【正文】 將 HCl 從 20℃加熱到 125℃所需熱量 ............................................................. 24 產(chǎn)物液相乙醛在 125℃蒸發(fā)所需熱量 .............................................................. 25 副產(chǎn)物液相醋酸在 125℃蒸發(fā)時所需熱量 ...................................................... 25 催化劑中的水在 125℃蒸發(fā)時所需熱量 QH2O ................................................. 25 反應器塔底部加入的催化劑降到 125℃熱量 ................................................ 25 水從 80℃加熱到 125℃所需的熱量 ............................................................... 26 所加水量在 125℃汽化時所需熱量 ................................................................ 26 反應器的熱損失 Q 損 ......................................................................................... 26 計算反應器的加水量 M .................................................................................... 26 反應器熱量平衡表 ........................................................................................... 26 第 4章 設備計算 .............................................................................................................. 28 第 節(jié) 反應器 .............................................................................................................. 28 第 節(jié) P3101 泵的計算 ............................................................................................. 29 第 節(jié) E3104 管板換熱器的計算 ............................................................................. 31 第 節(jié) T－ 3202 純?nèi)┚s塔的設計計算 .................................................................. 33 塔徑初選 ............................................................................................................. 33 塔板詳細設計 ..................................................................................................... 34 塔板校核 ............................................................................................................. 35 接管計算 ............................................................................................................. 37 負荷性能圖 ......................................................................................................... 39 T－ 3202 篩板塔的塔板計算 .......................................................................... 43 T－ 3202 篩板塔的塔板計算 ............................................................................ 44 第 5章 設備及儀表一覽表 ................................................................................................ 49 第 節(jié) 反應崗位 .......................................................................................................... 49 第 節(jié) 精餾崗位 .......................................................................................................... 52 結(jié) 論 .............................................................................................................................. 54 參考文獻 .............................................................................................................................. 55 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) VII VII 符號說明 .............................................................................................................................. 56 致 謝 .............................................................................................................................. 57 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 1 1 前 言 乙醛是無 色，有刺激性氣味的液體 ,密度比水小 ,沸點 ℃ ,易揮發(fā)、易燃燒 ,且能和水、乙醇、乙醚、氯仿等互溶。乙醛也是一種重要的烴類衍生物，在合成工業(yè)上也是一種重要的中間體，其本身幾乎沒有直接的用途，完全取決于市場對它的下游產(chǎn)品的需求及下游產(chǎn)品對生產(chǎn)路線的選擇 ,主要用于醋酸、醋酐、醋酸乙烯等重要的基本有機化工產(chǎn)品和季戊四醇、巴豆醛等精細化工產(chǎn)品的原料。但是隨著科技的發(fā)展 ,原來完全以乙醛為原料的化工產(chǎn)品 (如醋酸 )可能會改變原料路線和生產(chǎn)方法 ,乙醛下游產(chǎn)品的市場也會發(fā)生變化 ,乙醛下游產(chǎn)品的開發(fā)會出現(xiàn)一些全新的產(chǎn)品。 國內(nèi)乙醛生產(chǎn)方法有乙烯氧化法、乙醇氧化法和乙炔氧化法三種技術(shù)路線。生產(chǎn)的乙醛絕大多數(shù)都用于生產(chǎn)醋酸的原料，只有少量用于生產(chǎn)季戊四醇、醋酐、丁醇、丁酸、過氧醋酸等產(chǎn)品?？梢哉f國內(nèi)乙醛的下游產(chǎn)品在某種意義上說就是乙醛經(jīng)醋酸而生產(chǎn)的下游產(chǎn)品。國內(nèi)已生產(chǎn)的乙醛下游產(chǎn)品，除了醋酸系列產(chǎn)品外，還有季戊四醇、丁烯醛、丁酸、三氧乙醛等產(chǎn)品，但相對來看產(chǎn)量很少。在我國，季戊四醇的乙醛消耗量占第二位。 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 2 2 第 1 章 設計說明書 第 節(jié) 廠址選擇論證 本裝置 建在吉林化學工業(yè)股份有限公司電石廠院內(nèi)，地處松花江畔，水源充足，水質(zhì)優(yōu)良，同時各處均有鐵路與全國鐵路網(wǎng)相連，交通便利，附近有熱電廠、吉化動力廠及豐滿發(fā)電廠，所需電力、蒸氣充足，所有原材料氧氣由吉化化肥廠空分車間供應方便，同時，本裝置地處吉林市東北部，離市區(qū)居民有一定距離，該地區(qū)的風向主要為西南風，對市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無太大的影響，因此，該處建廠，地址最佳。 第 節(jié) 本地區(qū)自然條件 平均氣壓： 最高溫度： +38℃ 最低溫度： 38℃ 平均相對溫度＞ 1％ 最深 凍土深度： 10cm 最大降雪量 平均風速 松花江水溫 15℃ 最高水溫 25℃ 第 節(jié) 生產(chǎn)方法及原理 工業(yè)化乙醛的生產(chǎn)方法有四種，反應方程式如下： (1)乙炔汞鹽水合法： 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 3 3 HgS04H2S04 C2H2+H20——————— →CH3CHO 80℃ (2)乙醇氧化脫氫法： Ag 催化劑 CH3CH2OH+02——————— →CH3CHO+H2 460℃ (3)乙烯絡合氧化法 PdC12CuC12 C2H4+1／ 202——————— →CH3CH0 HCl(ag) (4)丙烷 — 丁烷氣相直接氧化法 C3H8+O2——————— → CH3CHO+其他 C4H10+O2——————— → CH3CHO+其他 生產(chǎn)方法論證 乙烯水合法采用汞鹽做催化劑，存在著汞的污染問題，乙醇氧化脫氫法雖然有存在著汞的污染，但受原料乙醇來源的限制，且原料單耗比乙醇法少，且合成工藝路線短，是六十年代發(fā)展起來的新工藝，頗受世界各國重視，發(fā)展甚為迅速，第四種方法基本不采用。 乙烯鈀鹽絡合催化氧化制乙醛，（一段法）生產(chǎn)基本原理及化學反應方程式： 乙烯和氧在催化劑作用下合成乙醛這一過程，系按下述機理進行： ① C2H2+PdCl2+H2O——————— →CH3CHO+Pd+2HC1 ② Pd+2CuCl2——————— →PdCl2+2CuC1 ③ CuC1+1／ 202+2HCl——————— →2CuCl2+H20↓ 上述三式構(gòu)成一個總的催化反應方程式： PdC12CuC12 C2H4+1／ 202——————— →CH3CH0 HCl(ag) 反應過程放出熱量 H=／ mo1 反應熱將生成的乙醛和部分水分蒸出，經(jīng)冷凝、吸收，得到乙醛水溶液（粗乙醛）。 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 4 4 副反應 ① C2H4+HC1————— → C2H5C1 ② CH3CHO+2CuC12 ————— →C1CH2CHO+2CuC1+HC1 C1CH2CHO+2CuC12 ————— →C12CHCHO+2CuCl+HC1 C12CHCHO+2CuCl2 ————— →C1CHO+2CuC1+HC1 C1CH2CHO+1／ 202————— → CH3C1+C02 ③ CH3CHO+1／ 202 ————— →CH3COOH 2CH3COOH————— → CH3COCH3+H2O+CO 2 ④ C12CHCHO+2H2O ————— →CHOCHO ⑤ CHOCHO+O2————— → CHO2CHO2 ⑥ CHO2CHO2+CuC12 ————— →CO2CuCO2+2HC1 ⑦ 2CH3CHO————— → CH3CH=CHCHO+H2O 第 節(jié) 生產(chǎn)工藝條件論證 原料純度 鈀催化劑易中毒，原料乙烯純度必須嚴格控制，如原料氣中含有炔和 硫化物等雜質(zhì)將大大影響反應速度，所以要求乙烯純度〉 ％。乙炔含量〈 30ppm，硫化物含量〈 3ppm，氧的純度也要求達到 ％原料氣惰性雜質(zhì)增加，雖對催化劑溶液的活性沒有不利影響，但放空量增大，乙烯放空損失增加。 轉(zhuǎn)化率的控制和原料配比 乙烯直接氧化制乙醛，催化劑對羰化反應具有良好的選擇性，但在氧的存在下，易發(fā)生連串副反應，這副反應的發(fā)生不僅使乙醛產(chǎn)率降低，且會影響催化劑溶液的活性，為了減少連串副反應的發(fā)生，維持催化劑的活性，必須控制較低的轉(zhuǎn)化率