电石乙炔法年产15万吨VAC醋酸回收工段工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

醋酸乙烯(vac)，也称为醋酸乙烯酯，英文为 vinyl acetate 为多用，后面的acetate 为醋酸盐或醋酸酯，简称vac。是全球产量的最大的50种基础化工原料之一，具有极为广泛的用途。醋酸乙烯主要用于制造聚乙烯醇（pva）、聚醋酸乙烯、 vae 乳液、 eva、腈纶，终端市场包括建筑、纺织、涂料、光伏等。从国内市场需求来看，中国醋酸乙烯需求量相对稳定的增长态势，2016-2019年的增速有较为明显的提升。主要得益于醋酸乙烯的应用范围的拓展以及终端市场需求大拉动。2019年我国醋酸乙烯需求量达到了214.6万吨。从生产工艺来看，目前，我国醋酸乙烯的工业生产主要采用乙炔法和乙烯法2种方法，其中乙炔法是烯主要的生产方法。相对于乙烯法，乙炔法工艺更为简单，但能耗高，产品收率与纯度相对较低，生产成本相对较高，随着乙烯法的发展，传统的乙炔法已经不能很好的满足市场需要，乙炔法的产能利用率逐渐走低。

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。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。

乙醛精制塔废水，脱丁烯醛塔部分废水作为共沸剂，与粗分醋酸液中的丁烯醛形成共沸，塔顶采出共沸液进入脱丁烯醛塔。侧线采出醋酸作为洗涤剂循环回三段冷凝吸收塔，塔底高沸物进入醋酸回收塔回收醋酸，回收质量分数99.5%的醋酸回到反应工段。由于共沸液中含一定量醋酸，为回收醋酸，故采用脱丁烯醛塔进行分离，由于水、醋酸沸点较接近，故该塔能耗较高，根据夹点分析，对其采用热泵精馏。塔顶气相经压缩机增压后，温度升高用于塔底液体的再沸蒸发，为保证一定传热温差，压缩机压缩比较大，塔顶冷流无法将之全部冷却，故增设热泵冷却器。经热泵精馏，塔顶采出含醛废水送至废水处理，塔底采出含醋酸废水，去醋酸循环塔，既减少了醋酸原料的浪费，又减少了废水的排放。

2. 研究内容和预期目标

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，装置年操作时间为8000小时。 醋酸乙烯纯度大于99.5%。

具体研究内容如下： 将乙炔与醋酸生产醋酸乙烯，发生如下反应:ch=ch ch,cooh →ch,-choocch,

乙炔气相法有两种工艺流程:一种是以电石乙炔为原料的wacker流程，该法中原料为脱硫、脱磷化氢的电石乙炔和醋酸，催化剂采用醋酸锌-活性炭体系，并添加碳酸铋为助剂,典型的反应条件为压力0.13~0.21 mpa,反应温度170℃～200℃，空速200～400h-1;另一种是以天然气乙炔为原料的 borden流程，该方法中乙炔由天然气部分氧化制取，并且用副产的合成气生产醋酸，然后二者合成醋酸乙烯。其中应注意的是，borden流程中是以醋酸为吸收剂回收反应产物，代替了wacker流程中低温冷却分离产物的方法，提高了乙炔的净化和回收率，并使装置的操作费用比 wacker流程降低30%左右。两种方法相比，borden流程工艺投资大，技术难度大;wacker流程工艺能耗高,污染较严重，生产成本较高。目前，对于天然气丰富的国家和地区，borden流程有一定优势，电石和水资源丰富的地区较多采用 wacker流程。我国乙炔法制醋酸乙炔主要采用电石乙炔法进行生产。乙炔气相法制醋酸乙烯的副产物较多，主要包含乙烯基乙炔、乙醛、丙酮、巴豆醛以及一些高级炔等。电石乙炔气相法中，乙炔的单程转化率为12%~16%a生成醋酸乙烯的选择性以乙炔计为92%~96%，以醋酸计为95%~98%。醋酸乙烯的总收率以醋酸计为97%~98%，以乙炔计为92%~96%。采用dft（密度泛函理论）的方法研究乙炔法制醋酸乙烯的反应机理，发现peterkripylo机理为醋酸乙烯合成的可能反应机理，即ch ch ch:cooh* →ch-ch-ococh;* →ch-ch-ococh; *

3. 研究的方法与步骤

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。

乙醛精制塔废水，脱丁烯醛塔部分废水作为共沸剂，与粗分醋酸液中的丁烯醛形成共沸，塔顶采出共沸液进入脱丁烯醛塔。

侧线采出醋酸作为洗涤剂循环回三段冷凝吸收塔，塔底高沸物进入醋酸回收塔回收醋酸，回收质量分数99.5%的醋酸回到反应工段。

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

3）2024.3.13～2024.5.20（第4～13周） 依据研究内容开展工作

4）2024.5.21～2024.5.30（第14～15周 ）进行毕业论文的写作、修改完善、打印、装订、答辩等。