙酸乙酯的工艺。
化学实验报告——乙酸乙酯的合成
乙酸乙酯的合成 一、 实验目的和要求 1、 通过乙酸乙酯的制备，加深对酯化反应的理解； 2、 了解提高可逆反应转化率的实验方法； 3、 熟练蒸馏、回流、干燥、气相色谱、液态样品折光率测定等技术。 二、 实验内容和原理 本实验用乙酸与乙醇在少量浓硫酸催化下反应生成乙酸乙酯： 243323252H SO CH COOH CH CH OH CH COOC H H O ++ 副反应： 24 32322322H SO CH CH OH CH CH OCH CH H O ???→+ 由于酯化反应为可逆反应，达到平衡时只有2/3的物料转变为酯。为了提高酯的产率，通常都让某 一原料过量，或采用不断将反应产物酯或水蒸出等措施，使平衡不断向右移动。因为乙醇便宜、易得，本实验中乙醇过量。但在工业生产中一般使乙酸过量，以便使乙醇转化完全，避免由于乙醇和水及乙酸乙酯形成二元或三元共沸物给分离带来困难，而乙酸通过洗涤、分液很容易除去。 由于反应中有水生成，而水和过量的乙醇均可与乙酸乙酯形成共沸物，如表一表示。这些共沸物的沸点都很低，不超过72 ℃，较乙醇的沸点和乙酸的沸点都低，因此很容易被蒸馏出来。蒸出的粗馏液可用洗涤、分液除去溶于其中的乙酸、乙醇等，然后用干燥剂去除共沸物中的水分，再进行精馏便可以得到纯的乙酸乙酯产品。 表一、乙酸乙酯共沸物的组成与沸点 三、 主要物料及产物的物理常数 表二、主要物料及产物的物理常数
四、主要仪器设备 仪器100mL三口烧瓶；滴液漏斗；蒸馏弯头；温度计；直形冷凝管；250mL分液漏斗；50mL锥形瓶3个；25mL梨形烧瓶；蒸馏头；阿贝(Abbe)折光仪；气相色谱仪。 试剂冰醋酸；无水乙醇；浓硫酸；Na2CO3饱和溶液；CaCl2饱和溶液；NaCl饱和溶液。 五、实验步骤及现象 表三、实验步骤及现象
乙酸乙酯
乙酸乙酯 乙酸乙酯的分子式是C4H8O2,CAS号为141-78-6.是乙酸中的羟基被乙氧基取代而生成的化合物。无色透明液体，有水果香，易挥发，对空气敏感，能吸水分，水分能使其缓慢分解而呈酸性反应。可用作纺织工业的清洗剂和天然香料的萃取剂，也是制药工业和有机合成的重要原料。 基本信息 乙酸乙酯 Aceticether 醋酸乙酯 CH3COOC2H5 相对分子质量 88.11 有机物-酯 不管制 密封阴凉干燥保存 展开 分子结构 乙酸乙酯 基本信息 中文名称:乙酸乙酯 英文名称:Ethyl acetate 中文别名:醋酸乙酯;醋酸乙脂[1] 英文别名:Acetic acid ethyl ester; ethyl acetate B&J brand 4 L; ETHYLACETATE ULTRA RESI-ANAL.; ETHYL ACETATE CAPILLARY GRADE; Ethyl Acetate Specially Purified - SPECIFIED; Acetic Ether; RFE; acetic ester
CAS号:141-78-6 分子式:C4H8O2 分子量:88.1051 物性数据 1.性状：无色澄清液体，有芳香气味，易挥发。[1] 2.熔点（℃）：-8 3.6[2] 3.沸点（℃）：77.2[3] 4.相对密度（水=1）：0.90（20℃）[4] 5.相对蒸气密度（空气=1）：3.04[5] 6.饱和蒸气压（kPa）：10.1（20℃）[6] 7.燃烧热（kJ/mol）：-2072[7] 8.临界温度（℃）：250.1[8] 9.临界压力（MPa）：3.83[9] 10.辛醇/水分配系数：0.73[10] 11.闪点（℃）：-4（CC）；7.2（OC）[11] 12.引燃温度（℃）：426.7[12] 13.爆炸上限（%）：11.5[13] 14.爆炸下限（%）：2.2[14] 15.溶解性：微溶于水，溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、苯等多数有机溶剂。[15] 16.黏度（mPa·s,20oC）：0.449 17.闪点（oC,闭口）：-3 18.闪点（oC,开口）：7.2 19.燃点（oC）：425.5 20.蒸发热（KJ/mol,b.p.）：32.28 21.熔化热（KJ/mol）：118.99 22.生成热（KJ/mol）：446.31 23.比热容（KJ/(kg·K),20.4oC,定压）：1.92 24.电导率（S/m,25oC）：3.0×10-9 25.热导率（W/(m·K),20oC）：0.15198 26.体膨胀系数（K-1,20oC）：0.00139 27.临界密度（g·cm-3）：0.308 28.临界体积（cm3·mol-1）：286 29.临界压缩因子：0.255 30.偏心因子：0.366
化工设计专业课程设计
南京工业大学 《化工设计》专业课程设计 设计题目乙醛缩合法制乙酸乙酯 学生姓名胡曦班级、学号化工091017 指导教师姓名任晓乾 课程设计时间2012年5月12日-2012年6月1日 课程设计成绩 设计说明书、计算书及设计图纸质量，70% 独立工作能力、综合能力及设计过程表现，30% 设计最终成绩（五级分制） 指导教师签字
目录一、设计任务3 二、概述4 2.1乙酸乙酯性质及用途4 2.2乙酸乙酯发展状况4 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程5 3.1酯化法5 3.2乙醇脱氢歧化法7 3.3乙醛缩合法7 3.4乙烯、乙酸直接加成法9 3.5各生产方法比较9 3.5确定工艺方案及流程9 四．工艺说明10 4.1. 工艺原理及特点10 4.2 主要工艺操作条件错误!未定义书签。 4.3 工艺流程说明10 4.4 工艺流程图（PFD）错误!未定义书签。4.5物流数据表10 4.6物料平衡错误!未定义书签。 4.6.1工艺总物料平衡10 4.6.2 公共物料平衡图错误!未定义书签。 五. 消耗量19 5.1 原料消耗量19 5.2 催化剂化学品消耗量19 5.3 公共物料及能量消耗21 六. 工艺设备19 6.1工艺设备说明19 6.2 工艺设备表19 6.3主要仪表数据表19 6.4工艺设备数据表19 6.5精馏塔Ⅱ的设计19 6.6最小回流比的估算21 6.7逐板计算23 6.8逐板计算的结果及讨论23 七. 热量衡算24 7.1热力学数据收集24
7.2热量计算，水汽消耗，热交换面积26 7.3校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ)29 八．管道规格表24 8.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求24 8.2 主要卫生、安全、环保说明26 8.3 安全泄放系统说明24 8.4 三废排放说明26 九．卫生安全及环保说明24 9.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求24 9.2 主要卫生、安全、环保说明26 9.3 安全泄放系统说明24 9.4 三废排放说明26 表10校正后的热量计算汇总表34 十有关专业文件目录34 乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务 1.设计任务：乙酸乙酯车间 2.产品名称：乙酸乙酯 3.产品规格：纯度99.5% 4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯10000吨/年 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、醋酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；
乙酸乙酯的生产
乙酸乙酯的生产 吴尚08化工040803222 摘要：介绍了乙酸乙酯的原料及产品的价格和物理数据等，同时对工业生产乙酸乙酯的反应机理、工艺路线、工艺流程、主要设备、产品分离、三废处理进行了分类介绍。 关键词：乙酸乙酯；生产工艺；物理数据 乙酸乙酯，又名醋酸乙酯，是乙酸的主要下游产品，是重要的精细化工原料。它是一种具有优异溶解性能和快干性能的溶剂，已广泛应用于化工、医药、纺织、染料、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂的生产中，或作为原料、或作为工艺溶剂、萃取剂、稀释剂等等；由于它具有天然水果香味，因此还可作为调香剂组分，应用于香料、食品工业中；也可作为粘合剂用于印刷油墨、人造珍珠等的生产；作为提取剂用于医药、有机酸的产品的生产等；此外还可用作生产菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的原料。近年来乙酸乙酯在国内外的应用增长较快，随着国内涂料、粘合剂产品环保要求的进一步提高，乙酸乙酯作为无毒溶剂，其应用得到广泛的重视，我国涂料行业已逐渐使用环保型涂料，因此将会进一步推动乙酸乙酯的市场增长。 一、乙酸乙酯的物理参数 外观：无色澄清液体。 香气：有强烈的醚似的气味，清灵、微带果香的酒香，易扩散，不持久。 熔点(℃)：-83.6； 折光率（20℃):1.3708—1.3730； 沸点(℃)：77.06； 相对密度(水=1)：0.894—0.898； 相对蒸气密度(空气=1)：3.04； 饱和蒸气压(kPa)：13.33(27℃)； 燃烧热(kJ/mol)：2244.2； 临界温度(℃)：250.1； 临界压力(MPa)：3.83； 辛醇/水分配系数的对数值：0.73；
闪点(℃)（开杯）：7.2； 引燃温度(℃)：426； 爆炸上限%(V/V)：11.5； 爆炸下限%(V/V)：2.0； 室温下的分子偶极距：6.555*10^-30； 溶解性：微溶于水，溶于醇、酮、醚、氯仿等多数有机溶剂。 二、乙酸乙酯的主要生产工艺 目前，乙酸乙酯的工业生产方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和醋酸/乙烯加成4种。传统的醋酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要采用乙醛缩合法、乙醇脱氢法和醋酸/乙烯加成法，其中新建装置多采用醋酸/乙烯加成法，我国的乙酸乙酯则主要采用醋酸酯化法进行生产。 2.1传统的乙酸／乙醇酯化法 有机羧酸与醇类在无机强酸催化作用下发生酯化作用生成酯类，这是有机羧酸的主要性质之一，乙酸乙酯即是由乙酸和乙醇在浓硫酸催化剂参与下进行酯化反应制得的。这个反应是可逆的，将乙醇过量以及有效移除反应产生的水，可以提高乙酸乙酯的产得率，通常反应的平衡转化率为67%。 CH3COOH+C2HsOH≠CH3COOC2H5+H20 乙酸乙醇乙酸乙酯水 工业生产可以是间歇的，也可以是连续的，这主要取决于生产规模。连续的工艺流程如图1所示。 现简述于下：乙酸、95%浓度的乙醇和96%浓度硫酸(加料量的1%)混合后连续流过预热器，再导人酯化塔，在塔内允许混合物返流．适量的馏出物从塔顶馏出，塔顶温度控制在80%。 酯化塔馏出物含约70%醇、20%酯和10%水(乙酸在塔内完全消耗)，被送入分离塔，在该塔内允许该三元混合物返流，从约700℃的分离塔顶馏出三元共沸物(83%乙酸乙酯，9%乙醇，8%水)导人比例混合器，与相等容积的水混合后，在澄清器内澄清分层。 底层是含有少量醇和酯的水液层，被导人分离塔下部，回收其中的酯，多余的含醇水液返回酯化塔下部，醇被蒸出，酯化塔底馏分是硫酸等重组分废液，送去废水处理系统。 澄清器上层液层含93%乙酸乙酯、5%水和2%醇，溢流进人干燥塔，在该塔内，酯被充分蒸馏除水和醇。塔顶凝液含少量酯和醇，返回酯化塔再利用，侧线取出纯度95%以上的乙酸乙酯去贮槽或再进一步精制。 由于使用硫酸作催化剂，不仅对设备造成腐蚀，大量含酸废液也造成处理困难和污染环境等问题，另外由于转化率较低，造成原料消耗高，导致生产成本增
富马酸二甲酯合成工艺设计
一．设计任务 1、基本数据 生产任务：年产200吨富马酸二甲酯 反应原料纯度：顺丁烯二酸 98% 甲醇 98% 硫酸 98% 生产要求：年工作日为300天，间歇生产 2、设计内容及要求 （一）内容 1、对富马酸二甲酯反应系统的物料衡算、热量衡算； 2、主体反应设备合成釜的选型计算以及辅助设备的选型计算； 3、绘制物料衡算的工艺流程图（一张）； 4、绘制带控制节点的的工艺流程图（一张）； 5、绘制车间平面布置图（一张）； 6、编制设计说明书（一份）。 （二）具体要求 1、绘制的带控制点的工艺流程图必须符合化工制图的规范，并且字体必须工整。 2、编制的课程设计说明书应对计算过程与工艺流程的选择以及控点的确定进行详细的说明和解释。 二．产品简介 富马酸二甲酯为由甲醇与富马酸或顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸酯化而成,简称富马酯(DMF) ,学名反丁烯二甲酯、别名延胡索酸二甲酯,结构式 ( :CHCOOCH3) 2 ,分子式C6H8O4 ,是无色或白色鳞片晶体,熔点102～105 ℃, 常温会升华,无味,略具酯的香味,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯,可溶于苯、甲苯、CCl4 ,微溶于水及热水中,对光稳定,在紫外线及阳光下72 h 基本无变化,110 ℃热 1 h 不分解,对热、碱、盐也有一定的稳定性。但其水溶液对热的酸、碱稳定性较差,对氧化剂、还原剂、蛋白质、纤维、脂肪、糖等有好的稳定性,对金属无腐蚀性,其水溶液pH 值为 6. 7～7. 3 ,所以DMF 性质稳定。富马酸二甲酯(DMF)是目前国内外研究开发的一种新型防霉防腐剂,具有良好的抑菌杀菌作用,其应用pH 值范围较广(为3～8) ,可在酸性或中性条件下使用,能抑制30 多种霉菌。其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、山梨酸、丙酸及
乙酸乙酯车间工艺设计
目录 一、设计任务 (2) 二、概述 (2) 1．乙酸乙酯性质及用途 (2) 2.乙酸乙酯发展状况 (3) 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 (4) 1、酯化法 (4) 2. 乙醇脱氢歧化法 (5) 3、乙醛缩合法 (6) 4、乙烯、乙酸直接加成法 (7) 5、确定工艺方案及流程 (8) 四．工艺计算 (8) 4.1. 物料衡算 (8) 4.2 初步物料衡算 (10) 五. 设备设计 (16) 5.1 精馏塔Ⅱ的设计 (16) 5.2最小回流比的估算 (18) 5.3 逐板计算 (20) 5.4 逐板计算的结果及讨论 (20) 六. 热量衡算 (21) 6.1 热力学数据收集 (21) 6.2 热量计算，水汽消耗，热交换面积 (23) 6.3 校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ) (26) 表10校正后的热量计算汇总表 (32)
乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务 1.设计任务：乙酸乙酯车间 2.产品名称：乙酸乙酯 3.产品规格：纯度99% 4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯1880吨/年 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、乙酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；食品工业中作为芳香剂等。 由于本设计为假定设计，因此有关设计任务书中的其他项目如：进行设计的依据、厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。 二、概述 1．乙酸乙酯性质及用途 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、
乙酸乙酯的反应器设计流程
摘要 乙酸乙酯是一类重要的有机溶剂和有机化工基本原料，其用途非常广泛，目前我国采用传统的方法制备即乙酸和乙醇为原料，浓硫酸为催化剂直接催化合成乙酸乙酯。所以通过对乙酸乙酯的理化性质，社会用途与需求和国内外发展现状进行研究调查以及乙酸乙酯在实验室制法和工业生产各方面对比之后，为此对乙醇和乙酸的缩合进行了乙酸乙酯合成工艺的课程设计。本选题为年产量为年产5017吨乙酸乙酯的反应器的设计。对工业生产中的物料衡算，热量衡算和合成工艺的设备等方面为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。本选题为年产量为年产5017吨乙酸乙酯的反应器的设计。 关键字：乙酸；乙醇；乙酸乙酯；合成工艺；间歇式反应器 Abstract Ethyl acetate is a kind of important organic solvents and basic organic chemical raw materials,
its application is very broad, our country prepared using traditional methods that acetic acid and ethanol as raw material, concentrated sulfuric acid catalyzed direct synthesis of ethyl acetate. So through the social use of physical and chemical properties of ethyl status quo needs, and conduct research and development at home and abroad as well as various aspects of ethyl acetate after comparing laboratory and industrial production system of law, for the condensation of ethanol and acetic acid were synthesis of ethyl curriculum design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design. In industrial production of material balance, heat balance and synthesis process equipment to provide more detailed data and drawings for the batch tank reactor industrial design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design. Key words: Acetic acid; Ethanol; Ethyl acetate; Synthesis process; Batch reactor 目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 第一章前言 (4) 1.1 乙酸乙酯概述 (4)
乙酸乙酯的工业制备方法研究
制备乙酸乙酯的工业方法研究 摘要：乙酸乙酯是一种重要的精细化学品应用比较广泛，世界需求量很大。其主要工业制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙烯加成法。本文介绍了四种制法的反应原理和工艺特点，结合当代社会精细化工产业的发展特点对这几种制法进行比较分析。 关键字：乙酸乙酯酯化反应反应机理乙醛缩合乙醇脱氢乙烯加成Abstract: Ethyl acetate is an important fine chemicals，it is used widely in the world and in great demand.The main industrial preparation of ethyl acetate are acid esterification，oxidation of acetaldehyde，ethanol dehydrogenation and ethylene-plus method.This article describes the principle of the reaction system of law and process characteristics.With contemporary society characterized by the development of fine chemical industry we compare these various methods . Keywords: ethyl acetate、esterification、reaction mechanis、aldehyde condensation Dehydrogenation of ethanol、Addition of ethylene 1.前言 精细化工产品（即精细化学品）是指那些具有特定的应用功能，技术密集，商品性强，产品附加值较高的化工产品。精细化工产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。大力发展精细化工已成为我国调整化学工业结构、提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点[1]。 乙酸乙酯( EA)，又名醋酸乙酯，作为一类重要的精细化学品应用较为广泛，具有良好的溶解性、快干性，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树酯、乙酸纤维树酯、合成橡胶等生产；也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水；在纺织工业中用作清洗剂；食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂；香料工业中是重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分。此外，乙酸乙酯也可用作
乙酸乙酯反应器课程设计
《反应工程》 课程设计说明书 院（部）名称化学与材料工程学院学生姓名 设计项目乙酸乙酯的反应器设计 指导教师 专业班级化学工程与工艺
前言 反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试反应釜机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。 反应工程是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的： 1、熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的 数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。 2、在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要 求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 3、准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。 4、用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算 结果。 化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
乙酸乙酯的几种制备方法
几种工业乙酸乙酯制备方法的技术经济对比 李雄 （中国石化上海石油化工股份有限公司，200540） 乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，其制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。相对比，乙醛缩合法生产乙酸乙酯路线投资低、成本也较低，较适合乙醛富裕地区投资生产。 关键词：乙醛乙酸乙酯技经指标成本 1 用途及市场情况介绍 乙酸乙酯(EA),又名醋酸乙酯,是应用最广泛的脂肪酸酯之一,具有优良的溶解性能,是一种快干性的、极好的工业溶剂,被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树酯、乙酸纤维树酯、合成橡胶等生产；也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水；在纺织工业中用作清洗剂；食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂；香料工业中是最重要的香料添加剂,可作为调香剂的组分。以外，EA也可用作粘合剂的溶剂、油漆的稀释剂以及制造药物、染料的原料。 1.1 国际市场分析 乙酸乙酯由于其特殊的性能，在世界化工市场相当活跃。美国和日本是世界上最大的乙酸乙酯生产和消费国。全世界生产能力中美国占31.73%,日本占35.75%。美国的主要生产公司是Eastman公司、Hoechst Calanese及孟山都公司，总生产能力为127 kt/a。日本的主要生产公司是千叶乙酸乙酯、日本合成化学、德山石油化学及协和油化，总生产能力为193 kt/a。 在亚洲地区，乙酸乙酯的主要市场是日本、中国和东南亚。日本是该地区乙酸乙酯的净出口国，有近50%的生产能力在日本，该地区的生产缺口达70 kt/a，目前主要从美国和欧洲进口。近年来，日本的乙酸乙酯产量以每年10%的速率增长，增加量基本用于出口。 1.2 国内供需及预测 （1）生产能力 目前，我国乙酸乙酯的生产企业有30多家，年生产能力在万吨以上的仅有两家，其余均为千吨级生产装置，除上海石化采用乙醛法生产、山东临沭化肥厂是采用乙醇脱氢法生产外都是采用直接酯化法。 （2）产量和进口量
乙酸乙酯反应器设计
青海大学《化工过程设备设计Ⅱ》 设计说明书 设计题目：年产×103t乙酸乙酯反应器设计 班级：2013级化工2班 姓名：邬天贵 学号：30
前言 乙酸乙酯，又称醋酸乙酯，分子式C4H8O2。它是一种无色透明易挥发的可燃性液体，呈强烈清凉菠萝香气和葡萄酒香味。乙酸乙酯能很好的溶于乙醇、氯仿、乙醚、甘油、丙二醇和大多数非挥发性油等有机溶剂中，稍溶于水，25℃时，1ml乙酸乙酯可溶于10ml水中，而且在碱性溶液中易分解成乙酸和乙醇。水能使其缓慢分解而呈酸性。乙酸乙酯与水和乙醇都能形成二元共沸混合物，与水形成的共沸物沸点为℃，其中含水量为%（质量分数）。与乙醇形成的共沸物沸点为℃。还与%的水和%的乙醇形成三元共沸物，其沸点为℃。 乙酸乙酯应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能，是一种较好的工业溶剂，已经被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙醛纤维树脂、合成橡胶等的生产，也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水，在纺织工业中用作清洗剂，在食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香味添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作黏合剂的溶剂，油漆的稀释剂以
及作为制造药物、染料等的原料。 目前，国内外市场需求不断增加。在人类不断注重环保的今天，在涂料油墨生产中采用高档溶剂是大势所趋。作为高档溶剂，乙酸乙酯在国内外的应用在持续稳定的增长，在建筑、汽车等行业的迅速发展，也会带动对乙酸乙酯类溶剂的需求。 工业生产技术 目前全球乙酸乙酯工业生产方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙烯加成法等。传统的醋酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要采用后三种方法，其中新建装置多采用乙烯加成法。本设计采用醋酸酯化法。 醋酸酯化法 在硫酸催化剂作用下，醋酸和乙醇直接酯化生成乙酸乙酯。该工艺方法技术成熟，投资少，操作简单，但缺点是生产成本高、硫酸对设备腐蚀性强、副反应多、产品处理困难、环境污染严重。目前我国大多数企业仍采用醋酸酯化法生产乙酸乙酯。
乙酸乙酯的制备
乙酸乙酯的制备 摘要： 关键词：乙酸乙酯制备酯化 引言 [1]纯净的乙酸乙酯是无色透明有芳香气味的液体，微溶于水，溶于醇、酮、醚、氯仿等多数有机溶剂。乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂。它特有的溶解性和快干性使其被广泛应用于工业合成有机纤维、医疗制药业和食品食用香精加工业和化妆品香料制造业，更被作为低毒有机溶剂推广于化工生产的各个领域。 一、实验目的 （1）、熟悉和掌握酯化反应的基本原理和制备方法 （2）掌握回流、洗涤、蒸馏等基本操作 二、实验原理与用品 （1）原理 本实验乙酸乙酯采用乙酸和乙醇在少量浓硫酸催化下进行制备，反应式为 CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2+H2O 酯化反应是一个可逆反应，在反应中，酯的合成与酯的水解形成一个动态平衡，采用增加醇或酸的量，蒸出酯和水的方法，可以增加酯的产率。由于酯和水能形成二元共沸混合物，比乙醇和乙酸的沸点都低，因此乙酸乙酯很容易被蒸出。制得的粗产物需要进行纯化，进一步除去其中混有的乙醇和水。 （2）用品 实验仪器：圆底烧瓶蒸馏头球形冷凝管直形冷凝管锥形瓶量筒温度计分液漏斗烧杯折射仪电热套 实验试剂: 冰醋酸浓硫酸无水乙醇饱和碳酸钠溶液饱和食盐水饱和氯化钙溶液无水硫酸镁 三实验步骤 （1）制备 在50ml圆底烧瓶中加入19ml无水乙醇、12ml冰醋酸和2ml浓硫酸，加入几粒沸石，摇匀后，装上球形冷凝管，在电热套上小火加热，回流30min后停止加热。冷却后，取下球形冷凝管，装上蒸馏头，将仪器改装成普通蒸馏装置，加热蒸馏，至流出液体积约为反应物总体积的1/2为止。 （2）纯化 馏出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸。在摇动下，缓缓地加入饱和碳酸钠溶液约10ml，直至无二氧化碳气体逸出，然后移入分液漏斗中，充分振荡，静置后，分去下层水相，酯层用10ml饱和食盐水洗涤后，再分别用10ml饱和氯化钙溶液洗涤两次，弃去下层液，酯层自漏斗上口倒入干燥的50ml锥形瓶中，用无水硫酸钠干燥30min。 将干燥过的乙酸乙酯滤入干净的蒸馏瓶中，加入沸石后在电热套上进行蒸馏，收集73~78℃的馏分。 四、实验结果及讨论 （1）结果；本实验乙酸乙酯13ml，折射率为1.5159。
乙醛缩合法制乙酸乙酯专业课程设计报告书
《化工设计》专业课程设计 设计题目乙醛缩合法制乙酸乙酯 设计人员杨福、胡曦、王义超、常伟 指导教师姓名任晓乾 课程设计时间20 12年5月12日-20 12年6月1日 课程设计成绩
指导教师签字 目录 一、设计任务 (6) 二、概述 2.1乙酸乙酯性质及用途 (7) 2.2乙酸乙酯发展状况 (8) 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 3.1 酯化法 (9) 3.2乙醇脱氢歧化法 (11) 3.3乙醛缩合法 (11) 3.4乙烯、乙酸直接加成法 (13) 3.5经济指标对比 (13) 3.6讨论分析 (19) 3.7确定工艺方案及流程 (22) 3.8厂区布置说明总述 (23) 四．工艺计算 4.1物料衡算 (27) 4.2乙醛缩合法生产乙酸乙酯步骤 (28) 4.3物性数据表 (28) 4.4计算结果列表汇总 (31) 五. 设备选型 5.1 催化剂反应器选型 (38)
5.2 列管式反应器 (40) 5.3 乙醛储罐 (41) 5.4乙酸乙酯储罐 (41) 5.5精馏塔Ⅰ的设计 (42) 5.6精馏塔Ⅱ的设计 (43) 5.7精馏塔Ⅲ的设计 (44) 5.7.1精馏塔设计计算示例 (45) 5.8沉降器 (61) 5.9回流罐 (62) 5.10管口表 (62) 5.11动设备选型 (63) 5.12换热器选型 (65) 六. 控制系统设计 6.1 DCS控制系统 (68) 6.2 先进控制系统APC (70) 6.3 紧急停车系统ESD (71) 七. 供电系统 7.1 设计范围 (72) 7.2 电力负荷性质 (72) 7.3 高压供电及变电所系统设计 (72) 7.4功率因数补偿 (73) 7.5厂区高压配电及车间变电所安全设计 (73)
工业乙酸乙酯的制备方法
工业乙酸乙酯的制备方法 目前世界上工业乙酸乙酯主要制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法，在乙醛原料较丰富的地区万吨级以上的乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。乙醇脱氢法是近年开发的新工艺，在乙醇丰富且低成本的地区得到了推广。最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法，1998年在印度尼西亚迈拉库地区采用日本昭和电工专利技术建成了50 kt/a生产装置。 （1）乙酸酯化法 乙酸酯化法是传统的乙酸乙酯生产方法，在催化剂存在下，由乙酸和乙醇发生酯化反应而得。 CH3CH2OH+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3+H2O 乙醇乙酸乙酸乙酯水 反应除去生成水，可得到高收率。该法生产乙酸乙酯的主要缺点是成本高、设备腐蚀性强，在国际上是属于被淘汰的工艺路线。 （2）乙醛缩合法 在催化剂乙醇铝的存在下，两个分子的乙醛自动氧化和缩合，重排形成一分子的乙酸乙酯。 2CH3CHO→CH3COOCH2CH3 乙醛乙酸乙酯 该方法20世纪70年代在欧美、日本等地已形成了大规模的生产装置，在生产成本和环境保护等方面都有着明显的优势。 （3）乙醇脱氢法 采用铜基催化剂使乙醇脱氢生成粗乙酸乙酯，经高低压蒸馏除去共沸物，得到纯度为99.8%以上乙酸乙酯。 2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2 乙醇乙酸乙酯氢 （4）乙烯加成法
在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化剂的存在下，乙烯气相水合后与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。 CH2CH2+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3 乙烯乙酸乙酸乙酯 该反应乙酸的单程转化率为66%，以乙烯计乙酸乙酯的选择性为94%。Rhone-Poulenc 、昭和电工和BP等跨国公司都开发了该生产工艺。 由于上海石化股份有限公司具有丰富的乙烯、乙酸和乙醛，故本文对乙酸酯化法、乙醛缩合法和乙烯加成法生产乙酸乙酯的技术经济指标予以对比分析。 技术经济指标对比 对于同为80 kt/a级的工业乙酸乙酯生产装置，分析其各项经济技术指标，对比如表2。表2 乙酸乙酯各工艺路线技术经济指标对照 工艺路线 乙醛缩合法 乙烯加成法 酯化法 原料单耗 /t·t-1 乙烯 - 0.355 乙醛 1.02 乙酸 0.718 0.692 乙醇 - 0.533 其他 0.005 0.01 0.005
谈乙酸乙酯生产工艺进展与市场分
谈乙酸乙酯生产工艺进展与市场分析乙酸乙酯又称为醋酸乙酯（EA）。纯乙酸乙酯是一种无色透明的液体，具有刺激性气味，其沸点为77.1℃，相对密度为0.90。乙酸乙酯作为重要原料，同时，乙酸乙酯是一种良好的工业溶剂，还在食品工业中作为芳香剂等。 1乙酸乙酯的生产方法 随着工业的发展，乙酸乙酯的市场需求也在增加。目前乙酸乙酯的生产方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙酸、乙烯加成法[1]。 1.1醋酸酯化法 乙酸酯化法工艺流程如图1所示。醋酸和过量乙醇与浓硫酸混合，经预热器在酯化塔中酯化生成乙酸乙酯和水，塔中的混合物经分离塔、混合器、倾析器分离后再经干燥塔得到成品乙酸乙酯[2]。乙酸酯化法分为间歇法和连续法[3]。大多采用间歇法生产乙酸乙酯，我国采用醋酸酯化法的时间长，工艺成熟，但生产能力较小，且乙酸与催化剂浓硫酸会形成混酸，严重腐蚀设备，产生较多的废弃物，污染环境。近年来，中国在乙酸乙酯的生产过程中不断改进生产工艺，其中最具有代表性的是清华大学开发的乙醇一步法生产乙酸乙酯[4]。 1.2乙醛缩合法 在国外乙酸乙酯的制备多使用乙醛缩合法。这种生产方法是在三乙氧基铝催化剂的作用下乙醛缩合生产乙酸乙酯的方法，其工艺流程如图2所示[5]。乙醛缩合法与醋酸酯化法相比，具有设备腐蚀小，生
产成本低，产生三废少，环境污染小等优点[6]，是一种经济有效适宜长期制备的方法。目前，受原料来源的限制以及无法回收催化剂三乙氧基铝等不足，该方法生产乙酸乙酯的工艺国内应不多。XXX省科学院石油化工研究所以乙醛作为原料，改用催化剂铝醇盐，并将乙醛缩合法缩减为一步缩合生产乙酸乙酯，反应的选择性好，转化率高，可达99%[7]。 1.3乙醇脱氢法 乙醇脱氢法在催化剂的作用下使乙醇脱氢，得到粗乙酸乙酯，再次蒸馏回收，得到精制乙酸乙酯。目前多使用铜基催化剂，但难点在于副产物-丁酮的沸点与乙酯乙醇接近，难以分离，因此总设备投资的70％将用于分离工段设备建造。国内XX大学，中科院XXX化学物理研究所均研制出不同的催化剂，大大解决了制备乙酸乙酯的难题[8]。乙醇脱氢法工艺简单、条件温和、产品浓度高、生产成本低，是一种高效能，无腐蚀，廉价的制备工艺[8]。与其它生产方法相比较，总投资低，设备建设难度小，建造周期小，发展前景大。 1.4醋酸、乙烯加成法 醋酸、乙烯加成法用乙烯和醋酸为原料，使用高温水蒸汽将载体上的杂多酸催化，乙烯得到乙醇，然后乙酸和乙醇酯化后得到乙酸乙酯[9]。工艺流程如图3所示。醋酸、乙烯酯化法是近年研究的热点，利用来源丰富的乙烯进行再加工，减少了生产成本，低碳环保具有很大的发展前景。该方法反应具有较好的选择性和更高的产率，原料耗损、能耗大大降低，大型企业扩建也十分容易，但生产场地必须在乙
乙酸乙酯的合成
乙酸乙酯的制备 一、实验目的 1. 掌握乙酸乙酯的制备原理及方法，掌握可逆反应提高产率的措施。 2. 掌握分馏的原理及分馏柱的作用。 3. 进一步练习并熟练掌握液体产品的纯化方法。 二、实验原理 乙酸乙酯的合成方法很多，例如：可由乙酸或其衍生物与乙醇反应制取，也可由乙酸钠 与卤乙烷反应来合成等。其中最常用的方法是在酸催化下由乙酸和乙醇直接酯化法。常用浓 硫酸、氯化氢、对甲苯磺酸或强酸性阳离子交换树脂等作催化剂。若用浓硫酸作催化剂，其 用量是醇的%即可。其反应为： H2SO4 主反应：CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O H2SC4 畐I」反应：2CH3CH2CH CH3CH2CCH2CH3 + H2C H2SC4 CH3CH2CH CH2二CH2 + H2C 酯化反应为可逆反应，提高产率的措施为：一方面加入过量的乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。但是，酯和水或乙醇的共沸物沸点与乙醇接近，为了能蒸出生成的酯和水，又尽量使乙醇少蒸出来，本实验采用了较长的分馏柱进行分馏。 药品及物理常数
四、实验装置图 温度计水洗涤后，再每次用10ml饱和氯化钙溶液洗涤两次，弃去下层水相，酯层自漏斗上口 倒入干燥的锥形瓶中，用无水碳酸钾干燥。
将干燥好的粗乙酸乙酯小心倾入 60ml 的梨形蒸馏瓶中(不要让干燥剂进入瓶中) ，加 入沸石后在水浴上进行蒸馏，收集 73- 80C 的馏分。产品5-8g 。 七、 操作要点及说明 1、本实验一方面加入过量乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生 刺形分懈柱 温度计 五、实验流程图 10ml 乙醇 8ml 醋酸 分液漏 斗中混 合均匀 4ml 乙醇一三口瓶 5ml 浓硫酸 中混合 2粒沸石一均匀 10ml 饱 4和氯化 钙洗涤 2次- 无水 —碳酸钾 干燥 六、 实验步骤 在100ml 三颈瓶中，加入 4ml 乙醇，摇动下慢慢加入 5ml 浓硫酸，使其混合均匀，并 加入几 粒沸石。三颈瓶一侧口插入温度计， 另一侧口插入滴液漏斗， 漏斗末端应浸入液面以 下，中间口安一长的刺形分馏柱（整个装置如上图） 。 仪器装好后，在滴液漏斗内加入 10ml 乙醇和8ml 冰醋酸，混合均匀，先向瓶内滴入约 2ml 的混合液，然后，将三颈瓶在石棉网上小火加热到 110— 120C 左右，这时蒸馏管口应有 液体流出，再自滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液， 控制滴加速度和馏出速度大致相等， 并维 持反应温度在110— 125 C 之间，滴加完毕后，继续加热 10分钟，直至温度升高到 130C 不 再有馏出液为止。 馏出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、 乙醚、水和醋酸等， 在摇动下，慢慢向粗产品中加 入饱和的碳酸钠溶液（约 6ml ）至无二氧化碳气体放出，酯层用 PH 试纸检验呈中性。移入 分液漏斗中，充分振摇（注意及时放气！ ）后静置，分去下层水相。酯层用 10ml 饱和食盐 直形冷凝管 滴液漏斗 蒸馏装置 蒸懈瓶 约6ml 饱和碳酸钠 110 — 125 °C 干燥仪― 收集73 — 80 C 的馏分, 器蒸馏 称重，计算产率。 10ml 饱 ?和食盐 水洗涤