【正文】 6 74 18 44 58 32 100 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 釜出液組分 表 35 四塔釜出液 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成（重量 %） g/mol kmol/h 摩爾 % 1 2 3 4 合計(jì) 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 硫叉二苯胺（ TDA） 100 86 74 18 100 表 36 尾氣 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成（重量 %） g/mol kmol/h 摩爾 % 1 乙醛（ Aed） 100 44 100 物性數(shù)據(jù)查找計(jì)算及匯總 （ 1） 數(shù)均分子量計(jì)算（按摩爾百分比） 進(jìn)料平均分子量 = MVAcVAc%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%+MAedAed%+MMe2COMe2CO%+MMeOH MeOH%=86%+74%+18%+44%+58%+32%= 餾出平均分子量=MVACVAc%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%+MAedAed%+MMe2COMe2CO%+MMeOHMeOH%=86%+74%+18%+44%+58%+32%= 釜液平均分子量=MVACVAC%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%=86+74+18= 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 （ 2） 汽化潛熱 Hi（按質(zhì) 量百分比） 查得如下表： 表 37組分汽化潛熱表 名稱 VAc HAc 甲醇 水 醋酸甲酯 乙醛 丁烯醛 汽化潛熱 Hi（ kJ/kg） 2253 400 進(jìn)料平均汽化潛熱 = HiVAcVAc%+Hi 甲醇 甲醇 %+Hi 水 水 %+Hi 醋酸甲酯 醋酸甲酯 %+Hi 乙醛 乙醛 % =%+%+2253%+%+% =餾出平均汽化潛熱 = HiVACVAc%+HiMeOACMeOAC%+HiH2OH2O%+HiAedAed%+HiMeOHMeOH% =%+%+2253%+%+% =釜液平均汽化潛熱 = HiVACVAC%+HiMeOACMeOAC%+HiH2OH2O% =%+%+2253% = （ 3） 比 熱（按質(zhì)量百分比） 查表得： 表 38組分比熱表 名稱 VAc HAc 甲醇 水 醋酸甲酯 乙醛 丙酮 比熱 c（ kJ/kg 86 % 精餾送出醋酸乙烯量 =6924kg/h 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇的 聚合轉(zhuǎn)化率為 50% 根據(jù)三塔加料中醋酸乙烯 %=精餾送出醋酸乙烯量 （假定收率 %） 聚合轉(zhuǎn)化率為 50% 三塔加料中醋酸乙烯的量 =6924247。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第三章 醋酸乙烯酯精餾 四 塔 (T204) 的工藝設(shè)計(jì) 精餾工序的物料衡算及操作條件的確定 基準(zhǔn)：年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇。塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱 ，設(shè)置再沸器。本設(shè)計(jì)采用常壓操作，原因有以下幾點(diǎn)： (1) 甲醇和醋酸乙烯在常壓下呈液態(tài)，不必采用加壓裝置。 工業(yè)生產(chǎn)中多應(yīng)用連續(xù)蒸餾，具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，塔頂冷凝年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 裝置采用全凝器以便準(zhǔn)確的控制回流比。 (6) 塔內(nèi)的滯留量要小。 (3) 流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消 耗，從而降低操作費(fèi)用。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方 。如前所述在蒸餾過程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。其次所 定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。除了積極開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域外．還應(yīng)該充分利用我國聚乙烯醇產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)比較便宜的優(yōu)勢，通過技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，積極擴(kuò)大出口，以規(guī)避市場風(fēng)險(xiǎn)，保證聚乙烯醇行業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 本次設(shè)計(jì)所針對(duì)的聚乙烯醇精餾塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，他所對(duì)應(yīng)的是 粗醋酸乙烯酯精制流程。生產(chǎn)工藝技術(shù)正在向低堿醇解方向發(fā)展但是，目前我國生產(chǎn)的聚乙烯醇品種仍然比較單一．大多數(shù)為普通粘度和醇解度的常規(guī)產(chǎn)品，主要用于建筑膠粘劑、低檔紡織漿料等領(lǐng)域，中、低聚合度和高聚合度的產(chǎn)品極少，低醇解度 (小于 80％ (摩爾比 ))及嵌段品種等高精細(xì)化和特種產(chǎn)品很少，主要依靠進(jìn)口來解決。反應(yīng) c 因反應(yīng)生成的醋酸甲酯和堿液濃度較低 ,反應(yīng)速度較慢 ,但隨體系含水 率升高 ,反應(yīng)加快。 1） 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 續(xù)表： 催化劑組成 鈀 /金 Zn（ Ac） 2/活性炭 Zn（ Ac） 2/活性炭 催化劑壽命 5～ 6個(gè)月 3個(gè)月 5～ 6個(gè)月 單程轉(zhuǎn)化率 /% 15～ 20 60～ 70 30～ 35 空時(shí)效率/r/(m3歐洲及朝鮮等國家以天然氣乙炔為主，我國也有套生產(chǎn)裝置采用該方法 [8]。但由于乙炔高堿法工藝路線產(chǎn)品能耗高、質(zhì)量差、成本高，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的雜 質(zhì)污染環(huán)境亦較為嚴(yán)重，缺乏市場競爭力，屬逐漸淘汰工藝。美國已完成了乙炔法向乙烯法的轉(zhuǎn)變，日本的乙烯法也占 70％以上，而中國的生產(chǎn)企業(yè)只有兩家為乙烯法 。目前，國際上生產(chǎn) 聚乙烯醇的路線以乙烯法為主導(dǎo)，其數(shù)量占總產(chǎn)能的 72％。聚乙烯醇市場雖然存在一定的不利因素，但聚乙烯醇市場的底部在反復(fù)的夯打之后已經(jīng)十分堅(jiān)實(shí)，在明年經(jīng)濟(jì)快速增長的促進(jìn)下，必然會(huì)走出一番靚麗行情。以下幾方面的有利條件將為市場提供有利的支持： (1)宏觀經(jīng)濟(jì)預(yù)期良好，支持市場穩(wěn)步上升。 近年來隨著我國展 ．對(duì)聚乙烯醇的需求量不斷增加。東南亞近年產(chǎn)品直接覆蓋中國內(nèi)地市場；而國內(nèi)多家聚乙烯醇生產(chǎn)裝置已經(jīng)正在進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)能 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 力，結(jié)果將會(huì)比原來的產(chǎn)能增加 1／ 3左右，這樣在需求未能放大的情況下，國內(nèi)市場將面臨較大的供應(yīng)壓力。近年來，通過對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行了改造和擴(kuò)建，國內(nèi)聚乙烯醇總 生產(chǎn)能力已達(dá) 440 kt目前世界涂料和粘合劑消耗聚乙烯醇的量占聚乙烯醇總消費(fèi)量的 60％一70％，是世界聚乙烯醇最主要的消費(fèi)市場。主要用于紡織行業(yè)經(jīng)紗漿料、織物整理劑、維尼 綸纖維原料；建筑裝潢行業(yè) 107膠、內(nèi)外墻涂料、粘合劑；化工行業(yè)用作聚合乳化劑、分散劑及聚乙烯醇縮甲醛、縮乙醛、縮丁醛樹脂；造紙行業(yè)用作紙品粘合劑；農(nóng)業(yè)方面用于土壤改良劑、農(nóng)藥粘附增效劑和聚乙烯醇薄膜；還可用于日用化妝品及高頻淬火劑等方面。 PVA 性能由其聚合度、黏度 和醇解度決定 ，隨著聚合度的提高 ，PVA 溶液的黏度 、黏著性 、成膜性 、剛性都相應(yīng)增大 ，但水溶性、漿膜的柔軟性變差，溶液的流動(dòng)性、浸潤性能也相應(yīng)降低。 它是近三十年來發(fā)展起來的高分子化合物，由于合成技術(shù)的不斷提高和價(jià)格的不斷下降，其用途日益廣泛，發(fā)展速度很快。Distillation columns 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生設(shè)計(jì) III 目錄 摘 要 ........................................................................................................I Abstract .................................................................................................. II 目錄 ....................................................................................................... III 第一章 聚乙烯醇的綜述 ........................................................................ 1 前言 ................................................................................................... 1 聚乙烯醇的性質(zhì)及用途 .................................................................... 1 聚乙烯醇市場前景 .......................................................................... 1 聚乙烯醇的生產(chǎn)工藝 ........................................................................ 6 生產(chǎn)方法 .............................................................................. 6 乙炔法生產(chǎn)原理 .................................................................... 8 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 ...................................................................... 12 第三章 醋酸乙烯酯精餾四塔 (T204) ................................................ 15 的工藝設(shè)計(jì) ........................................................................................... 15 精餾工序的物料衡算及操作條件的確定 ............................... 15 物性數(shù)據(jù)查找計(jì)算及匯總 ................................................. 17 精餾塔汽液負(fù)荷計(jì)算 ............................................................... 22 精餾四塔塔板數(shù)的確定 ............................................................ 26 塔徑的初步設(shè)計(jì) ................................................................. 29 溢流堰及降液管的設(shè)計(jì) ...................................................... 31 弓形降液管的寬度和橫截面 ................................................. 34 降液管底隙高度 .................................................................. 35 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) IV 篩孔的設(shè)計(jì) ........................................................................ 36 篩板塔的流體力學(xué)的計(jì)算 .................................................... 37 塔附件 的工藝設(shè)計(jì)及選型 ...................................................... 42 工藝接管 ............................................................................ 42 法蘭 ................................................................................... 44 筒體和封頭 ..................................................