2019年第十三届全国大学生化工设计竞赛 安徽建筑大学作品 年产22万吨醋酸乙烯生产项目初步设计说明书

2019第十三届全国大学生化工设计大赛

22万吨/年醋酸乙烯生产项目

初步设计说明书

设计团队：安徽建筑大学战队

指导老师：葛业君徐永飞金

杰

吴世彪王亚琴

队员：汪家仁顾程文张雪龙王婷

婷吴闪闪

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第1章总论1

1.1设计依据及原则1

1.1.1设计依据1

1.1.2设计原则1

1.2项目概况2

1.2.1项目名称2

1.2.2企业法人2

1.2.3拟建地点2

1.2.4项目性质2

1.3工艺特点2

1.4原料及产品方案2

1.5厂址概况3

1.6主要技术经济指标4

第2章原料方案与产品营销5

2.1概述5

2.2原料乙烯5

2.3辅助原材料5

2.3.1甲醇5

2.3.2VAC（醋酸乙烯酯）6

2.3.3NMP（N-甲基毗咯烷酮）6

2.3.4氢气6

2.3.5对苯二酚7

2.3.6催化剂7

2.4产品营销8

2.4.1PEST分析8

2.4.2波特五力分析10

2.4.3营销策略的制定11

第3章工艺流程简介12

3.1原料乙烯预分离工段13

3.1.1加氢反应器13

3.1.2脱轻塔14

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3.1.3萃取精馀塔14

3.1.4溶剂回收塔14

3.1.5原料乙烯预分离工段流程说明14

3.2VAC合成工段15

3.2.1反应精储塔15

3.2.2VAC合成反应器16

3.2.3急冷塔17

3.2.4脱水塔17

3.2.5吸收塔17

3.2.6VAC合成反应工段流程说明17

3.3醋酸乙烯合成工段18

3.3.1醋酸乙烯合成反应器19

3.3.2精储塔19

3.3.3相分离装置19

3.3.4膜分离装置20

3.3.5醋酸乙烯合成反应工段流程说明20

3.4全流程说明21

第4章工艺流程的仿真模拟与优化21

4.1工艺流程的仿真模拟22

4.1.1原料乙烯预分离工段的仿真模拟22

4.1.2VAC合成工段的仿真模拟25

4.1.3醋酸乙烯合成工段的仿真模拟28

4.1.4全流程分析30

4.2流程优化32

4.2.1T102脱轻塔的优化32

4.2.2T103萃取精储塔的优化33

4.2.3T104溶剂回收塔操作参数优化38

4.2.4T301醋酸乙烯精储塔的优化40

第5章物料衡算及能量衡算45

5.1概述45

5.2物料衡算46

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5.2.1物料衡算的意义46

5.2.2物料衡算的基本原理46

5.2.3物料衡算任务47

5.2.4工艺系统物料衡算一览表47

5.3能量衡算47

5.3.1能量衡算的意义47

5.3.2能量衡算的基本原理47

5.3.3能量衡算任务48

5.3.4工艺系统能量衡算一览表48

第6章热集成48

6.1概述49

6.2夹点技术设计准则49

6.2.1物流数目准则49

6.2.2热容流率准则49

6.2.3最大换热负荷准则50

6.3换热网络集成50

6.3.1分工段换热网络集成50

6.3.2全流程换热网络集成59

第7章设备设计及选型65

7.1VAC合成反应器65

7.1.1VAC合成原理65

7.1.2反应器设计计算70

7.1.3反应器机械强度校核90

7.2反应精播塔设计92

7.2.1设计依据92

7.2.2操作条件92

7.2.3设备选型95

7.2.4反应精储塔一精储段设计96

7.2.5反应精储塔一提馆段设计103

7.2.6反应精储塔一反应段设计104

7.2.7塔体结构设计111

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7.2.8反应精微塔强度校核113

7.3溶剂回收塔设计121

7.3.1设备选型121

7.3.2操作参数123

7.3.3筛板的流体力学验算129

7.3.4塔板负荷性能计算130

7.3.5KG-T0WER在塔盘工艺结构计算中的运用134

7.3.6塔体结构设计141

7.3.7塔设备强度设计及稳定校核145

7.4换热器的选型设计160

7.4.1设计依据160

7.4.2概述161

7.4.3换热器类型的确定161

7.4.4参考参数162

7.4.5具体设计164

7.4.6计算结果汇总167

第8章仪表与自动控制168

8.1概述169

8.1.1设计范围169

8.1.2控制水平169

8.2仪表的选择170

8.2.1仪表的选型原则170

8.2.2控制室监控系统170

8.3设备的控制方案171

8.3.1离心泵的自动控制171

8.3.2储罐的自动控制172

8.3.3压缩机的自动控制173

8.3.4精储塔的自动控制174

8.3.5反应器的自动控制175

8.4危险性和可操作性分析（HAZ0P）177

8.4.1概述177

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8.4.2HAZ0P分析的工作程序177

8.4.3常用的工艺参数及引导词178

8.4.4HAZ0P分析应用179

8.5AspenDynamics动态模拟与优化182

8.5.1溶剂回收塔动态模拟183

8.5.2液位报警设定186

8.5.3溶剂回收塔开停车动态模拟189

第9章总图布置192

9.1设计依据193

9.2设计范围193

9.3设计理念193

9.4厂址概述193

9.4.1园区概况193

9.4.2周边环境概况193

9.5总图布置194

9.5.1厂区总图布局概述194

9.5.2生产区的布置194

9.5.3辅助生产区195

9.5.4原料及产品储罐区195

9.5.5行政办公及生活区196

9.5.6检修及消防区196

9.5.7发展用地与三废处理区197

9.5.8总平面布置经济指标197

9.6厂内运输布置198

9.6.1运输布局要求198

9.6.2本厂运输设计198

第10章车间布置199

10.1设计依据及布置原则200

10.1.1设计依据200

10.1.2布置原则200

10.2车间划分概述201

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10.3原料乙烯分离车间201

10.3.1车间整体布置201

10.3.2各类设备布置201

10.3.3车间布置图201

10.4VAC合成车间203

10.4.1车间整体布置203

10.4.2各类设备布置203

10.4.3车间布置图204

10.5醋酸乙烯合成车间204

10.5.1车间整体布置204

10.5.2各类设备布置205

10.5.3车间布置图205

第11章管道布置205

11.1管道布置依据206

11.2管道布置要求206

11.3管道敷设方式207

11.3.1架空敷设207

11.3.2地面以下敷设208

11.4主要设备的管道布置208

11.4.1塔的管道布置209

11.4.2泵的管道布置209

11.4.3换热器的管道布置210

11.4.4容器的管道布置210

11.4.5管廊上的管道布置210

第12章分析化验211

12.1设计依据211

12.2设计原则211

12.3分析化验室的目的和任务211

12.3.1原料检测211

12.3.2产品检测212

12.3.3具体分析方法213

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12.3.4环保监测217

12.4中央化验室主要仪器配置217

第13章公用工程建设220

13.1设计原则220

13.2冷公用工程系统220

13.2.1概述220

13.2.2冷却水系统220

13.2.3冷冻盐水系统221

13.3热公用工程221

13.3.1概述221

13.3.2蒸汽系统222

13.3.3蒸汽冷凝水回收系统222

第14章土建222

14.1设计依据223

14.2厂区建筑设计范围223

14.3厂区地理情况223

14.4建筑与结构设计方案224

14.4.1设计理念224

14.4.2设计原则224

14.4.3设计方案224

第15章给排水系统225

15.1概述226

15.2设计依据226

15.3设计原则226

15.4给排水系统设计227

15.4.1给水系统设计227

15.4.2排水系统设计228

15.5节水措施229

第16章供电与电信工程230

16.1设计标准230

16.2设计范围230

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16.3设计理念230

16.4设计原则230

16.5供电电源和通信选择230

16.6供电方案选择231

16.6.1供配电系统231

16.6.2供电方式231

16.6.3负荷等级及供电方案231

16.7电信方案232

16.8供电线路的设计233

16.9防雷、接地、防静电措施233

第17章采暖通风及空气调节233

17.1设计依据234

17.2厂址气候条件234

17.3设计范围234

17.4设计参数234

17.5设计方案235

17.5.1采暖供暖设计235

17.5.2空气调节设计235

第18章储运系统236

18.1设计依据236

18.2储运系统概述236

18.2.1罐区概述236

18.2.2储存注意事项237

18.2.3罐区安全措施237

18.2.4运输规划238

18.2.5运输安全238

18.2.6运输注意事项238

第19章维护与维修239

19.1概述239

19.2设计依据及原则239

19.2.1设计依据239

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19.2.2设计原则239

19.3设备维护239

19.3.1巡回检查239

19.3.2同步检修与协同检查240

19.4检修基本内容240

19.4.1换热器的检修240

19.4.2泵的检修240

19.4.3塔设备的检修241

19.4.4储罐的检修241

19.4.5管道的检修241

19.4.6电动机的检修242

19.5维修人员管理242

第20章消防专篇243

20.1设计依据243

20.2主要危险物分析243

20.3建筑防火等级243

20.4消防系统245

20.4.1消防站245

20.4.2消防给水系统245

20.4.3防雷接地246

20.4.4火灾自动报警系统246

20.4.5可燃及有毒气体探测系统247

20.4.6灭火器247

20.5消防安全措施248

20.5.1基础消防措施248

20.5.2厂区消防布置248

20.5.3生产过程的防火防爆249

20.6消防定员249

第21章劳动安全与工业卫生250

21.1设计概述250

21.2设计标准及依据250

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21.2.1设计标准250

21.2.2设计依据250

21.3建设地区安全卫生251

21.3.1拟建设地点251

21.3.2安全卫生状况251

21.4有害因素分析251

21.4.1易燃易爆251

21.4.2毒性251

21.4.3噪声252

21.4.4其他危害252

21.5安全防范措施252

21.5.1防火防爆措施252

21.5.2泄漏应急措施252

21.5.3防噪措施253

21.5.4其他防范措施253

21.6工业卫生253

第22章工厂组织和劳动定员254

22.1工厂体制与组织机构254

22.2机构职权分布254

22.3管理机制255

22.3.1公司管理策略255

22.3.2公司激励策略256

22.4企业文化257

22.5劳动定员257

22.6员工培训259

22.6.1工人、技术人员和生产管理人员来源259

22.6.2人员培训规划259

22.6.3专业技术知识培训259

22.6.4岗位、技能适应性培训259

第23章环境保护260

23.1设计依据260

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23.1.1环境保护法律260

23.1.2环境质量标准260

23.1.3排放标准260

23.2厂址与厂区环境现状260

23.2.1厂址工程概况260

23.2.2厂区环境现状260

23.3主要污染源和主要污染物排放量261

23.4设计中采取环保措施262

23.4.1建设期污染防治措施262

23.4.2运营期间污染防治262

23.5环境影响评价分析265

23.6绿化265

主要参考文献267

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第1章总论

1.1设计依据及原则

1.1.1设计依据

（1）本设计小组编制的年产6吨醋酸乙烯项目可行性研究报告；

（2）化工工程设计相关标准和规定；

（3）国家经济、建筑、环保等相关政策；

（4）2012“中国石化一三井化学”杯第六届大学生化工设计竞赛指导书；

（5）《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等

相关的国家法律、法规；

（6）化工建设项目可行性研究报告内容和深度规定（2005年版）。

1.1.2设计原则

（1）项目建设遵守国家的各项政策、法规和法令，符合国家的产业政策、投

资方向及行业和地区的规划，贯彻有关部门的颁发标准和规范合理安排建设周

期，严格控制工程建设项目的生产规模和投资；

（2）采用成熟、先进可靠的工艺生产技术，确保操作运行稳定、能耗低、

三废排放少、产品质量好；

（3）在保证工艺生产安全可靠的前提下，尽可能利用国产化的设备、材料，

并控制投资在合理范围内。

（4）重视环境保护、安全和工业卫生，设计中选用清洁生产工艺，三废治理、

消防、安全、劳动保护措施必须与主体装置同时设计、同时建设、同时投运，

污染物的排放达到国家相关规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健

康不受损害；

（5）产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项标准；

（6）充分依托茂名转移工业园的各项基础设施，根据其现有条件和发展形势,

有效地控制工程总投资，加快建设进度，最大限度的降低产品的生产成本，使本

项目达到较好的经济效益。

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1.2项目概况

1.2.1项目名称

年产5.5吨醋酸乙烯项目

1.2.2企业法人

安庆石油化工有限公司

123拟建地点

安庆市高新技术开发园

1.2.4项目性质

本设计项目以乙烯氧气和醋酸为原料，生产5.5万吨醋酸乙烯（VAC）。

1.3工艺特点

本工艺主要分为合成工段和醋酸乙烯精制及醋酸的回收工段。

（1）在原料乙烯气体先经冷凝和醋酸液吸收而得到的反应液进入下一系

统，未吸收的气体大部分循环，小部分经二氧化碳吸收装置脱除C02后还原。

（2）通过精储塔的分离而得到产品和原料醋酸。

1.4原料及产品方案

本项目主要原料为乙烯，氧气和醋酸，催化剂为钿-金（或伯）/二氧化碳，助

催化剂为醋酸钾（或醋酸钠），其主要规格及用量请见表l-lo

2

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表1T原料规格与用量

序号物质名称规格年消耗量（万吨/年）

1乙烯/6

2氧气99.9%6

3醋酸299.5%3

本项目主要产品为甲基丙烯酸甲酯（醋酸乙烯），副产品丁二烯，产品规格

及生产量见表1-2.

表1-2产品规格及产量

产品名称纯度产品等级年产量/吨

醋酸乙烯99.9%优级品60000

1.5厂址概况

本项目拟建厂本项目厂区位于安庆高新技术开发区，地处皖鄂赣三省交界，位于

长三角城市群、长江经济带、皖江城市带三大国家战略叠加区，南京都市圈、武汉都

市圈、合肥经济圈、环鄱阳湖经济圈四大经济圈的交汇点。拥有水路、航空、铁路、

公路“四位一体”的立体交通网络，与合肥、武汉、南京等省会城市构成2小时交通

圈。厂区内实现电力、供水、供热、通讯、排水、道路畅通，且场地地貌平整，与周

边企业有良好的协同效应。

3

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1.6主要技术经济指标

通过对项目的实施进行规划及财务评价，本项目的综合规划建设期为2年，

投产期为2年，第一年的生产能力为全负荷的60%,第二年的生产能力为全负荷

的80%,达产期设计为11年，总工期为15年。本项目的主要经济技术指标如表

1-3所示。

表1-3项目综合经济技术指标

项目指标项目指标

工程总投资（万元）47,472固定资产投资（万元）52,566

总成本（万元/年）161,078全场总产值219,500

亏盈平衡点（%）70%投资利润率（%）42.7

投资回收期（年）6.1投资利税率（%）62.9

投资净现值（万元）38,282内部收益率（%）31.6

4

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第2章原料方案与产品营销

2.1概述

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根据第十二届大学生化工设计竞赛要求，本项目设计小组拟定以安庆石油化

工公司乙烯为原料进行设计，本项目经过合成工段和醋酸乙烯精制及醋酸的回收

工段生产其纯度达到聚合级要求的醋酸乙烯产品。

2.2原料C2H4和醋酸

原料乙烯来自于安庆石化，其典型组成如表2-1所示。

表2T乙烯规格（质量分数wt）单位：%

乙烯

纯度99%

密度0.00127

沸点-103.9

醋酸规格如表2-2所示。

表2-2醋酸规格

醋酸

项目指标

醋酸纯度（wt%）36%-39%

密度1.050

沸点117.9

2.3.氧气

本项目对氧气为工业级合格品，H2规格符合GB/T3634-1995工业氧的技

术指标,氧气规格如表2-5所示。

表2-5

续表2-5

氧气

项目指标

氧气99.2%

co符合检验

C02符合检验

乙快符合检验

水无游离水

注：表中纯度和含量以体积分数表示（V/V）。

2.3.6催化剂

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该催化剂是由活性组分和载体组成的混合物。活性组分是一种含Mo、Bi、

Fe、Co等组分的复合氧化物，载体是石墨、硼、硅或者错粉中的一种。

催化剂物性参数

颗粒粒度Dp=5.5mm

Sp=4.61m2/g

比表面

Pb=0.60g/ml

堆积密度

Vv=0.121ml/g

孔体积

Pp=0.95g/ml

视密度

€=0.6314

空隙率

2.4产品营销

消费者和生产者都是市场的主体，在市场经济体制下，只有维持两者供需关

系平衡，才能产生一个动态稳定的市场环境，但由于信息交流、竞争关系等各方

面因素，导致市场是多变的，但在不同行业中，其变化的快慢和变化的幅度并不

相同，往往与企业性质和销售环境等方面有关。对于化工行业具有投资大、规模

大、建设期长、回收年限长、市场变化缓慢、受产业链影响大等特点。所以对于

产品的生产与销售有很大的影响，据此，我们对本厂进行产品营销分析，并采用

PEST分析法和波特五力分析法进行验证。

2.4.1PEST分析

(1)模型概述

PEST分析是帮助企业检阅其外部宏观环境的一种方法。对宏观环境因素进

行分析，不同行业和企业根据自身特点和经营需要，分析的具体内容会有差异，

但一般都应对政治(Political)、经济(Economic)、技术(Technological)和

社会(Social)这四大类影响企业的主要外部因素进行分析。其主要模型关系如

图2-1所示

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政治要素社会要袭

税收政策人口统计

贸易规则收入分犯

世界烫易协定人口流动性

至新与竞争立法消费结构为水平

就业政策与法规片工作用消费的态度

环境、消费者保护立法生活方式及价值观变化

货币供应、利率技术工艺发展水平评估

可支史敕入政府和行业的技术关注

失业与就业政府对研究:的支出

可分布1敕入劳动生产承变化

经济委去新产品开发

商业局期技术要素

通贯再胀优质品质

燮易周期废品率

木耒市场及行业发展趋势

图2-1PEST分析模型关系图

(2)模型分析

从政治法律角度看；国家对于化工企业的导向，是鼓励资源综合利用和走可

持续性发展的道路。特别是十二五中的《规划纲领》中指出：持扩大开放与区域

协调发展相结合，协同推动沿海、内陆、沿边开放，形成优势互补、分工协作、

均衡协调的区域开放格局，加快产能调整。”这包含着石油化工行业的上游、中

游、下游的生产项目建设，是石化行业发展的良好机遇。

从经济的角度看；主要包括宏观和微观两个方面。宏观上我国石化行业产量

已居世界第二，但人口基数大、发展需求大，以至于石化行业还有很大的发展前

景，特别是重化工的下游生产，有着难以想象的发展空间。微观上现今乙烯来

源广泛，价格一般，适合应用。

从技术的角度看；国内综合利用乙烯的厂商，主要表现在技术落后、生

产设备差、利用率不高，导致综合效率低下、厂家利润不够没有竞争力。而本公

司采用最新生产醋酸乙烯的工艺路线，并结合厂区工业园的环境优势，可以大

大地弥补原料来源和产品销售的问题。

从社会的角度看；乙烯的综合利用挽救了乙烯作为燃料使用的浪费行为，

同时采用本厂工艺生产醋酸乙烯可以节约能源，对于环境保护和可持续发展

具有积极意义。

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2.4.2波特五力分析

(1)模型概述

五力分析是帮助企业制定企业战略的一种方法。用于竞争战略的分析，可以

有效地分析企业的竞争环境和生存能力。五力组成是：供应商的议价能力、购买

者议价的能力、潜在竞争者进入的能力、替代品的替代能力、行业内竞争者的竞

争能力。五中力量的不同组合变化，都会很大程度上影响企业盈利潜力的变化。

其模型关系如图2-2所示。

图2-2波特五力分析模型关系图

(2)供应商的议价能力

本厂是以安庆石油化工公司为依托的乙烯综合利用项目，主体原料的来

源由母厂提供，所以原料的价格等都十分依赖母厂的生产状况，但对于茂名石化

的大企业，只要国内石化市场稳定和国际石化行业相对稳定，作为下游企业则不

会出现动荡，特别是本厂作为其乙烯综合利用子系统，供给关系更加牢固。

(3)购买者的议价能力

本厂生产的醋酸乙烯主要是为树脂厂、橡胶厂等下游厂家提供生产原材料,

而这些厂往往规模小、生产能力低，所以对醋酸乙烯需求量小，导致产品供给不

能实现前向一体化，而作为上游企业却可以实现后者一体化，从而导致下游企业

在追求醋酸乙烯原料成本最低的原则下，具有购买范围不定的表现。

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(4)新进入者的威胁

乙烯是衡量一个国家先进的标准，在国家宏观调控和市场调控的双手下，导

致乙烯的深加工具有很大的商业价值和社会效益，投资者的涌进是必然的，特

别是随着供求关系的变化，市场形势最终将趋于短期动态平衡和长期动态平衡。

这些对本厂的销售市场都是很大的挑战。

(5)替代品的威胁

化工是一个大行业，生产方法和生产路线是多种多样的，当一种工艺优于另

一种工艺时，替代的威胁就涌现出来，对于优胜劣汰的市场，最终会淘汰弱者。

所以这些不确定的因素都影响着醋酸乙烯的未来。

(6)同业竞争者的竞争程度

竞争是不可避免的，大部分化工行业之间利益是相互纠缠，但销售主体是不

变的，在销售过程中为追求利润最大化，这就导致了相互竞争的问题，所以合理

分析同行竞争，适时地产品结构进行调整都是十分必要的。

2.4.3营销策略的制定

通过PEST和五力法对本项目的外部环境(机遇和威胁、)分析后，可以制定

出本厂的营销策略。如下：

(1)加大技术、管理投入，降低产品成本。

技术是第一生产力，在同等市场条件了，只有通过技术的创新和管理的完善，

才能提高企业抗风险的能力，得到更多的利润和竞争力。

(2)提高产品质量、树立企业形象

产品质量的好坏是企业的硬功夫，也是吸引消费对象的法门，在其他企业尚

未抓住乙烯综合利用的机遇时，以优质的产品和贴心的服务抢占先机，并树立

企业良好形象，才能在竞争中处于优势地位。

(3)积极推销、沟通，建立固定的供销关系网络

特别是本地市场，要吸引本地用户对有产品的肯定，对于邻厂的供求关系

要维持并时刻注重服务，对于母厂要时刻注意其生产方向，为自己后续处理做好

充足准备，建立信息交流平台维护供销关系网络。

(4)鼓励创新，开发新工艺新产品

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本厂现今利用日本最新的乙烯处理工艺，对于现今来说是最新的，但对于

石化方面的企业，其工艺先进性的优势会随着时间推移而逐步减弱，落后就挨打,

要抢占市场的先机，在他人未意识到的情况下，鼓励乙烯加工技术的创新，同

时加强与相关科研所的合作。

(5)完善生产，降低成本

只有完善生产和规模化集中化的发展才能达到利润最大化，从而更好的提高

企业综合能力。

第3章工艺流程简介

本设计项目工艺为以安庆石化公司的乙烯为原料，经过原料合成工段和醋

酸乙烯精制及脱碳工段最后生产出醋酸乙烯产品。下面将对本工艺中涉及的三

个工段分别进行介绍。

合或段

租制品

废水

3.1原料合成工段

原料合成工段主要包含了循环机，反应器，吸收塔和水洗塔，精制工段包括

汽提塔和初储塔，脱碳工段包括脱碳塔和再生塔，下面对各部分进行介绍。

主要含乙烯的循环气用压缩机升压至稍高于反应压力，和新鲜乙烯充分混合

后一同进入乙酸蒸发器的下部，与蒸发器上部流下的乙酸逆流接触。已被乙酸蒸

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气饱和的气体从蒸发器的顶部出来，用过热蒸汽加热到稍高于反应温度后进入氧

气混合器，与氧气急速均匀地混合，达到规定的含氧浓度，并严格防止局部氧气

过量，以防爆炸。从氧气混合器导出的原料气，在配管中途添加喷雾状的碳酸钾

溶液后，进入列管式固定床反应器。列管中装填钮-金催化剂，管间走中压热水，

原料气在给定的温度、压力条件下与催化剂接触反应.放出的反应热被管间的热

水所吸收，并汽化而产生中压蒸汽。反应产物含醋酸乙烯、CO2、水和其它副产物,

以及未反应的乙烯、乙酸、氧和惰性气体，从反应器底部导出。

3.2精制及回收工段

反应产物分步冷却到40C左右，进入吸收塔(5),塔顶喷淋冷乙酸，把反应气

体中的醋酸乙烯加以捕集，从塔顶出来的未反应原料气，大部分经压缩机增压后，

重新参加反应，小部分去循环气精制部分，脱除C02进行净化。反应生成的醋酸乙

烯、水和未反应的乙酸一起作为反应液送至初储塔(6),分出乙酸循环使用；塔顶出

来的蒸汽经冷凝后送脱气槽⑺进行降压，并脱除溶解在反应液中的乙烯等气体。此

气体也循环使用，脱气的反应液经汽提、脱水等处理后送去精储提纯。来自吸收塔

的小部分循环气，含C02达15%〜30%,先进入水洗塔(10),在塔中部再用乙酸洗

涤一次，除去其中少量的醋酸乙烯，塔顶喷淋少量的水，洗去气体夹带的乙酸，以

免在CO2吸收塔中消耗过多的碳酸钾。水洗后的循环气一部分放空，以防止惰性气

体的积累，其余部分进入C02吸收塔，在0.6〜0.8MPa,100〜120℃条件下与30%

的碳酸钾溶液逆流接触，以脱除气体中的0)2。经过吸收处理后的气体，C02含量降

至4%左右，经冷凝干燥除去水分后，再回循环压缩机循环使用。反应液在脱气槽

中分为两层，下层主要是水，送汽提塔(8)回收少量的醋酸乙烯，釜液作为废水排

出。上层液为含水的粗醋酸乙烯，送脱水塔(9)进行脱水，然后进脱轻储分塔(13)除

去低沸物后，再进脱重储分塔(14),塔顶蒸气经冷凝后即得质量达聚合级要求的醋

酸乙烯精品。纯醋酸乙烯的聚合能力很强，在常温下就能缓慢聚合，形成的聚合物

易堵塞管道，影响正常操作。因此，在纯醋酸乙烯存放或受热的情况下，必须加入

阻聚剂，如对苯二酚、二苯胺、乙酸镂等。

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3.4全流程说明

本项目设计以茂名石化乙烯经过深加工后生成醋酸乙嫡产品的全流程简图

说明如图3-4所示。

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息、档：

图3-4全流程流程简图

第4章工艺流程的仿真模拟与优化

现代化工设计常用的模拟软件有Aspen,Pro-II,ChemCAD等流程模拟软

件，而过程模拟是整个设计的基础，它为后续设计提供物料，能量，物性参数等

信息过程模拟最为重要的任务有以下几点：

L对各个候选工艺进行分析判断是否可行；

2.选择最为合适的工艺方案；

3.对所选择的工艺方案进行优化设计，考虑到其工艺的可靠性及经济性，最

后确定其最优工艺操作条件。

在整个设计过程中，采用AspenPlus对整个工艺流程进行了较为精确的计

算，由于AspenPlus的原理是序贯模块法，而整个工艺流程中含有循环回路，也就

是说在这个流程是一个不可分割的子系统，因此模拟时先对单个设备进行模拟计

算，再对各个工段进行模拟计算，进而为整个工艺流程提供物料和能量平衡提供参

数。在对工艺叙述时，将整个工艺流程分为工段分别叙述。经过查找文献，选择

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热力学模型UNFAC作为原料合成工段的局部模型，采用NRTL作为醋酸乙烯精制

及回收工段的局部模型。

4.1工艺流程的仿真模拟

本项目由茂名石化公司的乙烯为原料，经过原料乙烯合成工段、醋酸乙烯

精制及回收工段，最终生成产品醋酸乙烯。现将本项目工艺过程中涉及到的各

个工段分别进行仿真模拟与设计，从而为全流程的物料与能量能算及设备设计

选型提供依据。

4.1.1原料合成工段的仿真模拟

原料合成工段主要包括反应器、吸收塔、水洗塔、反应器等主体设备。其工

段模拟流程简图如图4-1所示。

反应」粳

图4-1原料合成工段仿真模拟流程简图

（1）反应器模拟

AspenPlus中提供的反应器模块有7种模型，分别如表4-1所示。

表4TAspenPlus中反应器模块模型

模型说明目的用法

动力学数据不知道或不重要的反应

RStoic化学计量反应器规定反应程度和转化率

器，但知道化学计量数据和反应温度

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化学计量系数和动力学数据不知道

RYield收率反应器规定产物收率分布

或不重要的反应器，但知道收率分配

化学计量计算平衡和相单相和两相化学平衡，同时存在相平

REquil平衡反应器

平衡衡

用吉布斯最小自由能计化学和（或）同时发生的相平衡和

RGibbs平衡反应器

算化学平很和相平衡化学平衡，包括固体相平衡

连续搅拌釜式反有液相或汽相下具有定力学反应的1

RCSTR连续搅拌釜式反应器

应器相，2相或3相搅拌釜式反应器

有任何相态下具有动力学反应的1

RPlug活塞流反应器活塞流反应器相，2相或3相活塞流反应器。带有

外部冷却剂的活塞流反应器。

反应动力学已知的间歇或半间歇反

RBatch间歇反应器间歇或半间歇反应器

应器

具体选择何种反应器取决于掌握了哪些数据，想要获得何种结果。经过查找

文献知道，反应器的主反应主要有一个，副反应一个，总反应个数为7个。

合成反应方程式

主反应：C2H4+1/202+CH3COOH=CH3COOCHCH2+HzO+35Kcal/molVAC

（生成醋酸乙烯的主