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年产20万吨醋酸乙烯项目醋酸乙烯合成工段初步设计
第 1 章  绪论
1.1  设计依据
1.1.1市场需求及发展前景
醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料，是世界上产量最大的50种有机化工原料之一。通过自身聚合或与其他单体共聚，可以合成多种衍生物。这些衍生物的用途十分广泛，可用于纸张或织物的上胶剂、粘接剂、涂料、墨水、皮革加工、纤维加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。随着科学技术发展进步，新的应用领域还在不断拓展。醋酸乙烯生产经过几十年的发展，目前全球有40多套醋酸乙烯装置。亚洲是世界最大的醋酸乙烯生产地区和消费地区。近年来，我国醋酸乙烯生产有较大幅度增长。但随着对其应用领域的不断开拓以及国家经济发展速度的加快，尤其是建筑、造纸、印刷、汽车、卷烟、食品等行业的快速发展，使醋酸乙烯的需求量逐年上升，市场供需矛盾同渐突出。根据醋酸乙烯生产情况及进出口情况，国内产量不能满足需求，市场对进口的依存度逐年上升。因此，发展醋酸乙烯工业具有广阔的市场前景。
综上所述，醋酸乙烯作为重要有机化工原料的着广阔的市场前景，本次设计也将带来一定的经济及社会效益
1.1.2相关设计依据 
本设计依据XXXX学院毕业设计任务书“年产20万吨醋酸乙烯项目醋酸乙烯合成工段初步设计”进行设计。
1.2  厂址选择
1.2.1  设计地区的自然条件
本装置建设地点为吉林地区，吉林地区的自然条件如表1-1。
表1-1吉林地区自然条件

项目	条件	项目	条件	项目	条件
平均气压	101.325kPa	平均相对温度	65%	最深冻土深度	70cm
最高温度	36℃	最大降雪量	420mm	松花江水温	15℃
最低温度	-38℃	最高水温	25℃	—	—

 本装置含有大量易燃、易爆、易挥发、腐蚀性、有毒溶剂及原料，为甲类防火、2级防爆，要求远离火源，装置区、产品贮藏区要通风良好。
1.2.2  厂址选定方案
吉林市东北部现场施工建设，西南，西北风，区域居民，附近工业和农业生产的区域主导风向影响不大。综合考虑，在施工现场的位置是否合理，交通便利。该地区地处松花江，水源充足，水质优良，而这里是全国最大的化工基地，方便原材料的采购，附近有电厂，水厂。
 1.3  车间概况
表1-2 车间概况

名称	内容
车间人员状况	车间：35人 其中：正副主任2人，行政书记1人，技术员4人 化学分析人员5人，机修4人，仪表4人，倒班工人15人。
工作制度	四班三倒
生产制度	250天 一天生产2批，每批产品需要12h。
检修制度	每月检修时间 三天
车间工段	机械 电器 化工 化验 办公室

 1.4  主要原料和产品用途
1.醋酸
醋酸广泛存在于自然界，它是一种有机化合物，是烃的重要含氧衍生物，是典型的脂肪酸。食醋的主要成分是醋酸。普通食醋中含有3%~5%的乙酸。醋酸被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。在家庭中，醋酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，醋酸是规定的一种酸度调节剂。
2.乙烯
乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料（聚乙烯及聚氯乙烯）、合成乙醇（酒精）的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等，尚可用作水果和蔬菜的催熟剂，是一种已证实的植物激素。
3.氧气
冶炼工艺：在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。高炉炼铁时，提高鼓风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。
化学工业：在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，以强化工艺过程，提高化肥量。再例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等。
国防工业：液氧是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。
医疗保健：供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
其它方面：它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。。
4.醋酸乙烯
主要用作共聚和聚合单体，生产聚乙烯醇、醋酸乙烯-乙烯共聚物(EVA)，以及醋酸乙烯与氯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈的共聚物。用于轻工、纺织、造纸及建筑部门，作黏结剂、涂料、纤维等用于纸张或织物的上胶剂、粘接剂、涂料、墨水、皮革加工、纤维加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。
5.乙醛
有机合成中，乙醛是二碳试剂、亲电试剂，看作CH3CH(OH)的合成子，具原手性。它与三份的甲醛缩合，生成季戊四醇C(CH2OH)4。与格氏试剂和有机锂试剂反应生成醇。
氨基酸合成中，乙醛与氰离子和氨缩合水解后，可合成丙氨酸。乙醛也可构建杂环环系，如三聚乙醛与氨反应生成吡啶衍生物。
此外，乙醛可以用来制造乙酸、乙醇、乙酸乙酯。农药DDT就是以乙醛作原料合成的。乙醛经氯化得三氯乙醛。三氯乙醛的水合物是一种安眠药。。

原料与产品的物性数据

（1）醋酸

外观与性状： 无色透明液体，有刺激性酸臭。

熔点（℃）： 16.7

沸点（℃）： 118.1

相对密度： 1.05 g/cm³

相对蒸气密度（空气=1）： 2.07g/cm³

饱和蒸气压（kPa）： 1.52（20℃）

燃烧热（kJ/mol）:873.7

引燃温度(℃)：463

临界温度(℃)：321.6

临界压力(MPa)：5.78

爆炸上限%(V/V)：17.0

爆炸下限%(V/V)：4.0

溶解性：溶于水、醚、甘油，不溶于二硫化碳。

（2）乙烯

外观与性状： 无色气体，略具烃类特有的臭味。

熔点（℃）： -169.4

沸点（℃）： -103.9

相对密度： 0.61g/cm³

相对蒸气密度（空气=1）： 0.98g/cm³

饱和蒸气压（kPa）： 4083.4（0℃）

燃烧热（kJ/mol）:1409.6

引燃温度(℃)：425

临界温度(℃)：9.2

临界压力(MPa)：5.04

爆炸上限%(V/V)：36.0

爆炸下限%(V/V)：2.7

溶解性：不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚。

（3）氧气

外观与性状： 无色无臭气体。

熔点(℃)：-218.8

沸点(℃)：-183.1

相对密度（水=1）：1.14 g/cm³（-183℃）

相对蒸气密度（空气=1）： 1.43g/cm³

饱和蒸气压(kPa)：506.62（-164℃）

燃烧热（kJ/mol）:3905.0

引燃温度(℃)：535

临界温度(℃)：-118.4

临界压力(MPa)：5.08

闪点(℃)：4

爆炸上限%(V/V)：7.0

爆炸下限%(V/V)：1.2

溶解性：溶于水乙醇。

（4）醋酸乙烯

外观与性状：无色液体，具有甜的醚味。

熔点(℃)：-93.2

沸点(℃)：71.8

相对密度（水=1）：0.93 g/cm³

相对蒸气密度（空气=1）： 3.0g/cm³

饱和蒸气压(kPa)：13.3（21.5℃）

引燃温度(℃)：402

闪点(℃)：-8

爆炸上限%(V/V)：13.4

爆炸下限%(V/V)：2.6

溶解性：微溶于水，溶于醇、醚、丙酮、苯、氯仿。

（5）乙醛

外观与性状：无色液体，有强烈的刺激臭味。

熔点(℃)：-123.5

沸点(℃)：20.8

相对密度（水=1）：0.78 g/cm³

相对蒸气密度（空气=1）： 1.52g/cm³

饱和蒸气压(kPa)：98.64（-20℃）

引燃温度(℃)：140

临界温度(℃)：188

爆炸上限%(V/V)：57.0

爆炸下限%(V/V)：4.0

溶解性：溶于水，可混溶于乙醇、乙醚。

目录

第一篇  设计说明书 0

第 1 章 绪论 1

1.1 设计依据 1

1.1.2相关设计依据 1

1.2 厂址选择 1

1.2.1 设计地区的自然条件 1

1.2.2 厂址选定方案 2

1.3 车间概况 2

1.4 主要原料和产品用途 2

第 2 章 生产方法论证及工艺过程 7

2.1 生产方法论证 7

2.1.1 乙炔法 8

2.1.2 乙烯法 9

2.1.3醋酸甲酯羰基化法 10

2.1.4 VAC合成工艺投资方案比较 11

2.1.5不同工艺方案其他方面比较 12

2.2工艺流程介绍 14

2.3原料及辅助原料规格介绍 16

2.4辅助设备介绍 17

2.4.1换热器 17

2.4.2泵 17

2.5公用工程指标 17

2.5.1冷却水 17

2.5.2低压蒸汽 18

2.5.3工业水（过滤水） 18

2.5.4仪表空气 19

2.5.5工厂空气 19

2.5.6电 20

2.6生产安全 21

2.6.1危险性与防护措施 21

2.7三废排放及处理 23

2.7.1排放物质及去向 23

2.7.2环保措施 23

第 3 章 经济评价 25

3.1 化工经济分析 25

3.2 建设投资 25

3.2.1 建设期利息估算 25

3.2.2 流动资金估算 25

3.2.3 项目总投资 25

3.3 总成本费用 26

3.4 利润总额 26

第二篇 设计计算书 27

第 4 章 物料衡算 28

4.1 设计原则 28

4.2 设计依据 28

4.3 物料衡算 28

4.3.1 设计计算基础数据 28

4.3.2 工艺流程 28

4.3.3 设计流程 29

第 5 章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 30

5.1 塔的选型 30

5.1.1 塔设备的选用规则 30

5.1.2 板式塔的类型与选择 31

5.2 塔设备设计方法说明 32

5.2.1 塔内件设计（以T0108为例） 32

5.2.2 塔径以及塔内件的计算 34

5.3 塔设备机械设计 34

5.3.1 实际塔板数 34

5.3.2 塔高的计算 35

6. 泵的设计计算 37

7.换热器的设计 39

7.1 换热器的类型选择 39

7.2设计 40

8.2.1换热管 40

8.2.2折流板 40

8.2.3封头 41

8.2.4接管设计 41

8.2管尺寸计算 41

结　　论 43

参 考 文 献 44

致  谢 45
 

结论

此次设计为年产20万吨醋酸乙烯项目醋酸乙烯合成工段初步设计，主要完成了吸收整个过程的物料衡算，精馏塔和辅助设备的计算和选型。设计和绘制工艺管道及仪表流程图、设备布置图。得出以下结论：

（1）整个过程的物料平衡和热量平衡计算中，在确保每个塔的分离任务的前提下，进行精馏塔的最佳计算和严格计算，以获得最佳理论塔板数，最佳进料位置，物料平衡数据，为设备计算提供了可靠的设计依据。

（2）基于物料平衡计算的结果，主要进行精馏塔的计算和选择。通过工艺设计，塔高度为54.1m，塔直径为1.8m。在精馏塔的计算和选择过程中，参考权威书籍，遵循科学合理的要求，确保所选设备型号能够符合设计任务要求。

（3）根据设备计算和设备选型结果，根据管道设计流程图设计布局和本地管道布置设计，在设计过程中，遵循科学，合理，安全，经济的原则，确保设计的合理性。

最后，使用AutoCAD软件完成工艺管道和仪表流程图，设备布置图。

 

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