论文总字数：15808字

摘 要

醋酸乙烯在当今社会的需求量巨大，能够在醋酸乙烯的生产过程有效的提高其产量和质量成为一个受人瞩目的话题。本文对醋酸乙烯高效绿色生产工艺路线进行了研究，在查阅醋酸乙烯生产工艺的相关文献并进行分析归纳总结的基础上，并结合实际产业装配对醋酸乙烯的工艺路线进行对比分析，参数对比，然后借助Aspen Plus流程模拟软件平台，构建出全系统的计算模型，并对生产工艺路线进行优化选择，选择出高效低能耗的工艺路线，以此完成了醋酸乙烯高效绿色生产工艺路线的研究。

关键词：醋酸乙烯，生产工艺，对比，Aspen Plus流程模拟

Abstract

The demand for vinyl acetate in today"s society is huge, and it is a topic that can effectively improve the production and quality of vinyl acetate in the production process. In this paper, the high-efficiency green production process route of vinyl acetate was studied. On the basis of reviewing the related literatures of vinyl acetate production process and analyzing and summarizing, combined with the actual industrial assembly, the process route of vinyl acetate was compared and analyzed, and the parameters were compared. With the Aspen Plus process simulation software platform, a system-wide calculation model was constructed, and the production process route was optimized and selected, and the high-efficiency and low-energy process route was selected to complete the research on the efficient green production process route of vinyl acetate.

Key words: Vinyl acetate; Production process; Comparison; Aspen Plus process simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2醋酸乙烯组成及其性质 1

1.3醋酸乙烯生产技术 1

第二章 醋酸乙烯工艺路线简介 3

2.1乙炔法分类 3

2.2乙烯法分类 3

2.3其他路线分类 4

2.3.1生物乙醇路线 4

2.3.2乙烷路线 4

2.3.3甲醇路线 4

2.3.4二甲醚路线 4

第三章 醋酸乙烯主要工艺线路比较 5

3.1乙炔气相法和乙烯气相法的比较 5

3.2乙炔气相法瓦克流程和波登流程的比较 5

3.3乙烯法的比较 5

3.3.1 乙烯气相法包括固定床和流化床。 6

第四章 醋酸乙烯主要工艺路线对比分析 8

4.1生产工艺比较 8

4.2优缺点比较 9

4.3生产技术比较 9

第五章 醋酸乙烯合成工艺流程设计 11

5.1初步流程 11

5.2热力学计算 11

5.2.1状态方程模型 11

5.2.2活度系数模型 12

第六章 醋酸乙烯生产流程模拟与优化 13

6.1流程简述 13

6.2流程模拟 13

6.2.1脱气塔的模拟 14

6.2.2酸洗塔的模拟 14

6.2.3脱乙醛塔的模拟 15

6.2.4萃取塔的模拟 15

6.2.5乙醛精制塔的模拟 16

6.2.6醋酸乙烯精制塔的模拟 16

6.3工艺参数优化 16

6.3.1脱气塔塔顶采出率的优化 16

6.3.2洗涤塔理论板数的优化 17

6.3.3脱乙醛塔回流比的优化 18

6.3.4萃取塔萃取剂温度的优化 19

6.3.5乙醛精制塔塔顶采出率的优化 20

6.3.6醋酸乙烯精制塔回流比的优化 21

6.3.7醋酸乙烯生产工艺优化结果 22

第七章 结论 23

参考文献 24

致谢 25

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

醋酸乙烯酯是一种有机化学原料，应用广泛，是世界上最大的化学原料之一。醋酸乙烯酯中存在不饱和的C = C键和-COO-键。它具有很强的化学活性，可以参与许多化学反应，如氧化，水解，乙烯基转移，聚合，加成反应等。许多重要的高分子聚合物是由醋酸乙烯酯生产的。，比如：聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂(VAE)、聚醋酸乙烯乳液及树脂(PVAc)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)、共聚物树脂(EVA)等。利用这些下游产品生产的人造纤维、粘合剂、涂料等广泛应用于医疗、纺织、建筑等与国民经济密切相关的许多领域。跟着人类常识的不竭扩大和生产技术的快速前进，这些产物的应用领域也在不竭扩大。近年来，我的固体醋酸乙烯酯产量有了进一步的提高。然而,随着其应用领域的不断发展和国家经济发展的加速,特别是建设的快速发展,纸张、印刷、汽车、香烟、食物和其他行业,醋酸乙烯的需求量每年都在增加，市场供需矛盾也是一样。通过对醋酸乙烯进出口的考察和生产情况，我们知道国内生产不仅满足了需求，但市场对进口的依赖逐年增加。因此，醋酸乙烯产业的成长具有良好的市场前景，本设计是十分有研究意义的。

1.2醋酸乙烯组成及其性质

醋酸烯酯（VAc），醋酸乙烯酯的全称，分子式为C4H6O2，结构式为CH3COOH = CH2，分子量为86.09。在室温下，醋酸乙烯酯是一种无色透明液体，微毒，易挥发，独特。刺激眼睛和皮肤。它是一种湿的麻醉剂，刺激身体的皮肤和呼吸器官。醋酸乙烯酯的熔点是-92℃，沸点72℃，相对密度0.9318，折射率1.3954，闪点-1℃，爆炸极限2.6~13.4（V％）。不溶于水，溶于乙醇，乙醚，丙酮，氯仿，四氯化碳等有机溶剂。

乙酸乙烯酯是一种不饱和羧酸酯，它具有化学活性并能进行化学反应，如聚合，加成反应，水解反应，乙烯基转移反应和氧化反应。

1.3醋酸乙烯生产技术

20世纪90年代初，加拿大科学家F.Klatte是第一个提出醋酸乙烯酯，引起了很多人关注。 F.Klatte提出在温度333K至373K之间，选用催化剂金属汞盐，生产乙二醇乙酸酯的液相法生产5％乙酸乙烯酯。通过控制温度，压力和反应物摩尔比等一系列前提条件，提高了醋酸乙烯酯的含量。这一实践为乙烯基乙烯的早期合成奠定了基础。乙炔采用乙炔液相法。十年后，德国公司Consortiumfür Electrochemische Industrie提出了另一种方法，从气相形成乙酸乙烯酯的方法，而不是液相中形成。1922年，当德国Muqaen使用乙烯基生产醋酸乙烯酯时，发现催化效果是醋酸锌被活性炭负载。乙酸蒸气和乙炔通过活性炭负载的醋酸锌，温度为453℃。K至473 K形成乙酸乙烯酯产品。1928年，Hearst建立了1.1吨/年的乙炔气相醋酸乙烯酯生产组件。 。从那时起到20世纪60年代，乙炔气相工艺一直是乙酸乙烯酯形成的主要方法。

20世纪50年代，美国塞拉尼斯打算开辟了合成醋酸乙烯酯的新技术。二乙酸乙酯由酸酐与乙醛反应获得，再经二乙酸乙酯裂解取得产物。虽然该生产工艺最终没有工业化，但为乙醛为原料生产醋酸乙烯酯的新工艺奠定了基础。

第二章 醋酸乙烯工艺路线简介

2.1乙炔法分类

1. 液相法：Shavignan是在研究F.Klatte的基础上提出的第一种生产方式。液相法它的选择性比较低，而且副产物较多。这类方法如今已经不被人们采用了。乙炔液相法的反应过程:在反应器（搅拌釜式或泡柱式）中加入一定量的乙酸，在压力稳定，温度在30 ~ 70℃下地将乙炔送入发泡。穿过反应层。反应所用催化剂为硫酸汞或磷酸汞，浓度控制在2.4%左右。跟着醋酸乙烯生产规模的扩招，乙炔液相法慢慢被乙炔气相法所替代，逐渐被淘汰。
2. 气相法：20世纪60年代，美国Boden和Blawkeox公司顺利的研发了以天然气乙炔为材料的醋酸乙烯波登工艺。该工艺采纳了天然气部分氧化法生产乙炔，生产乙酸副产物合成气，再合成醋酸乙烯酯。博登技术在天然气资源富有的国家和地区具备很强的实力。
3. 电石乙炔法：20世纪30年代，德国Wacher公司首次实现了电石乙炔气相法的工业化。以电石为原料制备乙炔，在醋酸锌活性炭催化剂作用下与乙酸反应生成乙酸乙烯酯。反应器类型为颗粒活性炭催化剂固定床和粉状活化流化床碳催化剂，更适合大规模生产。
4. 电石干法乙炔：技术优势：无需沉淀和加压过滤处理，投资和运行成本低，乙炔产率高，耗水量低，无废水排放，电石渣可用于形成水泥，不受环境污染。技术缺点：国内技术尚不成熟，电石粒度要求小，而且粉碎技术要求高。
5. 电石湿法乙炔：技术优点：国内技术成熟，电石粒度大，而且破碎技术也比较成熟。技术缺点：耗水量大，乙炔收率低，电石渣处理成本高。
6. 天然气乙炔工艺：博登技术：基于天然气乙炔Borden技术的乙酸乙烯酯，由Borden和Blawkeox于1960年代在美国开发。该技术使用天然气的部分氧化生产乙炔并生产乙酸副产物合成气，然后合成乙酸乙烯酯。博登科技在天然气资源丰富的国家和地区具有竞争力。

2.2乙烯法分类

1. 乙烯液相法:该工艺的反应原理和所用催化剂与环氧乙烷对乙醛的反应原理差不多。选用了氯化钯-氯化铜催化剂，钯的含量控制在0.02-0.03 g/L。乙烯液相法的特点是：1增加碱金属醋酸盐的用量，2乙醛氧化制醋酸为该工艺提,供了原料。但是，连接管道的首要设备和工艺存在严重的腐蚀性问题。该设备只能使用2-3年。如果腐蚀问题得到解决，经济上是不经济的。目前，该法律已被废除。

2.乙烯气相法：乙烯气相法是在钯（Pd），金（Au）或铂（Pt）/ SiO2（或Al2O3）贵金属负载催化剂的作用下制备乙烯，氧气和乙酸蒸气，温度为100~200Gas相氧化在0.6-1.1MPa的温度下发生，合成乙酸乙烯酯。反应方程式如下：

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