乙酸乙酯合成與水解綜合實訓設備

一、 裝置技術特點

1、裝置創(chuàng)新的運行模式

本裝置的總體配置可滿足兩種運行模式：

1）間歇反應-連續(xù)精餾模式：裝置可作為間歇酯化反應及精制設備單獨運行，完成乙酸乙酯的合成反應及精制。

2）固定床連續(xù)反應-連續(xù)精餾模式：裝置可作為固定床連續(xù)酯化反應及精制設備單獨運行，完成乙酸乙酯的合成反應及精制。

3）水解模式：裝置可作為獨立的水解及分離設備單獨運行，完成乙酸乙酯的水解反應及產(chǎn)物分離。

2、裝置功能多樣性

1）裝置具有實訓、考核、競賽、研究功能。

2）符合《化工總控工國家職業(yè)技能標準》，滿足中、高級工、技師、高級技師培訓與考核的要求。

3）裝置按照工業(yè)標準設計、制造，貼近工廠實際，提供了工業(yè)化的實訓、考核、競賽、研究平臺。

4）多專業(yè)共享，可滿足化工工程、化工工藝、機械、儀表和分析等專業(yè)的實訓、實習。

5）裝置可進行安全、健康、環(huán)保，培訓相關的職業(yè)意識、知識、技能的培訓。

3、裝置的整體設計說明

1）裝置的合成、水解采用釜式間歇反應、固定床催化反應與連續(xù)精餾相結合的生產(chǎn)工藝，能以乙醇、乙酸為原料，以固體酸為催化劑，進行乙酸乙酯的連續(xù)生產(chǎn)。

2）裝置設計、制造符合  HG/T 20519-2009《化工工藝設計標準》、HG/T20546-2009《化工裝置設備布置設計規(guī)定》、HG/T20636-1998《自控專業(yè)設計管理規(guī)定》、HG/T 20508-2014《控制室設計規(guī)范》等相關標準的要求。

3）裝置主要設計參數(shù)

裝置在綜合考慮了工藝、能耗、物耗、操作、安全、環(huán)保、健康等多方面要求的情況下進行工業(yè)化設計，主要設備、技術參數(shù)、指標見下表（詳見《裝置配置清單》）。

4）裝置控制系統(tǒng)

裝置控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)及現(xiàn)場操作控制臺組成，位于實體裝置區(qū)，可在現(xiàn)場實現(xiàn)對裝置的操作控制。

5）裝置公用工程

公用工程分為四部分：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、空氣吹掃系統(tǒng)、廢氣廢水排放系統(tǒng)和罐區(qū)。

（1）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

設備1：純水機 1m³/h 1臺,儲水罐1臺，循環(huán)泵1臺。

儲水罐的冷卻水通過循環(huán)泵送入分水器，然后送往每臺裝置的各個冷卻器的冷卻水入口，在冷卻器內(nèi)進行換熱；冷卻器出口的冷卻水通過止回閥后進入冷卻水總管路，送至室外翹片換熱器進行降溫，然后回到儲水罐。

     設備2：冷水機組

     設備功率：1.5kw，水泵揚程10m，循環(huán)水量3立方每小時，溫度范圍：5-室溫。

（2）空氣吹掃系統(tǒng)：

設備：空壓機  1.5kW，空氣緩沖罐。

（3）廢氣、水排放系統(tǒng)：

設備：軸流風機 250mm，電機110W。

每臺裝置的放空頂部安裝抽風罩，將廢氣抽入排放總管排至室外，且總管裝有防風帽。

6)裝置防腐措施

（1）工藝防腐措施

通過采用適當?shù)脑吓浔?、工藝路線及操作參數(shù)，控制和提高乙酸轉化率，降低系統(tǒng)乙酸過流設備及濃度，達到避免和減輕腐蝕的目標。

（2）設備材質(zhì)防腐措施

根據(jù)不同設備種類（靜設備、動設備、閥門、管道、傳感器）、物料成分、使用環(huán)境和功能，采用不銹鋼316L、玻璃、內(nèi)壁襯氟、加大壁厚等多種耐腐蝕材質(zhì)和防腐措施。

      （3）設備維護防腐措施

裝置公用工程配置了專用清洗、吹掃系統(tǒng)（詳見公用工程配置），可在長期停車、定期檢修、日常維護時對裝置進行清洗、置換、吹掃，避免腐蝕物料在裝置停運期間與設備長時間接觸，達到防腐目的。

7)裝置安全、環(huán)保、健康措施

（1）裝置公用工程中設置了尾氣放空總管，按照相關安全、環(huán)保標準引至室外排放。

（2）裝置公用工程中設置了廢水罐，可于裝置進行水解操

作時作為原料使用；排放水由地溝中的封閉總管排放至集污井，避免排放水與室內(nèi)空氣接觸。

       （3）裝置設置了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（詳見公用工程配置），有利于節(jié)水降耗。

（4）裝置配置了有毒氣體、可燃氣體報警器，滅火器、洗眼器等安全設備，并配備防酸手套、工作鞋、安全帽、護目鏡防毒面具等專用安防、消防、勞保用品，詳見裝置配置清單。

       （5）裝置通過HSE文化建設，配置相關警示標識、標志、標語、操作規(guī)范、行為標準，營造HSE氛圍，灌輸HSE理念，培訓HSE技能。

二、 裝置流程簡述

1生產(chǎn)工藝概述

1.1生產(chǎn)工藝概述

原料乙酸和乙醇在固定床反應器中高溫下催化合成乙酸乙酯，經(jīng)1^#精餾塔分離出粗乙酸乙酯，然后經(jīng)2^#精餾塔精制得到產(chǎn)品乙酸乙酯。

乙酸乙酯的水解過程為，原料乙酸乙酯和水，在裝有催化劑的固定床內(nèi)進行水解反應，然后通過1^#精餾塔、2^#精餾塔進行乙酸和乙醇的分離。

1.2生產(chǎn)流程說明：

1.2.1乙酸乙酯的合成

1）預先在1^#精餾塔中加入一定量的乙酸，開啟加熱器和溫度控制器，待預熱器、汽化器、1^#精餾塔塔釜以及反應器的溫度均穩(wěn)定在規(guī)定的溫度后，開啟1^#精餾塔塔釜回流泵，使乙酸按一定的LHSV沿著汽化器、反應器、1^#精餾塔塔釜進行循環(huán)。然后啟動乙酸泵和乙醇泵，將乙酸和乙醇按照一定的摩爾比加入預熱器中，原料與循環(huán)的釜液在預熱器中混合后進入汽化器，接著進入反應器進行反應。

2）反應后的混合物含乙酸、乙酸乙酯、水和少量乙醇，導入1^#精餾塔的塔釜底部，沸點較低的乙酸乙酯、水和少量乙醇沿著精餾塔上升，進入1^#精餾塔塔頂冷凝器，冷卻后進入1^#精餾塔塔頂再冷器，降溫后的混合液進入1^#分離器，分離器上部的有機相一部分作為回流液通過1^#精餾塔塔頂回流泵從塔的上部回到1^#精餾塔中；另一部分通過2^#精餾塔進料泵打入2^#精餾塔中進行精制。分離器下部水相去1^#中間罐。

3）粗品乙酸乙酯從塔的中上部進入2^#精餾塔，輕組分沿著2^#精餾塔上升，經(jīng)過2^#精餾塔塔頂冷凝器冷卻后進入2^#分離器，分離器上部的有機相全部作為回流液，經(jīng)2^#精餾塔塔頂回流泵從塔的上部回到2^#精餾塔中，分離器下部水相去污水處理系統(tǒng)。乙酸乙酯產(chǎn)品，從2^#精餾塔中部以下的適當位置采出，經(jīng)2^#精餾塔塔中產(chǎn)品冷凝器冷卻后進入乙酸乙酯產(chǎn)品罐。

1.2.2乙酸乙酯的水解

1）乙酸乙酯通過水解進料泵，經(jīng)1^#水解進料加熱器加熱升溫后進入裝有催化劑的反應器中，原料水經(jīng)過2^#水解進料加熱器升溫后進入反應器中，在此，乙酸乙酯和水在催化劑的作用下發(fā)生水解反應，生成乙酸和乙醇。

2）反應后的混合物含乙酸、乙醇、乙酸乙酯和水，進入3^#精餾塔中，沸點較低的乙酸乙酯、水和少量乙醇沿著精餾塔上升，進入3^#精餾塔塔頂冷凝器，冷卻后進入3^#分離器，分離器上部的有機相一部分作為回流液通過3^#精餾塔塔頂回流泵從塔的上部回到3^#精餾塔中，分離器下部水相去污水處理系統(tǒng)。3^#精餾塔塔釜液為乙酸和乙醇的混合物，經(jīng)過再沸器后，進入中間儲罐。

3）中間儲罐的乙酸、乙醇的混合物經(jīng)過4^#精餾塔進料泵導入4^#精餾塔中，乙醇作為輕組分沿著精餾塔上升，經(jīng)過4^#精餾塔塔頂冷凝器冷卻后進入4^#分離器，分離器上部的有機相一部分作為回流液，經(jīng)4^#精餾塔塔頂回流泵從塔的上部回到4^#精餾塔中；另一部分作為乙醇產(chǎn)品進入乙醇產(chǎn)品罐中儲存。分離器下部水相去污水處理系統(tǒng)。4^#精餾塔釜主要為乙酸溶液，經(jīng)4^#精餾塔塔釜冷凝器冷卻后進入乙酸產(chǎn)品罐。