【正文】 232T0301脫水塔14521600203T0401乙酸乙烯酯精制塔682049220040 脫水塔（T0301）計(jì)算和校核 類型：規(guī)整填料塔（設(shè)計(jì)需要） 類型：規(guī)整填料塔。(5) 塔底至重沸器連接管管徑dL取接管內(nèi)流速uw=，連接管的液相流量Lw=315m3/h。(1) 塔頂蒸汽出口管徑dv (51)參考《化工原理課程設(shè)計(jì)》表35 蒸氣導(dǎo)管中的常用蒸汽速度，取蒸汽流速為35m/s，塔頂蒸汽量為1732m3/h，考慮到生產(chǎn)中操作回流比的變動(dòng)，Vs取值較大些，為470m3/h，由公式(51)得dv=4**35*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱直徑Dg=150mm,接管外徑厚度δ=1596接管伸出長(zhǎng)度200mm，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑(D)300mm，補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑（d）163mm。（3）人孔和手孔的選擇 由于本塔的直徑大于800mm，故采用人孔。操作點(diǎn)、操作上限點(diǎn)、操作下限點(diǎn)均處于液相上限線、液相下線線、漏液線和液泛線之間比較合適的位置，塔設(shè)備的操作彈性較大。（4）溢流裝置設(shè)計(jì)溢流堰選用平口堰，降液管選用斜式降液管。所以本塔選用，浮閥塔。其它塔設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)本章結(jié)尾處表格。壁厚δ為反應(yīng)器的厚度20mm，則這邊高度為ho=150mm。表52 進(jìn)出反應(yīng)器物料表組分進(jìn)料（kmol/hr）出料(kmol/hr)選擇性C2H41450O2180C2H4O2600C4H6O20%H2O0CO2550 主體設(shè)備的設(shè)計(jì)由于aspen選型中使用平推流反應(yīng)器，在實(shí)際工業(yè)實(shí)施使用固定床列管式反應(yīng)器，這樣與原先模擬得到的數(shù)據(jù)最接近。反應(yīng)器選擇RPlug反應(yīng)器，即平推流反應(yīng)器。引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，亦應(yīng)反復(fù)對(duì)比報(bào)價(jià)，考察設(shè)備性能，并易于被國(guó)內(nèi)消化吸收改進(jìn)利用，避免盲目性。（2）先進(jìn)性 要求設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率要盡可能達(dá)到先進(jìn)水平。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備工藝設(shè)計(jì)師根據(jù)工藝條件，通過(guò)工藝計(jì)算，提出類型、材料、尺寸和其他一些要求。參考文獻(xiàn)[1] 顏藝倩. .[2] 曾禮箐，乙烯法合成乙酸乙烯酯固定床列管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)[3] 陳聲宗，化工設(shè)計(jì)第二版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008第5章 設(shè)備選型 設(shè)備工藝設(shè)計(jì)概述一般情況下,化工設(shè)備從總體上考慮可以大體分為兩類,一類通常是被稱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)或定型設(shè)備,這些都是成批成系列生產(chǎn)的設(shè)備,可以到經(jīng)銷商那里購(gòu)買；另外一類則被稱為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或非定型設(shè)備，很多這些都是化工過(guò)程中必需要專門設(shè)計(jì)的特殊設(shè)備,不僅生產(chǎn)較少,而且設(shè)計(jì)業(yè)較復(fù)雜。因此在具體設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)時(shí)候，可以從兩方面出發(fā)：一是物流信息的確定，求出整個(gè)系統(tǒng)的所有涉及到加熱冷凝的物流信息；二是考慮到具體物流的熱集成能力以及其他性質(zhì)情況（包括位置等因素），在滿足換熱匹配的要求上進(jìn)行換熱設(shè)計(jì)。圖46 原料氣壓縮機(jī)C0101物流示意圖表46 原料氣壓縮機(jī)C0101能量衡算表項(xiàng)目C0101輸入物流輸出物流23溫度C能量KJ/hr合計(jì)KJ/hr凈負(fù)荷輸出輸入 全裝置的能量衡算表47 全裝置的能量衡算表設(shè)備能量KJ/hr設(shè)備能量KJ/hr輸入物流能量KJ/hr輸出物流能量KJ/hrE0101T0201ETHENE5E0102T0301OXYGEN7E0103T0401CO210續(xù)表47設(shè)備能量KJ/hr設(shè)備能量KJ/hr輸入物流能量KJ/hr輸出物流能量KJ/hrR0101　ACETIC13　　　　　14小計(jì)合計(jì)凈負(fù)荷輸出輸入 熱量合理利用方案及換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化為了充分利用該工藝過(guò)程的能量，降低公用工程消耗，需進(jìn)行用能的綜合分析。 主要設(shè)備的熱量衡算 反應(yīng)器R0101能量衡算 反應(yīng)器的能量衡算如表41所示。 (41)其中∑Qin——表示輸入設(shè)備熱量的總和 ∑Qout ——表示輸出設(shè)備熱量的總和 ∑Q1 ——表示損失熱量的總對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)： Q+W=∑Hout∑Hin 229。通過(guò)計(jì)算，可以找出反應(yīng)與分離設(shè)備所需的能量供應(yīng)，確定加熱劑和冷卻劑的用量。經(jīng)分析，可能的原因有： （1）在模擬導(dǎo)出數(shù)據(jù)過(guò)程中，出現(xiàn)約分導(dǎo)致誤差。 主要設(shè)備的物料衡算 反應(yīng)器R0101的物料衡算 反應(yīng)器的物料衡算如表31a、31b所示。通過(guò)計(jì)算，從中找出主副產(chǎn)品的生成量，廢物的排出量，確定原材料的消耗與定額，確定各物流的流量、組成和狀態(tài)，確定每一設(shè)備內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)換與能量傳遞的速度。溫度升高，反應(yīng)的速率增加，但反應(yīng)的選擇性下降，收率也會(huì)下降，權(quán)衡以上兩方面，控制反應(yīng)溫度為150℃圖21 乙酸乙烯酯生產(chǎn)溫度對(duì)選擇性和時(shí)空收率的影響 由圖22可以看出反應(yīng)壓力對(duì)產(chǎn)物生成的影響，有反應(yīng)方程式可以看出，壓力增加，反應(yīng)速率會(huì)增大，選擇性和收率都會(huì)增加，但是壓力過(guò)大，能耗大，對(duì)設(shè)備要求高，安全系數(shù)也會(huì)下降。由于反應(yīng)放熱，少量的CO2存在，有利于反應(yīng)的排出，同時(shí)可抑制乙烯的氧化深度，故生成的CO2留在循環(huán)氣中不斷的循環(huán)。沸騰床反應(yīng)器的特點(diǎn)是技術(shù)成熟，操作安全穩(wěn)定。目前世界上2/3 的聚乙烯醇生產(chǎn)裝置采用石油乙烯法原料路線，占據(jù)聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù)的主導(dǎo)地位。但因?yàn)樵摲磻?yīng)的生產(chǎn)成本太高和安全問(wèn)題，使該反應(yīng)現(xiàn)在很少使用。主要反應(yīng)方程式為： C2H4 + CH3COOH+ →C2H3OOCCH3 +H2O副反應(yīng)：C2H4 + 3O2→2CO2 + 2H2O （2）天然氣乙炔法 以天然氣為原料，部分氧化裂解制得乙炔，采用固定床反應(yīng)器氣相催化合成醋酸乙烯的天然氣乙炔法，是由法國(guó)羅納⑤ 勞動(dòng)就業(yè)與化工生產(chǎn)自動(dòng)化水平的關(guān)系。在工藝流程設(shè)計(jì)中，應(yīng)從以下著重考慮：① 國(guó)內(nèi)人民的消費(fèi)水平以及各種化工產(chǎn)品的消費(fèi)趨勢(shì)。(2) 可靠性。對(duì)本設(shè)計(jì)產(chǎn)品具體要求見(jiàn)表21。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。在427℃時(shí)自燃，％。 存在問(wèn)題及建議在醋酸氧化法生產(chǎn)乙酸乙烯酯的過(guò)程中，由于乙烯具有較高的活性在反應(yīng)過(guò)程中，應(yīng)該注意原料和其他管道中乙烯的濃度。 車間的綠化設(shè)計(jì)根據(jù)車間的總圖布置、生產(chǎn)特點(diǎn)、消防安全、環(huán)境特征，以及當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r、氣候條件、植物習(xí)性等因素綜合考慮，合理布置和選擇綠化植物。 （3）工藝裝置、壓力氣體的放空選用適用于該種氣體特性的放空消音器. （4）管道設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)閥的選型考慮防止振動(dòng)和噪聲，避免截面突變；管道與強(qiáng)烈振動(dòng)的設(shè)備連接處選用柔性接頭；對(duì)輻射強(qiáng)、有噪聲的管道，應(yīng)采取隔聲，消聲措施?？傮w上來(lái)看，本廠的廢氣排放極少。（6）加強(qiáng)生產(chǎn)管理，減少原材料和動(dòng)力消耗。（3）加快高效水穩(wěn)劑的研制及應(yīng)用。重復(fù)利用冷凝水，減少熱損失成為節(jié)能的主要任務(wù)。因此甲醇生產(chǎn)廠址遠(yuǎn)離居民區(qū)的郊區(qū)，并且選擇在下風(fēng)口和河流的下游，以防使居民中毒，危害居民的身體健康。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。廠址的選擇一般遵循以下原則：（1） 廠址的地區(qū)布局應(yīng)符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、國(guó)土開發(fā)管理的相關(guān)規(guī)定；（2） 廠區(qū)的自然條件要符合建設(shè)要求；（3） 廠址選擇應(yīng)按照指向原理，根據(jù)材料、市場(chǎng)、能源、技術(shù)、勞動(dòng)力等生產(chǎn)要素的限度區(qū)位來(lái)綜合分析確定；（4） 廠址選擇要考慮交通運(yùn)輸和通訊設(shè)施條件；（5） 便于利用現(xiàn)有生活福利社設(shè)施、衛(wèi)生醫(yī)療設(shè)施、文化教育和商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)等設(shè)施；（6） 要注意保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡。由于反應(yīng)放熱，少量的CO2存在，有利于反應(yīng)的排出，同時(shí)可抑制乙烯的氧化深度，故生成的CO2留在循環(huán)氣中不斷的循環(huán)。本設(shè)計(jì)工藝是石油乙烯法。 建設(shè)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模：11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯整套生產(chǎn)裝置，包括廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)輔助區(qū)。工藝設(shè)計(jì)是化工廠設(shè)計(jì)的核心，決定了整個(gè)化工設(shè)計(jì)的概貌。采用最合適的設(shè)備類型，提高產(chǎn)品的收率和純度，增大經(jīng)濟(jì)效益。其次我國(guó)醋酸乙烯裝置規(guī)模偏小,國(guó)外一般都在10萬(wàn)t/a以上,加拿大1985年己建成了36萬(wàn)t/ a 的裝置,差距很大。我國(guó)有醋酸乙烯生產(chǎn)裝置16套,其中乙烯法僅有2套,年產(chǎn)22萬(wàn)噸,%。我國(guó)自1965年北京有機(jī)化工廠從日本引進(jìn)電石乙炔法生產(chǎn)醋酸乙烯技術(shù)以來(lái),依靠自己的力量先后建設(shè)了10套萬(wàn)噸級(jí)維綸廠。加之下游用途越來(lái)越廣泛，市場(chǎng)需求量繼續(xù)擴(kuò)大。11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置工藝設(shè)計(jì)目錄第1章 總論 1 項(xiàng)目概況 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 2 設(shè)計(jì)原則 2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)原則 2 塔設(shè)備設(shè)計(jì)原則 2 建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 3 建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 3 3 建設(shè)規(guī)模 3 產(chǎn)品方案 4 廠址選擇 4 能量利用及環(huán)境保護(hù) 5 節(jié)能措施 5 主要污染物 6 環(huán)保措施 6 存在問(wèn)題及建議 8參考文獻(xiàn) 8第2章 工藝流程設(shè)計(jì) 9 生產(chǎn)方案選擇 9 產(chǎn)品性質(zhì)及規(guī)格標(biāo)準(zhǔn) 9 原料路線確定原則和依據(jù) 9 工藝技術(shù)方案比較和選擇依據(jù) 10 操作條件的確定 11 工藝流程設(shè)計(jì) 13 反應(yīng)原理 13 裝置工藝原則流程圖 13 工藝流程簡(jiǎn)述 13參考文獻(xiàn) 14第3章 物料衡算 15 物料衡算及全流程模擬概述 15 主要設(shè)備的物料衡算 15 反應(yīng)器R0101的物料衡算 15 17 19 20 22 23 操作條件匯總 25 全裝置工藝物料平衡圖設(shè)計(jì)及繪制（PID繪制詳見(jiàn)附錄） 26 物料衡算結(jié)果及小結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27第4章 熱量衡算 28 熱量衡算概述 28 主要設(shè)備的熱量衡算 29 反應(yīng)器R0101能量衡算 29 脫氧罐V0201能量衡算 30 脫乙酸塔T0201能量衡算 31 32 33 34 全裝置的能量衡算 34 熱量合理利用方案及換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 35 各換熱器熱負(fù)荷及介質(zhì)用量匯總 35 全裝置熱量平衡圖設(shè)計(jì)及繪制（附圖12） 36 熱量衡算匯總及小結(jié) 36參考文獻(xiàn) 36第5章 設(shè)備選型 37 設(shè)備工藝設(shè)計(jì)概述 37 反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 38 概述 38 主體設(shè)備的設(shè)計(jì) 39 精餾塔的設(shè)計(jì) 42 概述 42 42 42 塔高的計(jì)算 48 48 49 脫水塔（T0301）計(jì)算和校核 52 52 52 54 換熱器的計(jì)算及選型 54 54（E0102）的計(jì)算及選型 54（E0401）的計(jì)算及選型 55（E0201）的計(jì)算及選型 56（E0103）的計(jì)算及選型 58 機(jī)泵的計(jì)算及設(shè)計(jì) 60（P0204）設(shè)計(jì) 60（P0306）設(shè)計(jì) 61 64 脫氧罐（V0201）的設(shè)計(jì) 64（V0202）設(shè)計(jì) 65（V0501）設(shè)計(jì) 66參考文獻(xiàn) 67第6章 原材料、動(dòng)力消耗定額及消耗量 68第7章 自動(dòng)控制 69 典型設(shè)備自控方案概述 69 反應(yīng)器的自控 69 精餾塔的自控 69 精餾塔塔頂部分控制方案 70 精餾塔塔底部分控制方案 71 換熱器的自控 72 容器的自控 73 機(jī)泵的自控 74 全裝置PID設(shè)計(jì)及繪制（見(jiàn)附錄附圖16） 74參考文獻(xiàn) 74第8章 車間及設(shè)備布置依據(jù) 75 設(shè)計(jì)依據(jù) 75 設(shè)計(jì)范圍 75 車間平面布置方案 75 車間平面布置圖的設(shè)計(jì)及繪制(見(jiàn)附錄附圖11) 76 設(shè)備布置原則 76 典型設(shè)備布置方案 76 塔設(shè)備的布置 76 換熱器的布置 76 泵的布置 76 罐的布置 77 反應(yīng)器的布置 77 設(shè)備平立面布置圖設(shè)計(jì)及繪制（見(jiàn)附錄1013） 77參考文獻(xiàn) 77第9章 管道布置設(shè)計(jì) 78 管道布置設(shè)計(jì)依據(jù) 78 管道布置設(shè)計(jì)范圍 78 管道布置原則 78 管道布置方案 78 容器的管道布置 78 換熱器的管道布置 78 管道布置圖平立面設(shè)計(jì)及繪制（附圖1516） 79參考文獻(xiàn) 79第10章 設(shè)計(jì)總結(jié) 80 本次設(shè)計(jì)的總結(jié) 80 本次設(shè)計(jì)的缺陷 80 對(duì)教學(xué)的意見(jiàn)和建議 81附錄 82附圖1 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置原則流程圖（A0501） 82附圖2 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PFD圖(B051) 82附圖3 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PFD圖(B052) 82附圖4 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PID圖(C051) 82附圖5 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PID圖(C052) 82附圖6 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PID圖(C053) 82附圖7 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PID圖(C054) 82附圖8 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PID圖(C055) 82附圖9 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置PID圖(C056) 82附圖10 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置設(shè)備平面圖(D051) 82附圖11 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置設(shè)備平面圖(D052) 82附圖12 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置設(shè)備立面圖(D053) 82附圖13 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置設(shè)備立面圖(D054) 82附圖14 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯裝置車間平面圖(E052) 82附圖15 11萬(wàn)噸/年乙酸乙烯酯