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1、豪XXXX届学生聚/毕业设计（论文）材料凝:亲亲，嵬，粢:学生毕业设计论文课题名称年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计姓名XXX学号1008103-14学院化学与环境工程学院专业化学工程指导教师XXX讲师2014年06月02日XXXX大学本科毕业设出成信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承当。本科毕业设计作者签名：二零一四年六月二日
2、目录摘要1关键词1Abstract.1Keywords11 .概述11.1 产品概述11.1.1 聚醋酸乙烯酯的概述1醋酸乙烯的概述21.2 国内外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析21.2.1 国外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析2国内聚醋酸乙烯酯生产现状分析31.3 国内外醋酸乙烯酯的生产技术及研究情况41.3.1 醋酸乙烯的生产工艺概述41.3.2 聚醋酸乙烯的生产工艺概述71.4 本人见解71.4.1 乙块气相法和乙烯气相法的比拟81.4.2 乙块气相法Wacker流程和Borden流程的比拟81.4.3 乳液聚合法和其他聚合法的比拟91.5 生产所需原料92 .聚醋酸乙烯酯生产工艺92.1 聚醋酸
3、乙烯酯生产的反响原理92.1.1 醋酸乙烯合成反响原理92.1.2 醋酸乙烯聚合反响原理102.2 聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述112.2.1 醋酸乙烯酯生产工艺流程简述112.2.2 醋酸乙烯酯生产工艺流程简图112.2.3 聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述11聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简图123 .聚醋酸乙烯酯工艺计算123.1 物料衡算123.1.1 根本数据123.1.2 乙块工序物料衡算133.1.3 反响工序物料衡算143.1.4 别离工序物料衡算163.1.5 精福工序物料衡算173.1.6 聚合工序物料衡算183.2 热量衡算203.2.1 根底数据203.2.2 反响系统的热量衡算
4、213.2.3 醋酸蒸发器和预热器热量衡算243.2.4 冷凝器的热量衡算243.2.5 精微系统的热量衡算263.2.6 聚合工序热量衡算264 .主要设备的工艺设计和选型274.1 固定床反响器274.1.1 体积的计算274.1.2 尺寸的设计274.1.3 传热面积的计算284.1.4 反响器的技术参数284.2 醋酸乙烯精储塔304.2.1 根本数据304.2.2 塔体工艺设计324.3 板式别离塔334.3.1 设计参数的选择344.3.2 溢流堰的型式和高度的选择344.3.3 降液管和受液盘的结构和有关尺寸的选择354.3.4 孔径和开孔率的选择354.4 乙快发生器354.4
5、.1 乙焕发生器的参数354.4.2 乙焕发生器的结构354.5 醋酸蒸发器364.6 别离塔冷凝器364.6.1 换热面积的计算364.6.2 换热器根本尺寸确定374.6.3 壳体壁厚374.6.4 封头壁厚374.7 泵的选型374.8 聚合釜及各设备选型384.9 主要设备一览表385 .工厂厂区设计405.1 平面设计概述405.1.1 平面布局方案405.1.2 生产辅助区405.1.3 布局要求405.1.4 供水、供电、供气405.2 工厂车间设计415.2.1 概述415.2.2 满足工艺流程及要求415.2.3 满足环境保护和平安生产的要求415.3 工厂组织与劳动定员41
6、5.3.1 职务概述415.3.2 生产班次425.3.3 劳动定员425.4 经济评价426 .环境保护436.1 执行的环境质量标准及排放标准436.2 废气处理方案436.3 废水处理方案446.4 废渣处理方案446.5 噪声处理方案446.6 绿化447 .消防457.1 消防设施457.2 消防措施45参考文献46致谢47年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产工艺设计XXX(XXXX大学化学工程专业XXXX届学生)摘要：本文针对年产5万吨聚醋酸乙烯酯生产任务，进行整个生产流程的设计。本设计采用乙块气相法和乳液聚合法合成工艺。设计的主要内容有工艺设计和非工艺设计两局部。工艺局部主要包括生产方法选
7、择、工艺条件确实定、物料衡算、热量衡算、设备尺寸的计算和选择。非工艺局部主要介绍了三废处理、岗位定员、投资本钱的估算等。关键词：聚醋酸乙烯酯；乳液聚合；工艺设计TheProductionProcessDesignof50000TonsPolyvinylAcetateperYearXxx(xxxxyearStudentofChemicalEngineeringMajor,XXXXUniversity)Abstract:Inthispaper,accordingtoannualoutputof50000tonsofpolyvinylacetateproductiontaskcarriedoutth
8、edesignoftheentireproductionprocess.Thisdesignusessynthesisprocessofthemethodofacetylenegasphaseandemulsionpolymerization.Themaincontentofthedesignincludetwopartsthatisthetechnologicaldesignandthenon-technologicaldesign.Thetechnologicaldesignarepartialmainlyincludetheproductionmethodchoice,thecraftc
9、onditiondetermination,Materialbalance,Heatbalance,calculationandselectionofequipment.Thenon-technologicaldesignpartialmainlyintroducedthethreewastestreatment,manningandinvestmentcostestimation.Keywords:Polyvinylacetate;EmUISionpolymerization;Processdesign1 .概述1.1 产品概述.聚醋酸乙烯酯的概述聚乙酸乙烯酯树脂是固体，无色透明；易溶于甲醇
10、、酮类、酯类、芳煌、氯代煌,不溶于无水乙醇、高级醇、烷燃、环己烷、水等。在阳光下稳定，在125以下稳定，150C颜色变深,225C分解，放出乙酸，生成棕色树脂状不溶物。在工业上聚乙酸乙烯酯树脂主要以乳液形式使用,为白色乳状液,略有剩余的乙酸乙烯酯气味，其固体含量为30%60%,多数为50%,直径为0.210微米，粘度范围很广，PH为46。它的优点有：粘合力强，稳定性好，抗老化性好，不污染，使用方便，价格低廉等。主要用作木材、纸、纤维、皮革等方面的胶粘剂（俗称乳胶、白胶），其中以木材方面用得最多、最普遍；由于其稳定性好、容易施工和没有臭味，大量用作内外墙涂料。作为水泥添加剂，可用于室内地板、战舰
11、甲板等；也用于抹墙壁、防水、修补公路路面等方面。在织物加工方面主要用于硬挺加工、印染、植绒粘合等。不宜用于聚乙烯、聚丙烯等制品的粘合。由于聚乙酸乙烯酯的耐水、耐热、耐碱性等稍差,可用共聚法改性。其中,以与丙烯酸酯类共聚物产量最大，用途最广。乙酸乙烯酯乙烯共聚物乳液适用范围广泛，性能优良,价格低廉，许多工业国都已大量生产，增长很快。聚乙酸乙烯酯溶液或固体树脂,工业上也有使用,用溶液聚合、悬浮聚合或本体聚合制得，主要用作胶粘剂，聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛的原料、口香糖基料等。1.1.2醋酸乙烯的概述乙酸乙烯酯为无色液体，具有甜的酸味；微溶于水，溶于醇、丙酮、苯、氯仿。乙酸乙烯酯易燃，其蒸汽与空气可形成
12、爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反响。极易受热、光或微量的过氧化物作用而聚合，含有抑制剂的商品与过氧化物接触也能猛烈聚合。其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。醋酸乙烯是一种重要的有机化工中间体，主要原料为工业冰醋酸和电石，是世界产量最大的50种化工原料之一。广泛应用于纤维、粘接剂、涂料、乳化剂、纺织品上浆及整理剂、制鞋、薄膜、平安玻璃、水溶性膜、土壤改进剂等方面；还用于建筑、机械、汽车、造纸、包装、纺织、印染、卷烟、家具、印刷等行业。主要用于生产聚乙烯醇树脂和合成纤维。其单体能共聚可生产多种用途粘合剂；还能与氯乙烯、丙烯懵、丁烯酸、丙烯酸
13、、乙烯单体能共聚接枝、嵌段等制成不同性能的高分子合成材料。随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展。1.2 国内外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析1.2.1 国外聚醋酸乙烯酯生产现状与分析在20世纪30年代，国外就开始聚醋酸乙烯酯的工业化生产，但产量一直较小。20世纪70年代以后，由于聚醋酸乙烯酯下游产品的大量开发与应用，聚醋酸乙烯酯生产能力与产量快速增加。20世纪80年代，国外年产量约为5万吨/年，生产厂主要集中在欧美及日本等工业兴旺的国家和地区，主要生产厂有：美国虎克电化学公司、Heyden化学公司、孟山都化学公司；德国赫司特公司、拜耳公司；日本的庵原化学工业公司、扶桑化学公司、保士谷化学公
14、司等。20世纪90年代以后，由于环保压力的不断增加，西方兴旺国家和地区对有机氯产品的开展持谨慎态度，转而向开展中国家寻求许多下游产品，因此聚醋酸乙烯酯的生产能力没有继续扩大，反而有所降低，导致全球聚醋酸乙烯酯供求日趋紧张。特别是中国近年来聚醋酸乙烯酯需求呈快速增加之势。122国内聚醋酸乙烯酯生产现状分析聚醋酸乙烯酯（PVAC）乳液是目前使用量最大，使用历史最悠久的合成乳液。早在1909年和1927年，HOfman和DiSmore先后发表了有关PVAC乳液聚合的专利。1930年由IG公司实现工业化。在此之后，Stark.Frendeberg提出采用聚乙烯醇（PVA）作保护胶体进行PVAC乳液聚合
15、的方法，从而大大拓宽了PVAC乳液的应用领域，并迅速开展。将PVAC乳液作为胶粘剂使用是美国在1945年为弥补动物胶的缺乏而开展起来的，主要应用于木制品加工方面。在我国，PVAC乳液也是先作为动物胶的代用品用于木器家具制造。1995年全球胶粘剂总消费量为728万吨，其中水基胶消费量为327.6万吨，PVAC乳液约为250万吨，占水基胶的76.3%左右。目前，国际上出现了一批年产数万吨的PVAC乳液生产商，如美国的联合碳化物、空气物产、国民淀粉、古德里奇等公司，西德的赫斯特公司，英国的乙烯基产品公司，法国的罗纳普朗克公司，意大利的埃尼和蒙埃公司，日本的大日本油墨和中央理化公司等。我国自20世纪5
16、0年代末期开始PVAC乳液聚合的研究工作。在1961年，天津市化工研究所实验厂现有机化工实验厂前身）建成PVAC乳液的生产装置。到了20世纪70年代，随着我国十几个大维纶厂的相继建成投产，合成PVAC乳液的原料有了保证，市场迅速拓宽，至1980年PVAC乳液生产厂家开展到20个以上，总产量近1万吨。到了1986年，我国PVAC乳液的总产量大约为4万吨。进入20世纪90年代，我国PVAC乳液的生产有了突飞猛进的开展，1993年产量到达约11万吨，1996年高达21.5万吨，1999年更是突破了30.8万吨。我国PVAC乳液的工业生产水平与国外相比还比拟落后。主要表现在以下几个方面：首先是我国PV
17、AC乳液的工业生产规模较小，万吨级厂家较少，除了北京有机化工厂(2.0万ta),上海石油化工股份(2.0万ta),贵州有机化工厂(L5万ta)之外，其余大多数是小企业；其次是我国PVAC乳液产品品种较少，绝大多数是通用型乳液；再那么由于缺乏技术力量和手段，造成了我国PVAC乳液产品质量较差,应用范围较窄和较低水平重复的局面。近年来我国一些企业通过合资手段，引进国外先进PVAC乳液生产工艺和设备；同时，一些高校和科研院所在乳液聚合及PVAC乳液聚合的聚合机理、成核机理以及技术开发方面做了很多研究工作HL1.3 国内外醋酸乙烯酯的生产技术及研究情况1.3.1 醋酸乙烯的生产工艺概述(1)乙焕液相法
18、ShaWinigan公司在EKlatte的研究根底上开展起来的最早生产方法，液相法选择性低、副产品多，现在该法己被淘汰。乙快液相法工艺的反响过程大致如下：在搅拌槽型反响器或鼓泡塔型反响器内参加一定量的醋酸，在常压、30-7(Te条件连续送入乙快，乙快以鼓泡形式通过反响液层。反响所使用的催化剂为硫酸汞或磷酸汞，浓度控制在2.5%左右。随着醋酸乙烯生产规模的扩大，乙快液相法逐渐被乙快气相法取代。(2)电石乙快气相法的Wacker技术1928年，德国WaCher公司首先实现了电石乙焕气相法的工业化生产，并采用固定床反响工艺。1956年，日本可乐丽公司成功开发出流化床催化工艺之后，乙焕气相法的生产技术
19、日臻完善。催化剂随着操作时间而老化，反响温度也由此而逐步升高，故每3个月需要更换一次催化剂。以醋酸计的单程转化率为80%,以乙快和醋酸计的醋酸乙烯选择性分别为97%与95%。(3)天然气乙快气相法的BOrden技术以天然气乙焕为原料的醋酸乙烯BOrden技术是20世纪60年代出美国Borden公司和BIaWkeoX公司合作开发成功的。该技术以天然气局部氧化制取乙焕，并用副产的合成气生产醋酸，然后二者合成醋酸乙烯。Borden技术在天然气资源丰富的国家和地区很有竞争力。另外，BOrden技术的反响产物别离方法不同于WaCker技术的低温冷却法，丽是采用以醋酸为吸收剂回收反响产物的流程，由此提高了
20、乙快的净化和回收率，并使装置的操作费用化生产技术(Bayer技术与USl技术)非常相似。但是，BP公司开发的LeaP技术，采用流化床反响器，改善了反响过程的传热，从而提高了醋酸乙烯的产率，单台反响器生产能力与传统的乙烯气相法相比提高了一倍。催化剂寿命也延长一倍以上。此外，由于采用流化床反响器，可以减少或除去反响器所需的大量冷却管/盘管，也便于采用较小的反响器，还可以除去固定床工艺所需的液体蒸播塔及气体预热交换器等，使装置投资减少30%。因此LeaP技术是目前世界上最先进的乙烯器相法的醋酸乙烯工业化生产技术。另外2001年CekmeSe公司开发了新的固定床VAntage工艺，该工艺虽然也采用固定
21、床技术，但由于在催化剂方面作了重要改进，VAC收率明显高于同类装置。CelaneSe公司采用该工艺对新加坡的190kta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%。(4)HalCOn法20世纪80年代，美国的HaICon公司开发了以煤为原料制取VAC工艺，工艺过程大致如下：首先以煤为原料制合成气，合成气球基合成甲醇，甲醇与合成气臻基合成醋酸，醋酸与甲醇酯化得到醋酸甲酯。醋酸甲酯通过镖基化反响生成亚乙基二乙酸酯(EDA),再经热裂解生成VAC和醋酸。该法不用乙烯和醋酸作原料，实现了以煤为单一原料生产VAC。醋酸甲酯氢甲酰化反响最为关键，所使用的均相催化剂系统由RhCl3-B-皮考咻
22、-CH31构成。反响温度180,压力5.IMpa,醋酸甲酯单程转化率44%,亚乙基二醋酸酯选择性88.5%。亚乙基二醋酸酯分解生成醋酸乙烯的反响在液相中进行，采用苯磺酸作催化剂，乙基二醋酸酯转化率70%,醋酸乙烯选择性87%。HalCOn法生产本钱较高，故至今尚未实现工业化生产。但是为今后Cl化学、醋酸、VAC及下游产品构成一体化的联合装置开展提供了很好的参考(5)乙烯液相法该工艺的反响机理和使用的催化剂大体上和乙烯氧生产乙醛的过程相同，也使用氯化把-氯化铜催化剂，钿含量控制在0.02-0.03gL,催化剂溶液中还添加一定量的碱金属醋酸盐。乙醛氧化制成醋酸可为本工艺提供原料，这是乙烯液相法的特
23、点之一。但该工艺的主要设备及连接管道都存在严重的腐蚀问题，装置只能运转2-3年，假设解决腐蚀问题那么在经济上不合算，目前该法已被淘汰。(6)乙烯气相法乙烯气相法工艺是使乙烯、氧气和醋酸蒸汽在钿(Pd)、金(Au)或伯(Pt)/SiO2(或AI2O3)贵金属负载形催化剂的作用下，在100200、0.6LlMPa条件下发生气相氧化而合成醋酸乙烯，反响方程式如下：CH3COOH+CH2=CH2+l2O2CH3COOHCH=CH2+H2O乙烯气相法醋酸乙烯生产分为合成和回收精制两局部，工业上有两种十分相似但拥有各自专利权的工艺，Bayer法和USI法，除USI公司外，世界上应用USl工艺的装置不多，目
24、前工业上大局部采用Bayer法。(7)哈尔康法及其他合成法哈尔康法以煤为原料制合成气即一氧化碳和氢气，合成气埃基合成甲醇，甲醇与合成气埃基合成醋酸，醋酸与甲醇酯化得到醋酸甲酯,醋酸甲酯通过皴基化反响生成亚乙基二乙酸酯(EDA),再经热裂解生成VAC和醋酸。该法不用乙烯和醋酸作原料，实现了以煤为单一原料生产VAc。哈尔康法技术上可行，但目前经济上尚缺乏竞争力。2000年，EaStman开发出二条合成气生产VAC但不必回收醋酸的新路线。第一条路线是由醋酸经过中间产物乙烯酮制取醋酸乙烯，先是乙烯酮氢化得到乙醛，然后乙醛与乙烯酮反响生成醋酸乙烯。第二条路线是由乙醛麒基化合成醋醉，然后醋醉与乙醛在反响精
25、储塔中反响生成醋酸乙烯和醋酸，副产物醋酸被复原为反响精微中所需的乙醛。该工艺的投资本钱比与醋酸进行一体化生产的乙烯气相法工艺高约15%,生产本钱高出7%,目前尚没有该工艺工业化的报道。目前还有二醋酸乙二醇酯热解法、醋酎复原脱水法、甲醇法等生产工艺，技术上如同哈尔康法可行，但未运用于实际生产，主要是因经济本钱较乙烯气相法RJo1.3.2 聚醋酸乙烯的生产工艺概述乳液聚合醋酸乙烯的乳液聚合是目前用得最广泛、产量也很高的方法。聚醋酸乙烯酯乳液本钱低廉,应用广泛,但它耐水性、耐热性差,在湿热条件下其胶接强度会有很大程度的下降,其成膜的抗蠕变性能差,在长时间静载荷作用下,胶层会产生滑动,同时它的耐湿性、
26、耐寒性及耐机械稳定性也较差。为了有效改善聚醋酸乙烯酯乳液的应用性能,主要的改性方法有共聚改性、共混改性和外加交联剂。(2)溶液聚合单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合称作溶液聚合，溶液聚合是高分子工业中常用的一种聚合方法，醋酸乙烯的溶液聚合主要用来生产聚乙烯醇及其衍生物。(3)本体聚合本体聚合就是在不加其他介质的情况下,把醋酸乙烯与引发剂共同加热,进行反响。如果要求产物的纯度比拟高,产品用于生产透明制品时那么采用本体聚合。(4)分散聚合分散聚合是合成聚合物颗粒大小介于典型的悬浮聚合150微米1毫米)与乳液聚合(0.050.2微米)之间的一种聚合方法,颗粒大小大致为0.510微米。分散聚合的溶液稳定
27、性好，一般情况下不产生沉淀，其性质有点像胶乳。(5)悬浮聚合悬浮聚合是指单体在机械搅拌或振荡和分散剂的作用下，单体分散成液滴，通常悬浮于水中进行的聚合过程，故又称珠状聚合。特点是：反响器内有大量水,物料粘度低，容易传热和控制；聚合后只需经过简单的别离、洗涤、枯燥等工序，即得树脂产品，可直接用于成型加工；产品较纯洁、均匀。缺点是反响器生产能力和产品纯度不及本体聚合法，而且，不能采用连续法进行生产。1.4 本人见解综上所述，目前工业生产醋酸乙烯主要采用的技术是乙块气相法和乙烯气相法,乙烯比乙快相对价廉，因此世界上乙烯法占主要地位。但是在电石或者天然气资源丰富而价格相对低廉的地区，乙快气相法还有一定
28、的竞争力。1.4.1 乙快气相法和乙烯气相法的比拟乙烯法流程较短，而乙块法流程较长，工艺过程较为复杂。与乙烯法相比，电石乙块法最大的缺点是存在环保问题和能耗问题，因此该法在欧美国家已经逐渐被淘汰。近几年随着原油价格的节节攀升，特别是电石乙焕法在“三废的综合利用方面取得了突破性的进展，乙块法重新获得了生机。乙快气相法也很大优势，其工艺特点有：（a）由于是连续反响，长期稳定的运行便于工艺控制自动化；（b）催化剂由廉价的锌制得；（C）逐步副反响受控制，EDA等副产物量少；（d）醋酸乙烯选择性大幅度提高，单体质量好。在我国，虽然石油乙烯工业高速开展，但我国天然气和电石资源丰富，我国境内乙燃气相法仍被广
29、泛采用，这具有三大优势：（a）相比拟于原料乙烯而言，电石法乙烘合成醋酸乙烯的原料来源稳定，不受全球油价的影响，相对便于进行远距离运输，本钱低廉。（b）醋酸乙烯进口价比国内出厂价略低，再加上运输和销售本钱，两者价格根本相当，但如果考虑乙烯价格持续走高，以及原料乙烯现货供给非常紧缺的影响，在市场需求旺盛、销售通畅的情况下，国内乙快法还是有竞争优势的。（c）乙快气相法已在国内应用了数十年，技术成熟。综上所述可知在石油严重依赖进口的我国开展乙快法合成醋酸乙烯仍将有重要的意义。我国乙焕法合成VAC原料来源稳定，工艺成熟可靠，生产本钱经济，在原材料供给环境、产品售价、国内催化剂效能等方面，存在和国内外乙烯
30、法市场抗衡优势。因此，这次设计采用乙焕气相法工艺路线。1.4.2 乙快气相法WaCker流程和BOrden流程的比拟WaCker流程是以电石乙焕为原料的典型工艺，该法以脱硫、脱磷化氢的电石乙快与醋酸为原料，催化剂采用醋酸锌一活性炭体系，并添加次碳酸钿为助催化剂，反响温度为170200摄氏度，压力为常压。Borden流程是以天然气乙快为原料，以醋酸为吸收剂回收反响产物，代替了低温冷却别离产物的方法，提高了乙快净化和回收效率，操作费用比当时一般的乙快法降低30%左右。Borden流程投资大，技术难度大。WaCker流程技术简单，在相同规模下投资比BOrden流程要少得多，但WaCker流程能耗较高
31、、污染较大，生产本钱较高。我国主要采用的是WaCker流程技术，技术成熟，可行性高，尤其现在国内许多以电石乙焕为原料的产家在WaCker流程中融合了BOrden流程的先进之处，醋酸乙烯的产量提高很多。因此，这次设计采用电石乙快气相法技术,即WaCker流程。乳液聚合法和其他聚合法的比拟因采取乳液聚合法生产聚醋酸乙烯酯乳胶,有：乳液聚合体系粘度低、易散热;具有高的聚合反响速率和高的聚合物分子量;乳液聚合以水作介质,本钱低廉,生产平安,环境污染问题小;所得聚合物乳液可直接使用等特点。所以本设计采用乳液聚合法。1.5 生产所需原料电石，水，醋酸，聚乙烯醇，过硫酸钾，邻苯二甲酸二丁酯（DBP）,烷基酚
32、聚氧乙烯醛（OP-10）。2 .聚醋酸乙烯酯生产工艺2.1 聚醋酸乙烯酯生产的反响原理醋酸乙烯合成反响原理乙焕是具有三键的不饱和燃化合物，化学性质相当活泼，能与带有活泼氢的化合物进行加成反响，使乙焕中的三键变为结构较为稳定的各种乙烯基（双键）或烷基衍生物。醋酸是一种具有活泼氢的化合物，醋酸乙烯的生产就是利用乙焕与带有活泼氢的醋酸进行乙烯基反响这一原理进行的，其反响为：C2H2+CH3COOHCH3COOCHCH2从热力学的角度分析，此反响在常温下就可以进行完全，但反响速度极其缓慢，必须有触媒的存在，并在一定温度下进行反响才有工业意义。本设计采用醋酸锌活性炭作触媒，在170-220C于常压下进行
33、合成反响。其反响机理为：1、乙焕分子吸附在触媒的外表上形成络合物：2、这一络合物迅速进行分子重排，生成新的中间化合物：3、醋酸乙烯合成反响就是按以上三步进行的，反响（1）最慢。根据化学平衡原理，在生产中用提高乙焕对醋酸克分子比（简称克分子比）的方法，增加乙烘的浓度以加快合成反响速度，从而得到较高的空时收率。在合成反响中，尚有许多副反响。副反响的多少与原料成份、触媒性能以及反响条件等因素有关。一般来说，反响温度愈高副反响愈多，常见的主要副反响如下：(1)乙醛的生成：CH3CH(OCOCh3)2(CH3CO)2O+CH3CHO(2) 丁烯醛的生成：ICH1CHOH2O+CH3CH=CHCHOCHy
34、CHO+C2H2CHWH=CHCHO(3)丙酮的生成：2CH.C00HCH3COCHy+H2O+CO2Zn(OCOCH3)2CH3COCH3+ZnO+CO22CHyCOOH+C2H2CHyCH(OCOCHi)2(4)醋酎的生成：ICHyCOOH(CH3CO)2O+H2OCHyCH(OCOCHi)2CH3CHO+(CHyCO)2OZn(OCOCHi)2ZnO+(CH3CO)2O(5)乙快聚合物的生成：以上副反响的产生不仅浪费了原料，而且影响产品质量。因此，必须严格控制原料质量，选择适宜的工艺条件，以保证产品质量，降低消耗。醋酸乙烯聚合反响原理聚醋酸乙烯酯是由醋酸乙烯醋经自由基聚合而成的高分子化合
35、物.其聚合反响如下：本研究采用乳液聚合的方法。乳液聚合是在用水或其它液体作介质的乳液中,按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒,在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法。在充分混合的间歇反响器中进行的乳液聚合过程可分为4个阶段:分散阶段、乳胶粒生成阶段、乳胶粒生长阶段和聚合反响完成阶段。2.2 聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述醋酸乙烯酯生产工艺流程简述电石经电磁振动加料器连续参加乙快发生器，电石与水发生化学反响生成的乙快从发生器顶部逸出进入乙快净化装置中净化，再进入反响器中与醋酸蒸汽反响合成醋酸乙烯，反响器出料混合物转移至别离工段进行初步别离再进入精馈工段中进行精储，制
36、得纯度99.5%的醋酸乙烯目的生成物。醋酸乙烯酯生产工艺流程简图醋酸乙烯循环醋酸醋酸蒸发器新鲜醋酸水电石电石灰渣精储组分图2,1醋酸乙烯酯生产工艺流程简图2.2.3聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简述(1)把软水经过软水计量槽IWloI)计量后放入聚乙烯醇溶解釜(VlO1)。(2)把规定量的聚乙烯醇由入孔投入聚乙烯醇溶解釜(VlOl)内。(3)向聚乙烯醇溶解釜(VlOl)的夹套中送入水蒸汽，升温至80摄氏度，搅拌4-6小时，配制成聚乙烯醇溶液。(4)把醋酸乙烯酯投入单体计量槽(Wl02)内，把邻苯二甲酸二丁酯投入增塑剂计量槽(Wl03)内，并把预先配制的规定量的过硫酸钾溶液和碳酸氢钠溶液分别投入引发剂
37、计量槽(Wl05)和PH调节剂计量槽(WlO4)。5)把聚乙烯醇溶液由聚乙烯醇溶解釜(VlOl)通过过滤器(V102)用隔膜泵(PI（三）输送到聚合釜(RIOl)中，并由入孔参加规定量的OP-10,并开动搅拌使其溶解。(6)向聚合釜(RIOD中由单体计量槽(WlO2)参加单体醋酸乙烯酯，并通过引发剂计量槽(Wl04)参加过硫酸钾溶液，在搅拌下乳化30mino(7)向聚合釜(Rl（三）夹套内通水蒸汽，将釜中物料升温至60摄氏度，向聚合釜(Rl（三）参加单体和引发剂，聚合反响开始，并通过回流冷凝器(HlOl)和聚合釜(RlOI)夹套通入冷却水进行换热，控制温度，稳定在60摄氏度进行反响，反响时间1
38、0h。(8)反响完全后，向聚合釜(RlOI)夹套通入冷却水冷却至50摄氏度，再参加PH调节剂和增塑剂,搅拌均匀。出料,通过过滤器过滤(V103)后，进入乳液储罐(T104)。2.2.4聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简图图2.2聚醋酸乙烯酯生产工艺流程简图3 .聚醋酸乙烯酯工艺计算3.1 物料衡算根本数据按各个反响的选择性来说，床式反响器内主要发生这三个主要反响。合成乙焕：CaC2+2H2OC2H2+Ca(OH)2(1)主反响：C2H2+CHyCOOHCh3COOCHCH2(2)副反响：CHWOOCHCH2+H2OCH3CHO+CH3COOH(3)副反响：2CHCHOCHyCHCHCHO+H2O(4)
39、聚醋酸乙烯酯的生产规模为：5万t/a；设醋酸乙烯酯过滤损失率为3%,那么1、生产时间：年工作日300d,每天24h,总共7200h02、醋酸乙烯酯的生产规模为:500(1-3%)=51546.39ta03、醋酸乙烯酯为一级产品：99.5%o4、乙快和醋酸的摩尔比为2.5。5、电石的纯度为80%,其中杂质为Cao占20%。6、醋酸为一等品：99.8%,水分W0.15%,甲酸W0.06%,乙醛女.05%,蒸发残渣C2H2T+Ca(OH)2(1)由HAc产率：Tl=二酸乙烯/吃少=40%x97%x97%得：g段酸ft=13271.35kgh99.8%的醋酸=998=1329795kgh醋酸所带入的杂
40、质量为：质=%98%的醋酸x(l-99.8%)=26.60kgh由乙快与醋酸的摩尔比为2.5有:= 2.5,可得4乙块=14377.30kgh因乙快的单程转化率为16%,故参与主反响的乙焕流量为:4乙块I=夕乙焕乂16%=2300.371CH3CHO+CH3COOH(3)因为醋酸的单程转化率为40%,故乙醛的生成量为：4乙酹=(4隙酸40%M触3%)M沂X100%=116.79kghMlmM粉酸乙烯反响工序所需水量为:MMq水=（4册酸40%精酸乙烯3%）=47.78kg/h%酸M醋酸乙烯反响工序所生成的醋酸流量为:qw=（q够酸40%”镭酸乙烯3%）“酷酸=159.26kg/h赭酸赭酸乙烯醋
41、酸乙烯的剩余量为：q朗酸40%x97%x的酸乙烯=7380.64kg/h2CH3CHOChwhchcho+h2o（4）因丁烯醛的选择性按乙醛计为30%,故丁烯醛的流量为:的烯解=%醉x30%X萼1*xl00%=2787kg/hM乙醛x2乙醛的剩余量为：q乙腌=%醛x70%=81.75kgh反响（4）所生产的水量为:=4 乙醛 x30%XM水M乙醛x2=7.17kgh别离塔进口气体中0.27%的CO?等其他副产物是由乙块和醋酸的其他副反响生成的，其流量为：q副产物=（q乙焕+心胱的醋酸+q水蒸汽）0.27%=74.78kg/h由乙快和醋酸的摩尔比为2.5可知，其他副产物所消耗的乙烘量和醋酸量分别
42、为：38.89kg/h和35.89kg/h,那么,乙焕剩余量为：q乙块“=q乙焕X（1-16%）-38.89=12038.04kg/h醋酸剩余量为：fi2=qra（140%）-35.89+q=8086.18kg/h副产物及其他杂质的总量为：夕其他二今副产物+%i质=K）L38kg/h表3.2反响工序物料衡算汇总表出料进料物料名称流量(kgh)质量分数物料名称流量(kgh)质量分数99.8%的13297.950.4797醋酸乙烯7380.640.2662醋酸水47.780.0017水7.170.0003乙块2300.370.0830乙醛81.750.0029循环乙快12076.930.4356乙
43、烘12038.040.4342丁烯醛27.870.0010醋酸8086.180.2917其他101.380.0037合计27723.031.0000合计27723.031.00003.1.4别离工序物料衡算出料口气体中乙焕占95.85%,空气占3.84%,那么有效气体的流量为:q有效气体=q箭环乙焕=悬X（13.84%）=12076.93kgh夕其他】=q水2+q其他一（q循环乙块-%焕2）-69.66kgh表3.3别离工序物料衡算汇总表进料出料物料名称流量(kgh)质量分数物料名称流量(kgh)质量分数醋酸8086.180.2920醋酸8086.180.2920乙快12038.040.4346循环乙块12076.930.4360醋酸乙烯7380.640.2665醋酸乙烯7380.640.2665乙醛81.750.0030乙醛81.750.0030丁烯醛27.870.0010丁烯醛27.870.0010其他101.380.0027其他69.660.0015水7.170.0002合计27723.031.0000合计27723.031.00003.1.5精播工序物料衡算在粗储装置中，乙醛、丙醛、醋酸甲酯等作为初储分别离，液体微分在后续醋酸乙烯精储装置、醋酸精储装置及丁烯醛蒸储塔和剩余物蒸储塔中就行别离。进料
