6.0%。世界各主要国家和地区醋酸乙烯的消费结构各不相同，其中美国和西欧醋酸乙烯主要用于生产聚醋酸乙烯均聚物和PVOH，美国所占比例分别为51.0%、32.3%，西欧分别为58.7%和23.8%。而日本的醋酸乙烯则主要用于生产PVOH和EVA，分别占总消费量的72.4%和17.8%。
1.4 课题要求及意义
1.4.1 课题的要求
课题要求查阅与该课题所相关的一些资料，对醋酸乙烯的性质和用途、国内外的市场
情况和发展趋势、目前主要的工业生产原理和路线，以及工业生产中的生产做一个充分的了解。然后根据所查到的资料和一些前沿科技知识以及自己所拥有的知识体系做根据，根据不同生产工艺路线及其优缺点，选择合成醋酸乙烯的合适方法。通过老师的指导，优选工艺，设计醋酸乙烯的生产工艺流程和生产车间配置。设计过程中要对该工艺进行物料衡算和热量衡算；进行主体设备的工艺设计和选型，并绘制主体设备图；进行车间布置设计。从而对该物质的特性和工业设计有一个更加全面和深入的了解。 1.4.2 课题的意义
醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料，是世界上产量最大的50种有机化工原料之一。通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成多种衍生物。这些衍生物的用途十分广泛，可用于纸张或织物的上胶剂、粘接剂、涂料、墨水、皮革加工、一纤维加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展。酷酸乙烯生产经过几十年的发展，目前全球有40多套醋酸乙烯装置。亚洲是世界最大的醋酸乙烯生产地区和消费地区。近年来，我国醋酸乙烯生产有较大幅度增长。但随着对其应用领域的不断开拓以及国家经济发展速度的加快，尤其是建筑、造纸、印刷、汽车、卷烟、食品等行业的快速发展，使醋酸乙烯的需求量逐年上升，市场供需矛盾同渐突出。根据查阅的有关醋酸乙烯生产情况及进出口情况，我们知道国内产量不能满足需求，市场对进口的依存度逐年上升。因此，发展醋酸乙烯工业具有广阔的市场前景，这次设计非常具有可行性。
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第2章 醋酸乙烯的生产技术及研究
2.1 醋酸乙烯的生产工艺方法
醋酸乙烯生产技术是从乙炔法发展起来的，并逐步向乙烯法过渡。目前全世界正在使用的技术有以烯法和乙炔法两种，其中乙烯法的产能约占全部醋酸乙烯产能的72%以上。 2.1.1 乙炔液相法
1912年，F Klatte在一篇德国专利中第一次提到了醋酸乙烯的存在。他在用汞盐为催化剂，乙炔和醋酸液相合成二醋酸乙叉酯时，在副产物中发现了含量为5%的VAc醋酸乙烯。这个反应后来发展成为醋酸乙烯最早的生产方法——乙炔液相法[7]。
该法以硫酸汞为催化剂，在30～75℃的条件下，将过量的乙炔通入醋酸溶液中，生成的醋酸乙烯由未反应的乙炔带出，副产的二醋酸乙叉酯可进一步裂解醋酸乙烯。
德国曾用该法建立起一套600t∕a的生产装置。该法因催化剂选择性低、副产品多、设备腐蚀严重，目前已被完全淘汰。 2.1.2 乙炔气相法
1921年，德国Consortium fur Electrochemische Industrie公司开发出了乙炔、醋酸气相合成醋酸乙烯的方法——乙炔气相法[7]。该方法主要以Wacker和Borden流程为代表。
(1) Wacker法工艺
1928年，德国Wacker化学公司采用固定床列管式反应器建立了第一套乙炔气相法醋酸乙烯工业装置。该法是电石乙炔法的典型工艺。
1965年，日本可乐丽公司首先使用了流化床反应器，随后美国DuPont公司、日本合成化学公司也相继采用。到20世纪60年代后期，固定床工艺大多转换为流化床工艺。
(2) Borden法工艺
Borden法工艺是20世纪60年代初美国Borden公司和Blawknox公司合作开发成功的。该法以天然气部分氧化制取乙炔，用副产的合成气制取醋酸，然后两者合成制取醋酸乙烯。该法的主要工艺过程和设备Wacker法相似。当时这种新的生产方法在天然气丰富的国家和地区得到了广泛的应用。
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2.1.3 乙烯液相法
1960年，前苏联MoHeeeB等发表研究报告[7]，声称用氯化钯和乙酸钠在冰醋酸溶液中，通人乙烯加压密封静置过夜可制得醋酸乙烯。随后英国ICI、德国Hoechst等公司先后投入研究并各自取得了专利，其中以ICI法为代表性。
英国ICI公司、日本德山公司等用该法先后建立了工业装置。由于该法所用的催化剂体系中含有氯离子，对设备有强烈的腐蚀性，装置只能运转2～3a。1969年，ICI关闭了该法的生产装置，其它公司也相继停产或停建。目前该法已被淘汰。 2.1.4 乙烯气相法
(1) Bayer法和USI法
自乙烯直接氧化合成醋酸乙烯方法问世后，Bayer[7]、Hoeehst及USI等公司先后开展了相关的工业研究。1968年第一套乙烯气相Bayer法装置在日本投产，1972年乙烯气相USI法装置也开车成功。
由Bayer和Hoechst公司联合开发的Bayer法，单台反应器的生产能力在50kt∕a以上。目前世界上绝大部分新建装置都采用该工艺。
USI法是美国National Distillers的子公司USI开发的，整个流程分为合成和精制两部分，基本上与Bayer法相似。
(2) BP Amoco公司的Leap工艺
1998年BP Amoco公司开发出了流化床乙烯气相法Leap工艺，并于2001年在英国Hull地区采用该工艺建设了一套250kt∕a的生产装置。该装置的投资费用比同等规模采用传统工艺建设的装置降低约30%。
(3) Celanese公司的Vantage工艺
2001年Celanese公司开发了新的固定床Vantage工艺，该工艺虽然也采用固定床技术，但由于在催化剂方面作了重要改进，醋酸乙烯收率明显高于同类装置。Celanese公司采用该工艺对新加坡的190kt∕a装置进行改造后，在不增加投资的情况下生产能力增加了22%。 2.1.5 其它方法
(1) 乙醛醋酐加成法
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Celanese公司上个世纪50年代曾开发出了乙醛和醋酐加成制二醋酸乙叉酯，再裂解制醋酸乙烯的工艺，该工艺[7]以FeCl3为催化剂，流程较长，副产物较多，分离提纯过程较为复杂。
Celanese公司1953年采用该技术建成了年产22.7kt∕a的生产装置，1970年因缺乏竞争力而关闭。此法成为了以一氧化碳为起始原料合成醋酸乙烯的工业基础。
(2) 以煤为原料的羰基合成法
20世纪80年代，美国的Halon公司开发了以煤为原料制取醋酸乙烯工艺，工艺过程大致如下：
首先以煤为原料制合成气，合成气羰基合成甲醇，甲醇与合成气羰基合成醋酸，醋酸与甲醇酯化得到醋酸甲酯。醋酸甲酯通过羰基化反应生成亚乙基二乙酸酯(EDA)，再经热裂解生成醋酸乙烯和醋酸。
该法不用乙烯和醋酸作原料，实现了以煤为单一原料生产醋酸乙烯。
(3) 醋酸单一原料法
Eastman Chemical Company开发了一种以单一醋酸为原料的3步法液相生产醋酸乙烯技术。第①步醋酸裂解为乙烯酮；第②步乙烯酮加氢为乙醛；第③步乙醛与额外的乙烯酮缩合成醋酸乙烯。
该法使用醋酸酐为溶剂，质子酸为催化剂，反应温度为85～200℃，反应压力为0.5～2MPa。该技术克服了以煤为原料工艺存在的缺陷，避免了醋酸在工艺过程中的大量循环。其主要缺点是每1mol醋酸乙烯须2mol乙烯酮为原料，而乙烯酮装置的投资费用较高。该法在经济上不如乙烯法工艺。
2.2 醋酸乙烯的生产工艺选择
综上所述，目前工业生产醋酸乙烯主要采用的技术是乙炔气相法和乙烯气相法，乙烯
比乙炔相对价廉，因此世界上乙烯法占主要地位。但是在电石或者天然气资源丰富而价格相对低廉的地区，乙炔气相法还有一定的竞争力。 2.2.1 乙炔气相法和乙烯气相法的比较
乙烯法流程较短，而乙炔法流程较长，工艺过程较为复杂。与乙烯法相比，电石乙炔法最大的缺点是存在环保问题和能耗问题，因此该法在欧美国家已经逐渐被淘汰。近几年
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