釜式反应器设计说明书123
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一概述
1.1醋酸乙酯生产工艺的现状和特点
醋酸乙酯分子式C4H8O2,又名:乙酸乙酯,英文名称:acetic ester;ethyl acetate,简称EA。醋酸乙酯是醋酸工业重要的下游产品,也是一种重要的绿色有机溶剂,溶解能力及快干性能均属上乘,主要用做涂料(油漆和瓷漆)、油墨和粘合剂配方中的活性溶剂,也可用做制药和有机化学合成的工艺溶剂。
EA可用于制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮等,并在香料、油漆、医药、火胶棉、硝化纤维、人造革、染料等行业中广泛应用,还可用作萃取剂和脱水剂,亦可用于食品工业。还可用于硝酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶和乙烯树脂、乙酸纤维素脂、纤维素乙酸丁酯和合成橡胶等的生产过程;也可用于复印机的液体硝基纤维墨水。在纺织工业中用作清洗剂;在食品工业中作为特殊改性酒精的香味萃取剂;在香料工业中是重要的香料添加剂,可作为调香剂的组份。同时醋酸乙酯本身也是制造染料、香料和药物的原料。在高级油墨、油漆及制鞋用胶生产过程中,对醋酸乙酯的质量要求较高。
当前全球醋酸乙酯的市场状况是:欧美等发达国家醋酸乙酯的市场发展比较成熟,产量和消费量的增长都比较缓慢,亚洲尤其是中国成为醋酸乙酯生产和消费增长最为快速的国家和地区。由于中国国内快速发展的市场,尤其是建筑、汽车等行业的强劲发展,推动国内醋酸乙酯的需求,但是同时,醋酸乙酯生产能力的增长也非常快速,市场未来发展充满了机遇与挑战。
醋酸乙酯消费持续增长的主要原因是它取代了污染空气环境的用于表面涂层和油墨
配方的甲乙酮和甲基异丁基酮。醋酸乙酯作为优良溶剂,正逐步替代一些低档溶剂,发展潜力较大。
受消费拉动,20世纪90年代以来,我国醋酸乙酯生产发展迅速。“八五”期间,产量年均增长率为13.0%;1995-2000年,年均增长率达到20.5%;2000-2002年,年均增长率高达30.5%。目前我国有醋酸乙酯生产企业30多家,年产能力为57.2万吨。其中,万吨级以上规模的企业有14家,年产能力为47万吨。2001年5月,山东金沂蒙集团将醋酸乙酯产能增至8万吨/年,2003年6月又扩能至16万吨/年;2001年,上海石化采用黑龙江省石化研究院技术,建成2万吨/年乙醛缩合法生产醋酸乙酯装置;2002年5月,中英合资BP--扬子江乙酰化工有限公司8万吨/年醋酸乙酯装置投产,采用BP 切换式醋酸乙酯技术生产醋酸乙酯和醋酸丁酯,工艺技术国内领先;2001年,江西南昌赣江溶剂厂将醋酸乙酯年产能力从2万吨扩至8万吨;2003年,江门谦信化工发展有限公司将产能从1.5万吨/年扩至3.5万吨/年。近2-3年内,国内新增醋酸乙酯年产能力达31万吨。
虽然我国醋酸乙酯市场仍有潜力,但由于扩能速度太快,近两年已出现开工率不足的现象。据了解,2002年国内装置平均开工率约77%,预计2003年平均开工率将为66%。目前市场已经饱和,产品价格呈走软趋势,利润已渐微薄。而在建和拟建醋酸乙酯项目尚有20万吨/年产能。如果这些项目到2005年如期投产,我国醋酸乙酯供应将平衡有余。随着国内新增能力陆续投产,近两年我国醋酸乙酯进口量有所下降。2001年进口5.35万吨,2002年进口4.8万吨,2003年上半年进口2.45万吨。
醋酸乙酯制备方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙烯加成法。
用醋酸和乙醇酯化制醋酸乙酯是开发较早,工艺成熟,且为目前主要采用的方法。反应在酸催化剂(如硫酸)存在下进行液相酯化,分为间歇法和连续法。间歇法使用釜式反
应器,连续法则用塔式反应器。因酯化是可逆反应,为提高酯的产率,要采用过量的乙醇,使醋酸完全反应。粗醋酸乙酯经中和、蒸馏后,可得纯度98%以上的产品,收率按醋酸计为99%。
近年来,随着我国化学工业的发展和国民经济的迅速增长,醋酸乙酯的发展也较为迅速。
1.2设备介绍——釜式反应器
釜式反应器是化工生产中常用的典型设备之一,其用途是实现化学反应过程。在釜式反应器中物质发生了质的变化,生成新的物质而得到需要的中间产物或最终产品。它可用来完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程。广泛应用于医药、农药、染料、油漆、橡胶等生产行业。这种设备主要是供液体和液体原料、液体和固体原料以及液体和气体原料之间进行化学反应。
一般来说,釜式反应器在化工生产中具有较大的灵活性、操作弹性大,在相同的设备中能进行多品种的生产,故常用于产量较少,品种较多的产品生产。
在化工生产中,釜式反应器因原料的物态(气体、液体、固体)、反应条件(温度、压力、浓度以及物质是静止的还是流动的)和反应的热效应(吸热反应、放热反应)的不同,则有多种多样的类型及结构,但它们都具有以下几点共同特点:
(1)在釜式反应器内完成化学反应过程,并伴有搅拌、换热、传动装置,从而使原料在最佳反应条件下进行反应。
(2)高温、高压操作。由于化学反应均需在一定压力、温度下进行,对温度和压力均有一定的要求,所以釜式反应器的操作压力和温度变化范围都很大。
(3)间歇操作。大多数釜式
反应器都需进行装料、取样、卸
料、清洗等操作。
在化工生产中对产品的质
量、种类的要求不断提高,釜式
反应器也需不断改进和发展。大
容积化可减少批次之间的质量误
差,从而提高产品的质量标准;
开发新型的搅拌器,以复合型的
搅拌器代替老式的单一型搅拌
器;向自动化、连续化方向发展,
目前用计算机控制生产,提高产
品质量、提高效率、改变生产环
境,以及消除环境污染已成为时
代发展的趋势和目标。
为完成各种各样的化学反应
过程,根据需要釜式反应器的材质及结构虽有所不同,但其基本结构却是相同的。主要包括釜体、传动、传热、搅拌装置、工艺接管及密封装置等几个部分。
1.2-1釜体结构
釜体部分是化工原料反应的空间,是釜式反应器的主要部分。由筒体及上、下封头组成。上、
图1-1搅拌反应器典型结构
1-电动机;2-减速机;3-机架;4-人孔;5-密封装置;6-进料口;7-上封头;8-筒体;9-联轴器;10-搅拌器;11-夹套;12-载热介质出口;13-挡板;14-螺旋导流板;15-轴向流搅拌器;16-径向流搅拌器;17-气体分布器;18-下封头;19-出料口;20-载热介质进口;21-气体出口