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醋酸甲酯羰基化年产5万吨醋酸乙烯生产项目 创新性报告

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进击的醋酸君团队队长：张士林成员：路腾梁秀凤姚亚楠王海洋指导老师：李刚刘丽华陈英赞王要令张延兵创新性报告2019年东华科技-恒逸石化杯第十三届全国大学生化工设计竞赛

进击的醋酸君团队

队长：张士林

成员：路腾梁秀凤姚亚楠王海洋

指导老师：李刚刘丽华陈英赞王要令张延兵

创新性报告

2019年东华科技-恒逸石化杯

第十三届全国大学生化工设计竞赛

醋酸甲酯羰基化年产5万吨醋酸乙烯生产项目

目录

TOC\o1-3\h\z\u1原料方案及其体系创新 1

1.1原料方案创新 1

1.2产品结构方案创新 1

2清洁生产技术创新 2

2.1绿色催化剂应用 2

2.2三废处理 2

2.3碳排放减少 2

3反应技术及分离技术的创新 4

3.1反应与精馏技术——反应精馏塔 4

3.2精馏提纯工艺 4

4过程节能技术创新 6

4.1热集成技术 6

4.2热泵精馏技术 7

5新型过程设备应用技术创新 9

5.1新型反应精馏塔 9

5.2新型可降噪压缩机 10

6高效催化剂 11

醋酸甲酯羰基化年产5万吨醋酸乙烯生产项目 创新性报告

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一、原料方案及其体系创新

1.1原料方案创新

目前我国的生产醋酸乙烯的主流原料是乙烯和乙炔，由于我国乙烯的储备不足，大部分化工厂采用的是电石乙炔法，但此原料污染较大，污染物极难处理，现有的工艺体系不易满足《中国制造2025》中提出的绿色发展2020年指标。而本项目所采用的新型原料生产工艺，可以更容易满足我国绿色发展的指标，有较大的可行性和可发展性。

本项目采用的原料主要是甲醇、醋酸合成气，近年来，我国甲醇产能过剩，选择甲醇为原料可以在一定程度上改变国内甲醇供求格局，同时开辟了新的甲醇利用路线。

1.2产品结构方案创新

本项目以甲醇为主要原料的生产，相较于以电石乙炔法为代表的工艺，减少了生产过程对环境的污染。本次设计我们将产出的醋酸乙烯及其副产物通过分段精馏可得到不同产量的高标准的醋酸乙烯。见表1-1。

表1-1本项目主产品一览表

序号

产品

规格（%）

产量(吨/年)

1

醋酸乙烯

99.99

18699.60

2

醋酸乙烯

99.9

47101.04

二、清洁生产技术创新

2.1绿色催化剂应用

本项目在甲醇与醋酸酯化工段采用强酸性树脂催化剂，与传统的采用硫酸做催化剂相比，具有高效、节能、减排的有点，生产过程中基本不产生“三废”。

而且此催化剂有良好的热稳定性和水热稳定性，在新型催化剂中我们采用纳米空隙技术，配合新型反应装置可以达到更高的转化率。此新型催化剂有效减少反应中与反应物磨损程度，可以极大的延长催化剂的使用寿命。

2.2三废处理

在三废处理方面，由于工艺流程的清洁化，本项目在生产过程中会产生不同于本厂产品的气体，其中有一部分的浓度在99.6%的可回收乙醛。在VAC合成工段会排除少量未利用的合成气，可以通过气体净化装置回收合成气，但依然会产生一部分废气，此部分废气可以用火炬处理，产出CO2和水蒸气。在三个工段中均有废液排除，其中主要含量为醋酸基本无毒，可以送去污水处理厂处理。关于废固，主要为废弃催化剂，将由厂家进行回收处理，然后进行负载再生从而做到多次利用。

2.3碳排放减少

本项目在工艺流程中采用新型反应技术工艺，与主流的电石乙炔工艺相比，大大节省了过程能耗，在原料中比主流工艺降低30%左右，能有效减少碳排放。

由于本工艺生产中几乎不产生碳排放，主要为公用工程的排放。为进一步节能减排，本项目采用流股间换热及热泵技术，对原工艺进行优化，公用工程能耗显著降低，有效的减少了每吨产品的碳排放量。能耗对比见表2-1。

项目

热公用工程/kW

冷公用工程/kW

总计/kW

直接公用工程

（优化前）

38305.56

45972.22

84277.78

换热网络设计（优化后）

28972.22

42944.46

71916.68

能耗减少量/%

24.4

6.6

14.67

表2-1优化前后能耗变化表

三、反应技术及分离技术的创新

3.1反应与精馏技术——反应精馏塔

本项目采用新型醋酸酸甲酯生产工艺，由于酯化为可逆反应，用常规的单反应器达到的转化率非常有限，甚至改为高造价的催化剂也只能将转化率提到80%左右，而且能耗较高，不适合作为新工艺使用。于是我们考虑采用反应精馏的方案进行反应。

反应精馏是近年来逐渐发展起来的过程集成与强化技术，它将精馏技术与反应进行集成，通过精馏的方法将反应物与产物分离开来，以破坏可逆反应的平衡体系，使反应继续向生成产物的方向进行，从