电石乙炔法年产15万吨VAC-副产乙醛精制工段工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

醋酸乙烯（vinylacetate）（vac）又称醋酸乙烯酯，是重要的有机化工原料，广泛用于生产聚醋酸乙烯（pvac）、聚乙烯醇（pvoh）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（vae）或共聚树脂（eva）、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物（evc）、聚丙烯腈共聚单体以及缩醛树脂等衍生物，在涂料、浆料、薄膜、维纶、粘合剂、合成纤维等方面具有广泛的应用前景。随着科学技术的不断进步，其应用领域还在不断扩大。截止到2014年底，我国共有vac生产装置18套，总产能达301.5万t/a，其中乙烯气相法4套共67万t/a，天然气乙炔法1套为50万t/a，其余184.5万t/a产能均为电石乙炔法。目前，vac主要生产工艺路线有乙烯气相法和乙炔气相法。乙烯气相法是指乙烯、醋酸和氧气在pd系负载型催化剂存在下气相反应生产vac；乙炔气相法又分为电石乙炔法和天然气乙炔法两种，均通过乙炔和醋酸在醋酸锌/活性炭催化剂作用下气相反应生成vac。目前，欧美等发达国家均采用乙烯气相法工艺，但俄罗斯、中国等天然气、煤炭资源丰富的国家仍多采用乙炔气相法工艺。中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司的45万t/a电石乙炔法合成vac装置于2014年底开车成功，标志着电石乙炔法生产装置的大型化、一体化成为现实。近年来，随着页岩气等非常规天然气资源开采技术的成熟和大规模推广应用，北美等地天然气供应过剩价格低廉。我国非常规天然气资源也比较丰富，但开发程度低，开采成本高，国内目前发展天然气化工竞争力较低，但随着中国企业在海外投资的增长，特别是在化石资源领域投资的与日俱，利用我国的资本及技术优势，结合海外充足和低价的天然气原料优势，适时在国外开展天然气乙炔法合成vac项目开发具有较好的前景。乙炔法工艺采用醋酸锌负载活性炭催化剂，该催化剂特点是原料易得、制备简单、价格便宜；但同时也存在机械强度较差、活性下降快、生产能力不高，催化剂寿命短等方面的问题有待改善。欧美等国家由于采用乙烯气相法代替乙炔法工艺，因此在乙炔法催化剂及其工艺方面研究趋少，而俄罗斯及中国等由于仍采用乙炔法工艺，因而研究报道仍较活跃。近年来，研究者采用一系列新的载体改性方法、新载体材料、新助催化剂及优化的制备工艺等方法，有效改善和提高了乙炔法vac催化剂的各项性能，具有较好的工业应用前景。下列介绍几种醋酸乙烯的生产工艺

1. 乙炔液相法。shawinigan公司在f.klatte的研究基础上发展起来的最早生产方法催化剂主要是硫酸汞曾建年厂60吨的生产装置在日本从1935年起有氮素公司、日本合成化学公司等采用该工艺建厂现该法已被淘汰。乙炔液相法工艺的反应过程大致如下:在搅拌槽型反应器或鼓泡塔型反应器内加入一定量的醋酸在常压30一70℃条件连续送入乙炔乙炔以鼓泡形式通过反应液层。反应所使用的催化剂为硫酸汞或磷酸汞浓度控制2.5％左右。主反应式如下:czhz ch3cooh一ch3cooh=chz除了上述方案外也可使用醋酸锌为催化剂采用加压的液相法。随着醋酸乙烯生产规模的扩大乙炔液相法逐渐被乙炔气相法所取代.

2. 乙炔气相法。乙炔气相法比液相法，由于是连续反应长期稳定的运行便于工艺控制自动化，催化剂由廉价的锌制得，逐步副反应受控制eda等副产物量少，醋酸乙烯选择性大幅度提高单体质量好乙炔气相法合成醋酸乙烯是以乙炔和醋酸蒸汽为原料在zn(oac)/活性碳催化剂的作用下完成的具有催化剂选择性高反应控制简单的特点在1928年以后的30年间占了主导地位前期多使用固定床催化方式使用列管式固定床反应器或者使用箱式固定床反应器。前者以wacker公司技术为代表后者以hoehst公司技术为代表1956年以后开发出流化床催化方式的乙炔气相法生产技术。乙炔气相法醋酸乙烯生产工艺可以分为三个部分原料气的净化气相催化合成和产品精制乙炔气相法反应温度一般为180一220℃压力为003一004mpa#8218;空速为30一400h催化剂的寿命约半年。以乙炔和醋酸为基准的单程转化率分别为60%和80%选择性分别为95%和97%在电石及天然气资源丰富的地区乙炔气相法工艺的使用比较普遍

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本课题采用传统的乙炔法制醋酸乙烯路线，以某能化煤炭焦化干馏装置生产的电石乙炔气和煤炭气化装置生产的醋酸为原料，合成高附加值的聚乙烯醇原料醋酸乙烯，论证乙醛分离工段的工艺论证和计算。传统的乙炔法合成醋酸乙烯过程具有耗水量大、耗能高、排碳量高以及“三废”多等缺点，通过对传统工艺流程的改进，本项目达到“中国制造2025”计划所提出的指标，进一步提升我国煤化工深加工技术，响应国家可持续发展战略需求。预期目标：年产15万吨/年醋酸乙烯装置以乙炔、醋酸为主要原料，年生产15万吨醋酸乙烯，副产3600吨/年乙醛，纯度98.07％装置年操作时间为8000小时。

3. 研究的方法与步骤

乙醛精制工段

通过三段冷凝吸收及脱气处理的反应液首先进入脱乙醛塔进行脱醛处理，塔顶采出粗乙醛，采用工艺软水进行低温萃取，萃取液进行乙醛精制，萃余液送入vac隔壁精制塔回收产品。萃取液进行乙醛精制，侧线采出含水vac，油相vac去回收精制，塔顶采出质量分数99.6%的乙醛产品，塔底废水去醋酸精制塔作为共沸剂二次利用。具体研究内容如下：

4. 参考文献

1. 邱鹏远，杨运信，张丽斌.乙炔气相法合成醋酸乙烯催化剂研究进展【j】.天然气化工，2015（4）：74～78.

2. 黎汉生，刘伟，安欣等.zn（ac）2/c催化剂上乙炔气相法合成醋酸乙烯【j】.化学反应工程与工艺，2008（2）：158～162.

3. moyes andrew b， kueppers lara m， pett-ridge jennifer

5. 计划与进度安排

（1）2024.2.20～2024.2.26（第1周） 完成1周毕业实习

（2）2024.2.27～2024.3.12（第2～3周） 查阅文献，完成文献综述和开题报告以及不少于5000字外文文献翻译