【正文】 S， max/(m3/s) 操作彈性 0. 15 0. 1 0. 07 1. 39 10 1. 45 2. 47 4. 20 1. 04 4. 038 27 第六章 板式塔的結(jié)構(gòu) 接管 進(jìn)料管 進(jìn) 料 管 的 結(jié) 構(gòu) 類 型 很 多 ， 有 直 管 進(jìn) 料 管 ， 彎 管 進(jìn) 料 管 ， T 進(jìn) 料 管 。??????????cb ? ? 32339。 hl=hW+hOW 由此可得 φ(HT)+( φβ1) hOW=(β+1) hOW+ hc+hd+hσ 忽略 hσ，把 hOW 與 LS； hd 與 LS； hC與 VS的關(guān)系式代入得 a`VS2=b`c`LS2d`LS32 式中 ? ? ?????????LVcAa ??20039。 液沫夾帶 ????????????fTaLv hHue ? 其中 μa=； Hf=== ev= 36 ?????? ???? ?? = /kg氣 (＜ /kg氣 ) 故液沫夾帶量在允許范圍內(nèi) 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 由 μ0min= mi n020mi n, 4 nudVs ??=13604= 由 此可以作出水平漏液線 1(與液體流量無關(guān) ) 液沫夾帶線 以 ev= /kg氣為限，求得 SS LV ~ 關(guān)系如下 : ????????????fTav hH ueL?；8 4 7 SSfT Sa VVAA Vu ????? hf==(hW+hOW)；已知 hW= hOW= 323232 6 0 011 0 0 0 0 Sswh LlllE ?????????????????? hf= ?????? ? Sl=+ HThf= 32Sl = LS32 24 所以 eV=3236?????????????????? ?????SSlV= 整理后得 VS= ,列表計(jì)算如下： LS/(m3/s) 0. 005 0. 010 0. 020 0. 030 VS/(m3/s) 液沫夾帶線 2 可根據(jù)上表數(shù)據(jù)作出。Wd=== 檢驗(yàn)液體在降液管中停留時(shí)間 θ=hTfL HA3600 = ? ?? =＞ 5s；由此判斷降液管設(shè)計(jì)合理。S 由此解得 ET=()= 塔的有效高度 Z= ???????? ?1TTEN HT 其中： NT—塔內(nèi)所需理論板層數(shù) HT—塔板間距 m(取 HT=) 則 Z= ?????? ?= 22m。 塔內(nèi)壓力設(shè)為常壓 P=101. 3kpa，水和醋酸的安托尼常數(shù)見表 51。 C=++++ C= kJ/kgK，循環(huán)量 Wkg/h， Δt=313－ 298=15K，則 W= ? = 冷卻用水量 設(shè)定水的進(jìn)口溫度為 298K，出口溫度為 318K， Δt=26K，則需用水量 Wˊ= ? = t/h Q損 =Q入 1%== kJ/h 16 安全系數(shù) α取 ，則 水用量 =Wˊ= t/h或者 m3/h 表 48 熱量衡算結(jié)果 輸入 輸出 項(xiàng)目 kJ/h 項(xiàng)目 kJ/h 氧化液 輸入熱 0 氧化液 熱損 循環(huán)液移走 (差值 ) 總計(jì) 精餾段熱量衡算 表 49 精餾塔物料衡算結(jié)果 進(jìn)料 出料 含量 (%) 質(zhì)量 (kg) 含量 (%) 質(zhì)量 (kg) 氧化液 醋 酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 18 餾出液 醋酸 水 甲酸 釜?dú)堃? 醋酸 水 甲酸 乙醛 三聚乙醛 3 18 總計(jì) M 餾出液 = M 釜?dú)堃?= 4 . 醋酸 回收塔冷凝器熱量衡算 F,xF,IF V, IVD D, xD,ILD L, xD,ILD L`Ilmw QC V`Ivw W, xW,ILW QB 17 圖 41 精餾段熱量衡算 對(duì)圖 41全凝器做熱量衡算，以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，忽略熱量損失，則 QC=VIVD(LILD+DILD)；其中 V=L+D=(R+1)D， 代入上式整理得 QC=VIVD(LILD+DILD) = (R+1)D (IVDILD) 式中： QC=全凝器的熱負(fù)荷 (kJ/h)； IVD=塔頂上升蒸汽的焓 (kJ/kmol)； ILD=塔頂餾出液的焓 (kJ/kmol)。 表 46熱量衡算結(jié)果 輸入 輸出 項(xiàng)目 kJ/h 項(xiàng)目 kJ/h 工業(yè)氧 工業(yè)氮 工業(yè)乙醛 催化液 反應(yīng)熱 0 0 － 0 103 氧化液 塔頂排出氣體 熱損 循環(huán)液移走 (差值 ) 總計(jì) 103 103 氧化液循環(huán)量及冷卻水用量 (1) 氧化液循環(huán)量 氧化液的平均熱容 ：C=+++++ 15 27= kJ/kgK (1) － － － － (1) － － 注： (1)按 CP(固 )=C F 精餾塔 W D 圖 33 精餾塔 1 進(jìn)出物料圖 10 列衡算式如下： F=X+Y 3%F=%X+65%Y 解得 X= kg/h ； Y= kg/h 整理以上數(shù)據(jù)得到總物料衡算結(jié)果：見表 36： 表 36 總物料衡算結(jié)果 進(jìn)料 出料 名稱 質(zhì)量 (kg) 名稱 質(zhì)量 (kg) 乙醛 乙醛 醋酸 水 三聚乙醛 17910 18 54 18 放空 廢氣 二氧化碳 氮?dú)? 氧氣 乙醛 工業(yè) 氧氣 氧氣 氮?dú)? 催化劑殘液 粗醋酸 成品醋酸 工業(yè) 氮?dú)? 氮?dú)? 氧氣 其它副產(chǎn)物產(chǎn)量 催化劑 醋酸 水 醋酸錳 總計(jì) kg 回收塔 F 圖 34 回收塔進(jìn)出物料圖 副產(chǎn)物 X 粗醋酸 Y 11 第四章 熱量衡算 氧化塔熱量衡算 設(shè)計(jì)條件為：每小時(shí)接料工業(yè)乙醛 18000kg，選擇年工作時(shí)間 8000h，年產(chǎn)工業(yè)醋酸 18104噸。 精餾塔進(jìn)出物料圖見圖 33。氧氣：+= kg；二氧化碳： kg 醋酸： ++18000= kg 整理以上數(shù)據(jù)，得出氧化塔物料衡算結(jié)果，見表 34。 表 31 氧化塔各項(xiàng)進(jìn)料的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成 原料乙醛 %(質(zhì)量 ) 工業(yè)氧 %(質(zhì)量 ) 工業(yè)氮 %(質(zhì)量 ) 催化劑溶液 %(質(zhì)量 ) 乙醛 氧氣 98 氮?dú)? 97 醋酸 60 醋酸 氮?dú)? 2 氧氣 3 醋酸錳 10 水 水 30 三聚乙醛 (1) 在 氧 化 過 程 中 的 已 知 條 件 [ 1 3 ,1 4 ] ： 18000kg/h， 乙 醛 轉(zhuǎn) 化 率 為 %， 氧 的 利 用 率 為 % 業(yè) 氮 自 氧 化 塔 塔 頂 補(bǔ) 充 使 其 濃 度 達(dá) 到 45 %； 轉(zhuǎn) 化 的 乙 醛 在 氣 液 相 中 的 分 配 率 ( 體 積 % ) ：氣 相 34%；液 相 66% 定 催 化 劑 中 醋 酸 錳 用 量 為 氧 化 塔 進(jìn) 料 乙 醛 重 量 的 % 醛 的 總 轉(zhuǎn) 化 率、主 反 應(yīng) 及 各 副 反 應(yīng) 的 轉(zhuǎn) 化 率 分 配 ： 主反應(yīng)： ① CH3CHO+21 O2 → CH 3COOH (96%) 副反應(yīng)： ② 3CH3CHO+3O2 → HCOOH+2CH 3COOH+CO2+H2O ( 4%) (2) 氧 化 塔 物 料 衡 算 圖 見 圖 3 – 1 。 工藝流程圖如圖 21 所示。 托 普 索 法 以 單 一 天 然 氣 或 煤 為 原 料 。 C2H5OH + O2 →CH 3COOH + H2O 3 乙醛氧化法 乙 醛 可 以 通 過 氧 化 丁 烷 或 輕 石 腦 油 制 得 [ 8 ]， 或 者 通 過 乙 烯 水 合 后 生 成 。 有氧發(fā)酵 在 氧 氣 充 足 的 情 況 下 ， 醋 酸 桿 菌 能 夠 從 含 有 酒 精 的食 物 中 生 產(chǎn) 出 乙 酸 。 2 0 0 9 年 ， 統(tǒng) 計(jì) 表 明 我 國 采 用 甲 醇 羰 基 合 成 法 生 產(chǎn) 的 醋 酸 占 醋 酸 總 產(chǎn) 量 的 8 2 . 6 % 。因 為 鋁 在 空 氣 中 表 面 會(huì) 形 成 氧 化 鋁 保 護(hù) 層 ， 所 以 鋁 制 容 器 能 用 來 運(yùn) 輸 乙 酸 。 易 溶 于 水 、 乙 醇 、 乙 醚 和 四 氯 化 碳 。 在 食 品 添 加 劑 列 表 E 2 6 0 中 ，乙 酸 是 規(guī) 定 的 一 種 酸 度 調(diào) 節(jié) 劑 。設(shè)計(jì)重點(diǎn)對(duì)氧化、精餾工段進(jìn)行了詳細(xì)的物料衡算和 熱 量衡算， 同時(shí)對(duì) 主要設(shè)備 進(jìn)行了 計(jì)算和選型，繪制 了 工藝流程圖和主要設(shè)備裝配圖。 2020屆畢業(yè)生 畢業(yè)論文 題 目 : 年產(chǎn) 18 萬噸醋酸生產(chǎn)裝置初步設(shè)計(jì) 院系名稱： 化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 化工 0803 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 2020 年 5 月 18 日 II 摘要 醋酸是一種用途廣泛的基本有機(jī)產(chǎn)品。本設(shè)計(jì) 介紹 了醋酸的性質(zhì)、用途 、 工業(yè)現(xiàn)狀 以及 各種 醋酸 生產(chǎn)方法 ， 對(duì) 乙醛氧化 工藝流程做了闡述。 工 業(yè) 方 面 ， 它 被 用 于 制 造 聚 對(duì) 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 ， 醋 酸 纖 維 素 和聚 乙 酸 乙 烯 酯。 純 乙 酸 在 1 6 . 6 ℃ 以 下 時(shí) 能 結(jié) 成 冰 狀 的 固 體 ，所 以 常 稱 為 冰 醋 酸 [ 3 ] 。 對(duì) 于 許 多 金 屬 ，乙 酸 是 有 腐 蝕 性 的 ， 例 如 鐵 、 鎂 和 鋅 ， 反 應(yīng) 生 成氫 氣 和 金 屬 乙 酸 鹽 。 世 界 兩 大 醋 酸 生 產(chǎn) 商 C l e a n e s e 和 英 國 B P 公 司 控 制 了 全 球 的 醋 酸 生 產(chǎn) 2 [ 5 ] ， 兩者 合 計(jì) 生 產(chǎn) 能 力 已 達(dá) 到 4 . 3 8 4 M t / a ， 約 占 全 球 總 生 產(chǎn) 能 力 的 4 0 % 以 上 。 細(xì)菌發(fā)酵 生 物 合 成 法 ，即 利 用 細(xì) 菌 發(fā) 酵 ，由 此 而