乙酸乙酯反应器的设计12345678910111213141516171819姓名：张国华20班级：化学工程与工艺二班21学号：3009207057222324252627282930313233343536目录3738第一章背景介绍 (3)3940411 乙酸乙酯的理化性质 (3)42432 乙酸乙酯的用途 (3)44第二章乙酸乙酯的发展 (4)4546471 乙酸乙酯的实验室制法 (4)48492 工业合成乙酸乙酯的工艺 (5)50第三章设计的方法与步骤 (6)5152531 物料核算 (8)541-1 流量计算 (8)551-2 反应体积及时间的计算........................................................................。

（9）56572 热量核算 (10)582-1 能量衡算 (10)592-2 换热设计 (13)60第四章设计心得 (14)61626364第五章文献检索 (15)65666768一、背景介绍69701、乙酸乙酯的理化性质71乙酸乙酯ethyl acetate 简写EA72乙酸乙酯又称醋酸乙酯。

纯净的乙酸乙酯是无色透明具有刺激性气味的液73体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，74是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基75纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过76程中。

其主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、77油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；78作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、79草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。

我们所说的陈酒很好喝，就80是因为酒中含有乙酸乙酯。

乙酸乙酯具有果香味。

因为酒中含有少量乙酸，和乙81醇进行反应生成乙酸乙酯。

因为这是个可逆反应，所以要具有长时间，才会积累82导致陈酒香气的乙酸乙酯。

83危险特性：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。

遇明火、高热能引起84燃烧爆炸。

与氧化剂接触会猛烈反应。

在火场中，受热的容器有爆炸危险。

其蒸85气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。

燃烧86（分解）产物：一氧化碳、二氧化碳。

现场应急监测方法：气体检测管法87实验室监测方法：无泵型采样气相色谱法(WS/T155-1999，作业场所空气）88应急处理处置方法：一、泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，89并进行隔离，严格限制出入。

切断火源。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，90穿消防防护服。

尽可能切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。

小91量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。

也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入92废水系统。

大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容；用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。

用防93爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

942、乙酸乙酯的用途95其主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、96油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；97作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、98草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。

用作溶剂，及用于染料和一99些医药中间体的合成。

是食用香精中用量较大的合成香料之一，大量用于调配香100蕉、梨、桃、菠萝、葡萄等香型食用香精。

是硝酸纤维素、乙基纤维素、乙酸纤101维素和氯丁橡胶的快干溶剂，也是工业上使用的低毒性溶剂。

还可用作纺织工业102的清洗剂和天然香料的萃取剂，也是制药工业和有机合成的重要原料。

103二、乙酸乙酯的发展1041051、乙酸乙酯制备过程106实验室制法107化学方程式：108CH3CH2OH+CH3COOH==CH3CH2OOCCH3+H2O乙酸乙酯的109制取：先加乙醇，再加浓硫酸（加入碎瓷片以防暴沸），最后加乙酸110然后加热（可以控制实验）。

1111：酯化反应是一个可逆反应。

为了提高酯的产量，必须尽量使112反应向有利于生成酯的方向进行。

一般是使反应物酸和醇中的一种过113量。

在工业生产中，究竟使哪种过量为好，一般视原料是否易得、价114格是否便宜以及是否容易回收等具体情况而定。

在实验室里一般采用115乙醇过量的办法。

乙醇的质量分数要高，如能用无水乙醇代替质量分116数为95%的乙醇效果会更好。

催化作用使用的浓硫酸量很少，一般117只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可完成催化作用，但为了能118除去反应中生成的水，应使浓硫酸的用量再稍多一些。

1192：制备乙酸乙酯时反应温度不宜过高，要迅速升温至170℃左120右，温度在140℃时会产生乙醚和亚硫酸或乙烯等杂质。

液体加热至121沸腾后，应改用小火加热。

事先可在试管中加入几片碎瓷片，以防止122液体暴沸。

1233：导气管不要伸到Na2CO3溶液中去，防止由于加热不均匀，124造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。

125⒊1：浓硫酸既作催化剂，又做吸水剂。

126⒊2：Na2CO3溶液的作用是：⑴饱和碳酸钠溶液的作用是冷凝127酯蒸气，减小酯在水中的溶解度（利于分层），除出混合在乙酸乙酯128中的乙酸，溶解混合在乙酸乙酯中的乙醇。

⑵Na2CO3能跟挥发出129的乙酸反应，生成没有气味的乙酸钠，便于闻到乙酸乙酯的香味。

1301313-3：为有利于乙酸乙酯的生成，可采取以下措施：132⑴制备乙酸乙酯时，反应温度不宜过高。

133⑵最好使用冰醋酸和无水乙醇。

同时采用乙醇过量的办法。

134⑶起催化作用的浓硫酸的用量很小，但为了除去反应中生成的135水，浓硫酸的用量要稍多于乙醇的用量。

136⑷使用无机盐Na2CO3溶液吸收挥发出的乙酸。

1373-4：用Na2CO3不能用碱（NaOH）的原因。

138虽然也能吸收乙酸和乙醇，但是碱会催化乙酸乙酯彻底水解，导139致实验失败。

140⒊5乙稀与醋酸直接酯化生产醋酸乙酯用磷酸盐作催化剂. 141⒊6乙醛缩合法：以烷基铝为催化剂将乙醛进行缩合反应生产醋142酸乙酯国外工业生产大多采用此工艺。

1431442、工业乙酸乙酯的合成工艺145目前世界上工业乙酸乙酯主要制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合146法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。

传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐147步淘汰，而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法，在乙醛148原料较丰富的地区万吨级以匕的乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。

149乙醇脱氧法是近年开发的新工艺，在乙醇丰富且低成本的地区得到了150推广最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法，1998年在印度尼西亚151迈拉库地区采用日本昭和电工专利技术建成了50 kt／a生产装置。

152(1)乙酸酯化法153乙酸酯化法是传统的乙酸乙酯生产方法，在催化剂存在下，由乙154酸和乙醇发生酯化反应而得。

反应除去生成水，可得到高收率，该法155生产乙酸乙酯的主要缺点是成本高、设备腐蚀性强，在国际上是属于156被淘汰的工艺路线157(2)乙醛缩合法158在催化剂乙醇铝的存在下，两个分子的乙醛自动氧化和缩合，重159排形成一分子的乙酸乙酯。

该方法加世纪70年代在欧美、日本等地160已形成了大规模的生产装置，在生产成本和环境保护等方面都有着明161显的优势162(3)乙醇脱氢法163采用铜基催化剂使乙醇脱氢生成粗乙酸乙酯，经高低压蒸馏除去164共沸物，得到纯度为99．8％以上乙酸乙酯。

165(4)乙烯加成法166在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化167剂的存在下，乙烯气相水合后与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。

该168反应乙酸的单程转化率为66％，以乙烯计乙酸乙酯的选择性为94％。

169Rhone．Poulenc、昭和电工和BP等跨国公司都开发了该生产工艺。

170由于上海石化股份有限公司具有丰富的乙烯、乙酸和乙醛，故本文对乙酸酯化法、乙醛缩合法和乙烯加成法生产乙酸乙酯的技术经济指标171 予以对比分析。

172 三、设计的方法与步骤173 （由于自己对原来高中学的一个反应很感兴趣，所以选择乙酸乙酯反应器作为自174 己的设计目标，假设的设计条件如下：） 175 1.设计条件176 ○1生产规模：2600吨/年 177 ○2生产时间：连续生产8000小时/年,间歇生产6000小时/年 178 ○3物料消耗：按5%计算 179 ○4乙酸的转变化率：54% 180 2.反应条件181 反应温度在等温下进行，反应温度为800C ，以少量的浓硫酸为催化剂，硫182 酸量为总物料量的1%，当乙醇过量时，其动力学方程为：—r A =kC A 2.。

A 为乙183 酸，建议采用配比为乙酸：丁醇=1:5（摩尔比）。

反应物料密度为0.85Kg/L ，反184 应的速率常数k 为15.00L/（kmol*min ）。

185 1、设计方案简介186 根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，初步确187 定工艺流程。

对选定的工艺流程、主要设备的型式以及数值积分计算等进行简要188 的论述。

189 2、主要设备的工艺设计计算190 ①反应的物料衡算、热量衡算、动量衡算 191 ②催化剂床层高度计算 192 ③出口转化率计算193 3、典型辅助设备的选型和计算:194 包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定 195196 主要符号一览表197 198199V ——反应釜的体积 200 t ——反应时间201 0A c ——反应物A 的起始浓度 202 0B c ——反应物的B 起始浓度 203 0S c ——反应物S 的起始浓度 204 f ——反应器的填充系数 205 i D ——反应釜的内径 206 H ——反应器筒体的高度 207 2h ——封头的高度208P ——操作压力 209 P c ——设计压力 210 φ——取焊缝系数 211 [σ]t——钢板的许用应力 212 C 1——钢板的负偏差 213 C 2——钢板的腐蚀裕量 214 S ——筒壁的计算厚度 215 d S ——筒壁的设计厚度 216 n S ——筒壁的名义厚度 217 j H ——反应器夹套筒体的高218 度219 v ——封头的体积220 T P ——水压试验压力221j D ——夹套的内径222 Q ——乙酸的用量 223 Q0——单位时间的处理量224225 226 摘要：本选题为年产量为年产2600吨的间歇釜式反应器的设计。

通过物227 料衡算、热量衡算，反应器体积为35.4m 、换热量为65.510/h KJ ⨯。