【正文】 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 I 目 錄 摘 要 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 ABSTRACT .................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 緒論 ...................................................... 1 概述 .................................................... 1 乙酸的工業(yè)現(xiàn)狀 ........................................ 1 工藝技術(shù)的比較與選擇 .................................... 2 原料及產(chǎn)品規(guī)格 .......................................... 2 三廢處理 ............................................... 2 廢氣處理 .............................................. 2 廢水處理 .............................................. 2 確定方案 ................................................ 3 設(shè)計依據(jù) .............................................. 3 設(shè)計方 法 .............................................. 3 設(shè)計流程 .............................................. 3 操作條件的確定 .......................................... 4 塔板類型的選取 ........................................ 4 進(jìn)料狀態(tài) .............................................. 4 加熱方式的選擇 ........................................ 4 2 精餾塔的工藝計算 ........................................ 5 物性數(shù)據(jù) ................................................. 5 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 II 粗醋酸中各組分的物理性質(zhì) ................................ 5 醋酸水溶液氣 液平衡關(guān)系表 ............................... 5 水和醋酸的安托尼常數(shù) tCBAP ???0lg ...................... 5 物料平衡 ................................................. 6 氧化塔物料衡算 ............................................ 6 蒸發(fā)器物料衡算 ........................................... 9 精餾塔 T101 物料衡算 ...................................... 10 原料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ................... 10 物料衡算 ............................................... 10 塔頂，進(jìn)料和塔釜溫度的計算 ............................. 10 平均相對揮發(fā)度的計算 ................................... 11 最小回流比的計算和適宜回流比的確定及 ................... 11 最小理論塔板數(shù)確定 ..................................... 12 全塔理論塔板數(shù) ......................................... 12 實際塔板數(shù)和進(jìn)料位置 ................................... 12 精餾塔 T102 的物料衡算 .................................... 13 醋酸回收塔物料衡算 ..................................... 13 3 精餾塔主要尺寸計算 ....................................... 15 精餾塔 T101 設(shè)備計算 ...................................... 15 操作壓強 ............................................... 15 操作溫度 ............................................... 15 平均分子量 ............................................. 15 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 III 平均密度 （參考《化工原理上冊附錄圖 7》） ................. 16 表面張力的計算（參考《化工原理上冊附錄圖 7》） ........... 18 精餾塔 T101 主要尺寸計算 .................................. 18 流量的計算 ............................................. 18 塔徑的計算 ............................................. 19 塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ......................................... 20 塔板流體力學(xué)驗算 ....................................... 23 塔板負(fù)荷性能圖 ......................................... 27 塔的高度計算 ........................................... 33 4 熱量衡算 ................................................ 36 .................................................... 36 冷凝器的熱負(fù)荷 ........................................... 36 冷卻水消耗量 ............................................. 38 加熱器熱負(fù)荷及全塔熱量衡算 ............................... 38 5 主要設(shè)備設(shè) 計和選型 ...................................... 40 接管的設(shè)計 ............................................... 40 進(jìn)料管 ................................................. 40 回流管 ................................................. 40 釜液出口管 ............................................. 40 塔頂蒸汽管 ............................................. 41 加熱蒸汽管 ............................................. 41 冷凝器的選型 ............................................. 42 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 IV ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ................................................43 附 錄 ...................................................... 44 附錄 1 ...................................................... 44 （ 1）英文字母： ............................................. 44 （ 2）希臘字母： ............................................. 45 （ 3）下標(biāo)： ................................................. 45 （ 4）上標(biāo)： ................................................. 45 附錄 2 ...................................................... 45 謝 辭 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 概述 乙酸又稱醋酸，分子量為 。，是無色透明帶有刺激性氣味的液體，是重要的有機酸之一 。乙酸是相當(dāng)弱的一種鹽基酸，與多種金屬能生成鹽類；乙酸的水溶液一般有很強的腐蝕性，純的乙酸電導(dǎo)率很低，但加入少量的硫酸后，通電流時乙酸就分解為一氧化碳，二氧化碳和氧；乙酸分子結(jié)構(gòu)中的羧基和烷基，能與鹵素，氨，醇等發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)成了乙酸在化學(xué)工業(yè)中的廣泛用途。乙酸可以用來制取乙酸乙烯，乙酸纖維素 ，乙酸酯類溶劑，氯乙酸和乙酸鹽類等等。還可以作為織物整理劑，用于制藥工業(yè) ??1 。 我國醋酸產(chǎn)量不足說明我國醋酸需求增長速度較快，也說明國內(nèi)醋酸工業(yè)整體水平較差，受到國外規(guī)?；b置產(chǎn)品的沖擊日趨嚴(yán)重。我國不僅大量進(jìn)口醋酸，而且醋酸下游產(chǎn)品呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，為醋酸產(chǎn)品的發(fā)展提供了廣闊的市場前景。未來 10 年間，我國醋酸需求的平均增長率達(dá) %， 2020 年我國需求量達(dá)到 1450kt， 2020 年需求量達(dá)到 1880kt。這對我國醋酸的研究有著重大意義 ??2 。 目前國內(nèi)外乙酸的生產(chǎn)工藝都比較成熟，本設(shè)計主要針對乙酸生產(chǎn)的分離工段進(jìn)行研究。精餾塔設(shè)備作為汽一液和液一液之間進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煉油、石油化工、精細(xì)化工、化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的物系分離，涉及蒸 (精 )餾、吸收、解吸、汽提、萃取等化工單元操作。是化工、煉油生產(chǎn)裝置中最重要的設(shè)備之一，塔設(shè)備的性能對于整個裝置和企業(yè)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、消耗額定以及三廢和環(huán)保等各方面都有重大影響。 當(dāng)前工業(yè)上的大型蒸餾設(shè)備仍以板式塔為主，因為板式塔結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、 易于放大而且在設(shè)計與操作方面已具備了比較成熟的經(jīng)驗。但板式塔與高效規(guī)整填料相比也有自身的缺點 :其通量較小、壓降較大、效率也較低，所以進(jìn)入 90年代以來，人們又開始尋求板式塔的新突破。歐美各國，尤其是美國的各大塔器生產(chǎn)商，研制、開發(fā)出大批新型塔板。這些新型塔板既克服了以前的一些缺點，同時又保留了以往普通塔板的優(yōu)點，以更好適應(yīng)現(xiàn)在對于大直徑蒸餾設(shè)備大通量、高效率的要求達(dá)到相際間傳質(zhì)與傳熱的目的。當(dāng)用這些新型高效塔板改造現(xiàn)有的篩板塔或浮閥塔時，無論是從操作性能，還是從改造費用上都顯示出廣泛的應(yīng)用前景。因此我們可以從 塔板的性能：塔板效率、處理能力、操作彈性、壓降及抗堵性等幾方面來研究來提高精餾塔的性能，從而優(yōu)化塔設(shè)備，達(dá)到經(jīng)濟實用的目的。 乙酸的工業(yè)現(xiàn)狀 近年來，世界乙酸需求年平均增長率為 %，而我國年均增長率達(dá)到 10%左右。目前我國乙酸生產(chǎn)企業(yè)有 300 多家， 2020 年生產(chǎn)能力約達(dá) 250 萬 t/a。乙酸工業(yè)經(jīng)過幾十年的北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 發(fā)展，目前乙酸工業(yè)生產(chǎn)方法主要有乙醛氧化法，甲醇羰基氧化法，丁烷（輕油）液相氧化法，乙烯直接氧化法。 甲醇低壓液相碳化法由于原料低廉，操作條件緩和，乙酸產(chǎn)率高，質(zhì)量好且工藝簡單等優(yōu)點，是 近年來發(fā)展最快的方法，據(jù)統(tǒng)計，目前利用該工藝生產(chǎn)的裝置占世界總產(chǎn)能的60%以上，其次乙烯乙醛法約占 20%，輕烴氧化法約占 10%，其它方法約占 10%??3 。 工藝技術(shù)的比較與選擇 按原料路線，乙醛氧化法分為乙醇 乙醛氧化法，乙炔 乙醛氧化法，乙烯 乙醛氧化法。乙醇