醋酸乙烯绿色生产工艺设计

论文总字数：14466字

摘 要

醋酸乙烯作为我国乃至世界重要的化工原料，有着巨大的经济市场，是我国工业发展，进出口贸易不可或缺的资源。本课题主要研究的工艺为乙烯法制备醋酸乙烯，用乙烯、醋酸以及氧气为原料，通过载有金、鈀催化剂和醋酸钾催化剂的反应器 ，气相氧化合成醋酸乙烯。由于其消耗低，且所含副产物较少，作为绿色工艺来说，是目前首选的工艺方法。

通过Aspen Plus V10流程模拟软件对乙烯法制醋酸乙烯进行工艺设计，介绍了流程模块、组分输入和物性方法的选择以及工艺参数的设置；针对流程中的精馏塔进行了设计与优化；运用Aspen Plus软件模拟,对该合成路线进行分析说明。

研究表明，乙烯法工艺生产醋酸乙烯是符合绿色生产、环境友好的理想工艺路线。

关键词：醋酸乙烯；乙烯法；绿色生产；工艺设计；Aspen Plus；模拟优化

Design of green production process of Vinyl acetate

Abstract

Vinyl acetate is an important chemical material in China and the world. It has a huge economic market and is an indispensable resource for China"s industrial development and import and export trade. This paper mainly studies the synthesis of Vinyl acetate by ethylene process, using ethylene, acetic acid, and oxygen as raw materials, and the synthesis of Vinyl acetate by gas phase oxidation through a reactor with antimony, gold catalyst and potassium acetate as catalysts. Due to its low consumption and the small number of by-products, it is the preferred process method as a green process.

The process design of Vinyl acetate by means of Aspen Plus V10 process simulation software was introduced. Ancestral grave input. Selection of physical methods and setting of process parameters; The distillation column in the process is designed and optimized. The synthetic route was analyzed and illustrated by using Aspen Plus software simulation.

The results show that Vinyl acetate production by ethylene process is an ideal technological route for green production and environment friendly.

Keywords: Vinyl acetate; Vinyl method; Green production; Process design; Aspen Plus; Simulation optimization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 课题背景及意义 1

1.1.1 醋酸乙烯的性质及应用 1

1.1.2 醋酸乙烯的市场分析 1

1.2 醋酸乙烯常用的工艺合成方法及分析对比 2

1.2.1乙炔法 2

1.2.2 乙烯法 2

1.2.3 目前现有的工艺方法对比分析 2

1.3 Aspen Plus数据库 3

1.4 物性方法的选择 3

1.4.1 气相缔合的体系 3

1.4.2 石油炼制体系 3

1.4.3 含有电解质的体系 4

1.4.4 常见的化工体系 4

1.5 产品质量标准 4

1.6 本课题研究目的及方案 4

第二章 Aspen Plus流程模拟 6

2.1 反应原料的物化性质 6

2.2 流程的建立 6

2.3 Aspen流程模拟 7

2.4 本章小结 11

第三章 工艺流程优化 12

3.1精馏塔优化的意义 12

3.2 精馏塔的优化 12

3.2.1进料板位置的优化 13

3.2.2 回流比的优化 14

3.2.3塔板数的优化 15

3.2.4 塔顶流出比的优化 16

第四章 总结 19

致谢 20

参考文献 21

第一章 前言

1.1 课题背景及意义

1.1.1 醋酸乙烯的性质及应用

醋酸乙烯又名醋酸乙烯酯、乙酸乙烯，分子式为C₄H₆O₂，其结构式如下图

醋酸乙烯^[1]分子量为86.09，熔点-93℃,沸点为72-73℃，相对密度（水=1.0）为0.93，微溶于水，溶于醇、醚、丙酮、苯、氯仿，CAS号为108-05-4。醋酸乙烯酯是一种无色易燃液体，具有甜醚味，可用于有机合成。其主要功能是合成维尼纶，还用作粘合剂和涂料工业中的化学试剂。

1.1.2 醋酸乙烯的市场分析

作为重要的化工原料，醋酸乙烯在国内外有着巨大的经济市场。近年来，世界醋酸乙烯的生产能力提升趋势迅猛，据相关数据研究表明，到2016年11月为止，醋酸乙烯的生产总量已经达到了811.8万吨。而在其中，亚洲的生产总量约占世界总生产的66个百分点。在同一时期，我国醋酸乙烯总产能达到318.8万吨，是世界最大的醋酸乙烯生产商，占世界总产能的39个百分点。从数据上看，中国可以称为醋酸乙烯生产的一个大国。

据海关统计，自2010年以来，中国醋酸乙烯进口量约为255,770吨，2013年达到295,500吨，比2010年增长约10个百分点。此后，醋酸乙烯的产能和产量在中国一直在增加，进口同时，还有少量醋酸乙烯用于出口。 2010年出口量为18,200吨，2015年出口量为12,380吨，到2016年达到1.875亿吨，比2010年增长约90个百分点。

我国通过技术的不断发展进步，已然成为了一个醋酸乙烯的出口大国。2005年我国醋酸乙烯的表观消费量仅为117,820吨，2010年时增至161,950吨，同比数据增长7.5%。2010-2015年的醋酸乙烯表观消费量的年平均增长率约为3.2个百分点，相应产品自给率于2005年为87.2个百分点，2010年为85.2个百分点，2015年为97.2个百分点。

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