【正文】 ???? ? 121 ?? 提餾段 39。239。 (2)恒摩爾溢流 假定在精餾塔的精餾段內(nèi)，由每層板下降的液相摩爾流率都相等，在提餾段也是如此。39。 同樣，精餾段和提餾段的液相摩爾流率不一定相等。 ????????? FD WDFD WF xx xxqxx xxRR 提餾段操作線方程 39。選取時應(yīng)考慮塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、操作彈性及塔的安裝檢修等因素。所以在選取板間距時，要根據(jù)各種不同情況予以考慮。 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 化工生產(chǎn)中常用板間距為： 200， 250， 300， 350， 400， 450， 500， 600， 700，800mm。1 ?? 橫坐標(biāo)數(shù)值： 2/132/1 ????????????????????VLSSVL ?? 取板間距： mHT 39。 ???? 查圖可知： 39。 ?????????????????? ?CC,則muVDsmuusmCuSVVL1 4 6 8 8 7 0 7 8 /6 8 4 /1 4 9 7 9 7 2 60 6 239。39。m a x????????????????? 圓整： mD ? 橫截面積 : 2239。 wslL 圖 35液流收縮系數(shù)計(jì)算圖 (1)精餾段： , 360 010457 3 ??????DllL ww s，查圖得 ?E ， 堰上液層高度對塔板的操作 性能有很大的影響。 ????? ?DllL ww s，查圖得 39。 ??? 取內(nèi)、外堰高 mhw 39。 ????? 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 弓形降液管的寬度和橫截面 圖 37 弓形降液管的參數(shù)圖 由 ?Dlw 在弓形降液管的參數(shù)圖中查得 12 ,07 ??DWAA dTf，則 mA f ??? , mW d ??? 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時間： (1)精餾段： sLHA S Tf 3 ????? ?? (2)提餾段： sLHA S Tf 339。降液管底隙高度 0h 應(yīng)低于出口堰高度wh ，才能保證降液管底端有良好的液封，一般應(yīng)不低于 6mm。 取降液管底隙高度 mh 39。0h 時的速度 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 36 smsmhl Lw s /339。39。 ????VaSa AVF ?,查圖得 39。39。 ???????me V 00 67 00 39。 ??? ??? ?? (4)氣體通過每層塔板液柱高度 ph 可按下式計(jì)算： ?hhhh lcp ??? ○ 1 精餾段： mh p ???? 精餾段總壓降 mp ???? 液柱 ○ 2 提餾段： mh p 39。39。 ??????????????? (2)濕板壓降 lh )( owwl hhh ?? ? 式中 ? — 塔板上液層充氣系 數(shù)，可由 充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 查出，其橫坐標(biāo)VaSVaa AVuF ?? ?? 圖 39 充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 ○ 1 精餾段： 3 7 4 4 9 ???? VaSa AVF ?，查圖得 ?? ，則 mhhh owwl 0 3 3 7 )0 0 4 ()( ?????? ? ○ 2 提餾段： 39。 ??? ??? 符合工藝要求 。039。在設(shè)計(jì)中，塔徑較小時可取 0h 為 25 30mm ，塔徑較大時可取 0h 為 40mm 左右，最大可達(dá) 150mm 。 降液管底隙高度 降液管底隙高度 0h 是指降液管底邊與塔板間的距離。039。 ????????? ????? ? 前假設(shè) mhL 39。一般設(shè)計(jì)時不宜大于 60～ 70mm，超過此值時可改用雙溢流形式。2 ?? 溢流堰及降液管的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選擇單溢流的弓形降液管。39。39。39。 ? ，則 mhH LT 39。例如在塔體人孔處，應(yīng)留有足夠的工作空間，其值不應(yīng)小于 600mm。板間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)根關(guān)系，應(yīng)根據(jù)實(shí) .情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)權(quán)衡，反復(fù) .整，已做出最佳選。高的空塔氣速，對塔板效率、操作彈性及安裝檢修有利；但板間距增大后，會增加塔身總高度，金屬消耗量，塔基、支座等的負(fù)荷，從而導(dǎo)致全塔造價增加。 139。 已知精餾塔的條件 Fx =%, Dx =64%， Wx =%， q =， R =10 相對揮發(fā)度年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 ?? 相平衡方程yyyyx )1( ????? ?? 精餾段操作線方程 11 ???? RxxRRy D 0 5 ?? x 塔釜汽相回流比 39。1 LLLLL nn ????? ??? 式中 L──精餾段內(nèi)液體的摩爾流量， kmol/h； 39。39。V ──提餾段每板的汽相摩爾流率， kmol／ h。 139。 對圖 102l 中的虛線圖作總物料衡算，可得 DLV nn ???1 易揮發(fā)組分的物料衡算方程為 Dnnnn DxxLyV ???? 11 或 Dnnnnn xDL DxDL Ly ????? 1 式中 nx ──離開 n 板液相中輕組分的摩爾分率； 1?ny ──離開 n+1 板氣相中輕組分的摩爾分率； nL ──離開 n 板液相摩爾流率， kmol/h； 1?nV ──離開 n+1 板汽相摩爾流率， kmol/h。1 ?? ??????? ?? 其中， F — 進(jìn)料流量 。39。? ∴iSHQV?39。 )( (33) TCVVHQ iV 39。39?！? 汽化潛熱 kJ/kg 汽相重度 kg/m3 液相重度 kg/m3 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 表面張力 dyn/cm 粘度 cp 精餾塔汽液負(fù)荷計(jì)算 因?yàn)樗蟹肿悠瘽摕岵坏?，所以不能用恒分子流的方法?jì)算氣液負(fù)荷?！? 釜液平均比熱 = CiVACVAC%+CiMeOACMeOAC%+CiH2OH2O% =%+%+% = %= 表 32 三塔餾出液 序號 名稱 公斤 /時 組成（重量 %） 1 2 3 4 5 6 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 乙醛（ Aed） 丙酮（ Me2CO) 甲醇（ MeOH） 四塔的進(jìn)料為三塔的餾出液，則四塔進(jìn)料可知 表 33 四塔進(jìn)料 序號 名稱 公斤 /時 組成（重量 %） g/mol kmol/h 摩爾 % 1 2 3 4 5 6 7 合計(jì) 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 乙醛（ Aed） 丙酮（ Me2CO) 甲醇（ MeOH） 硫叉二苯胺（ TDA） 100 86 74 18 44 58 32 100 四塔餾出液中丙酮量與進(jìn)料丙酮量不變，則 餾出液量 247。 44=精餾送出醋酸乙烯量247。 工 藝流程 圖 見附錄。 附屬設(shè)備 的選擇 本設(shè)計(jì)選擇用冷卻水冷卻，采用 冷 凝器。 操作壓力的選擇 精餾操作有常壓，加壓和減壓。 裝置流程的確定 精餾裝置包括精餾塔，原料預(yù)熱器，再沸器，冷凝器等裝備，熱量自塔底輸入， 物料在塔中多次部分被汽化和冷凝進(jìn)行精餾操作，由冷凝器中冷卻介質(zhì)將熱量帶走。 (5) 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。 (2) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。 降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。 （ 2） 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)： (1)滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ，我國聚乙烯醇及 其下游產(chǎn)品的出口已有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢在擴(kuò)大聚乙烯醇的生產(chǎn)規(guī)模和開發(fā)生產(chǎn)高精細(xì)化、特種產(chǎn)品聚乙烯醇品種的項(xiàng)目勢在必行 。 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 電石水乙炔醋酸催化劑粗醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯A I B N甲醇精餾聚醋酸乙烯酯聚乙烯醇醇解 N a O H甲醇溶液 圖 15 聚乙烯醇的工藝流程圖 【 13】 小結(jié) ，我國聚乙烯醇的生產(chǎn)基本上能夠滿足國內(nèi)實(shí)際需求。反應(yīng) b和反應(yīng) c是副反應(yīng) ,其中反應(yīng) b 屬于水解反應(yīng) ,只在體系有水的情況下發(fā)生 ,而且隨著體系含水量的增加而加快。 1） 乙炔：醋酸 =1：（ 3177。在天然氣、煤和電力豐富的地區(qū)，天然氣乙炔法仍具有生命力。 電石乙炔合成法 電石乙炔合成法，最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其工藝特點(diǎn)是操作比較簡單、產(chǎn)率高、副產(chǎn)物易于分離，因而國內(nèi)至今仍有 1O 家工廠沿用此法生產(chǎn)，且大部分應(yīng)用高堿法生產(chǎn)聚乙烯醇。目前，國際上生產(chǎn)聚乙烯醇的工藝路線以乙烯法占主導(dǎo)地位，其數(shù)量約占總生產(chǎn)能力的 72％。 70年代以后，由于石油化工迅速發(fā)展，生產(chǎn)聚乙烯醇的原料路線從電石乙炔路線轉(zhuǎn)向石油乙烯路線。 (4)生產(chǎn)和設(shè)備的復(fù)雜性，決定了供應(yīng)規(guī)模的穩(wěn)定性，但是我們也要看到，一些不利因素的存在也對現(xiàn)有的聚乙烯醇帶來負(fù)面影響：聚乙烯醇資源量的進(jìn)一步增加；國際反傾銷浪潮的連帶影響 ；產(chǎn)品成本上安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 升以及動力、能源緊張對市場帶來的影響。 圖 12 中國近年來聚乙烯醇的表觀消費(fèi)量 有關(guān)人士認(rèn)為，聚乙烯醇在經(jīng)歷了幾年的低谷蓄勢以后，將可能步人新一輪的旺盛期 [6]。加入 WTO效應(yīng)在進(jìn)口方面進(jìn)一步顯現(xiàn)，進(jìn)口增長還將加快。國際方面，日本正在通過合并重組的方式提高 PVA 的生產(chǎn)能力。 國內(nèi)市場前景 我國目前有電石乙烯，天然乙烯，石油乙烯三種原料路線的大約 13套聚乙烯醇生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)過程采用高堿兩種堿法醇解工藝，總產(chǎn)量約為 32萬噸，居世界首位。 在消費(fèi)結(jié)構(gòu)上，各國的重點(diǎn)有所不同 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 圖 11 美國 西歐 日本 中國聚乙烯醇的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 目前日本的聚乙烯醇出口量最大，北美和西歐則是最大的進(jìn)口地區(qū)。 聚乙烯醇樹脂系列產(chǎn)品系白色固體，外型分絮狀、顆粒狀、粉狀三種；無毒無味、無污染，可在 80－ 90℃水中溶解。其水溶液有很好的黏接性和成膜性，能耐油類、潤滑劑和烴類等大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有長鏈多元醇酯化、醚化、縮醛化等化學(xué)性質(zhì)。 聚乙烯醇的 物理性質(zhì) 受化學(xué)結(jié)構(gòu)、醇解度、 聚合度 的影響。Distillation process。本次設(shè)計(jì)針對醋酸乙烯酯精制，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)醋酸乙烯酯精餾工段 四塔 ，計(jì)算精餾塔設(shè)備相關(guān)參數(shù)并對附屬設(shè)備計(jì)算選型，繪制工藝流程圖、設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。 安徽建筑 大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級 09 高分子 (1)班 學(xué)生姓名 朱朋明 學(xué) 號