摘 要

醋酸乙烯酯在化工行业中是一种重要的中间体原料，可以自行聚合，也可以与其他单体共聚，可作为原料生产合成纤维等材料。单体生产各类用途的粘合剂经由共聚过程。常温常压无色液体，易燃、有毒，有特殊酯香味。因而开展醋酸乙烯工业具有重要的战略意义。

通过查阅资料及分析，选用合适的方法，完成醋酸乙烯酯工艺设计。并对所设计的工艺路线进行物料和能量方面衡算，设计选型其主要设备。完成主要设备装配图以及带控制点的工艺流程图的绘制。

关键词：乙炔法；醋酸乙烯酯；天然气乙炔法。

Abstract

Vinyl acetate is an important intermediate material in the chemical industry. It can be polymerized by itself or copolymerized with other monomers. It can be used as raw material to produce synthetic fiber and other materials.Monomers produce adhesives for various uses by copolymerization. Colorless liquid at normal temperature and pressure, flammable and toxic, with special ester flavor. Therefore, the development of vinyl acetate production has an important strategic significance.

The process design of vinyl acetate was completed by consulting data and analyzing and selecting appropriate methods. The material and energy of the designed process are calculated, and the main equipment is designed and selected. Complete the drawing of main equipment assembly drawing and process flow chart.

Key words: Acetylene process; vinyl acetate; natural gas acetylene process.

目录

摘要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1醋酸乙烯的性质 1

1.2醋酸乙烯的用途 1

1.3国内外醋酸乙烯生产和供需概况 1

1.3.1国外醋酸乙烯生产和供需概况 1

1.3.2国内醋酸乙烯生产和供需概况 2

1.3.3我国醋酸乙烯进出口状况 3

1.4合成醋酸乙烯的主要方法 4

1.4.1乙烯法 4

1.4.2乙炔法 4

2工艺流程与系统 6

2.1合成工艺方案的选择 6

2.1.1投资比较 6

2.1.2原料消耗 6

2.1.3安全、环保问题 7

2.1.4工艺方案的确定 7

2.2工艺流程 9

2.2.1乙炔发生及净化工段 9

2.2.2醋酸乙烯合成工段 9

2.2.3分离工段 10

2.2.4精馏工序 10

3物料衡算 12

3.1计算依据 12

3.2生产能力的计算 12

3.3乙炔气发生工段 13

3.4醋酸乙烯合成工段 13

3.5分离工序 14

3.6精馏工序 14

4热量衡算 15

4.1计算数据 15

4.2计算依据 16

4.3合成工段 16

4.3.1计算基础数据的计算 16

4.3.2物理状态变化引起的焓变 18

4.3.3发生化学反应引起的焓变 19

4.3.4总热量的计算 20

4.4分离工段脱气塔 20

4.4.1基础数据的计算 21

4.4.2脱气前后焓变的计算 22

4.4.3相态的改变所引发的焓变 22

4.4.4所需冷凝水的计算 23

5设备的设计选型 24

5.1反应器的设计 24

5.1.1体积的计算 24

5.1.2列管的设计 24

5.1.3尺寸的设计 25

5.1.4反应器机械设计 27

5.2醋酸乙烯精馏塔 27

5.2.1醋酸乙烯精馏塔的Aspen Plus模拟 28

5.2.2有关物性数据的计算 30

5.2.3塔体的工艺设计 32

5.2.4塔板的设计 34

5.2.5接管的设计与计算 34

5.3其他设备 35

5.3.1醋酸蒸发器 35

5.3.2泵的选型 36

5.3.3换热器选型 36

6工艺操作安全 38

6.1仪表和自动控制方案 38

6.1.1温度控制 38

6.1.2流量控制 38

6.2现场检查 38

6.3安全生产 39

6.3.1.工业毒物 39

6.3.2燃烧与爆炸 40

7.结论与展望 41

参考文献 42

致谢 44

1绪论

醋酸乙烯酯，也称为醋酸乙烯，是化工生产中一种重要的中间体原料，主要应用于化工、材料、生物等行业，发展前景良好^[1]。

1.1醋酸乙烯的性质

醋酸乙烯酯（Vinyl acetate；VAC），是一种无色可燃液体，有芳香性的气味。密度0.39g/cm³，熔点-93.2℃，沸点72.2℃，相对密度0.9317，折射率1.3953，闪点-1℃^[2]。可以溶解于醇、酮、四氯化碳等有机溶剂，微溶于水，不溶于脂肪族碳氢化合物。对人体黏膜有危害，长期接触对人神经有麻醉的作用。

1.2醋酸乙烯的用途

醋酸乙烯酯在实际使用中，可以进行自身的聚合也可以与其他单体进行共聚，可以制成不同的性能与其他单体的聚合物复合材料，可用于生产聚乙烯醇树脂，也可以产生各种有用的粘合剂通过其单体共聚作用，常作为中间生产原料。

1.3国内外醋酸乙烯生产和供需概况

1.3.1国外醋酸乙烯生产和供需概况

醋酸乙烯的生产能力日益增长。2016年，全球醋酸乙烯每年的生产能力为811.8万吨，其中66.6%由亚洲地区所生产，21.0%左右由北美地区所生产，6.2%由欧洲地区所生产。北美地区生产醋酸乙烯的方法主要采用乙烯与醋酸为原料生产，亚洲地区主要采用乙炔与醋酸为原料生产^[3]。世界生产醋酸乙烯最多的生产商是北美的塞拉尼斯公司，年生产能力达到142.5万吨，约占全球生产能力的17.6%。2018年世界十大醋酸乙烯生产企业情况如表1所示：

表1 2018年世界十大醋酸乙烯企业生产情况

上世纪70年代，德国BAYER公司采用乙烯气相法制醋酸乙烯实行了工业投产，该技术催化剂主要成分为珍贵金属钯和金，使用醋酸钾为助催化剂，以硅胶为载体，其催化剂活性高。

1.3.2国内醋酸乙烯生产和供需概况

上世纪60年代，中国建成了第一套工业醋酸乙烯生产装置并投入使用。到目前为止，我国醋酸乙烯的产量一直在逐步增加。2018年，我国醋酸乙烯的年生产能力已经达到331.8万吨，是全球醋酸乙烯生产能力最大的地区之一。在我国生产醋酸乙烯的厂家中21.0%选用乙烯法，79%选用乙炔法。乙炔法中80.9%选用电石乙炔法，19.1%选用天然气乙炔法。