【正文】 80. 02 催化劑殘液 成品醋酸 粗醋酸 116. 92 工業(yè)氮?dú)? 氮?dú)? 氧氣 280. 88 8. 69 催化劑 醋酸 水 醋酸錳 48. 39 24. 20 8. 06 其它副產(chǎn)物量 總 計(jì) 14371. 40kg 14371. 40kg 第四章 精餾塔的設(shè)計(jì) 4 精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì) 已知數(shù)據(jù)： （ 1）由前面物料衡算，得 hk mo lF /? ?FX k mo lkgM /? hkmo lD /? ?DX hk mo lW /? ???WX （ 2）塔頂溫度 [13]： 100～ 103℃ 塔底溫度： 118～ 124℃ （ 3）常壓精餾： P=101. 3kp （ 4）水和醋酸的安托尼常數(shù)見(jiàn)表 51 tC BAP ???0lg 表 51 水和醋酸的安托尼常數(shù) [14] 常數(shù) A B C 水 醋酸 7. 07406 6. 42452 1657. 46 1479. 02 227. 02 216. 82 設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程： 回流比和理論塔板數(shù)的計(jì)算 （ 1）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 假設(shè)泡點(diǎn) t=116. 5℃ 對(duì)水： 0 ????Ap kpp A ? 對(duì)醋酸： 0 ????Bp kppB ? 則 0 ??????? BA Bpp ppx 與 ?x 十分接近，故假設(shè) t=116. 5℃ (泡點(diǎn) )正確 則相對(duì)揮發(fā)度 7 ??? （ 2）回流比 R 的計(jì)算 設(shè)進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 根據(jù)公式 [18] ? ??????? ?????FDFD xxxxR 1111mi n ?? 帶入已知數(shù)據(jù)， 得 ?R 取 m in ???? RR （ 3）理論塔板數(shù)的計(jì)算 利用簡(jiǎn)潔法計(jì)算理論塔板數(shù) ① 全回流時(shí)理論板層數(shù) [18] 11lgm in ???????? ???????? ????????? ?? ? WWDDxxxxN 則 in ??????R RR 由附錄一吉利蘭圖 查得 in ?????? NNN NN 24??N ② 精餾段理論板層數(shù) 11lgm in ???????? ???????? ????????? ?? ? FFDDxxxxN 橫坐標(biāo) 1min ???R RR不變，則縱坐標(biāo)讀數(shù)也不變 既 21 m in1 ???N NN ?? N 所以加料板為從塔頂往下數(shù)第 12 層 塔的有效高度計(jì)算 （ 1）全塔效率 ? ? LTE ??? [15] 其中： ? — 相對(duì)揮發(fā)度 L? — 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 smpa? 查得： smpaL ?? ? 則 ? ? ???TE （ 2）塔的有效高度 TTT HENZ ???????? ?? 1 其中： TN — 塔內(nèi)所需理論板層數(shù) TH — 塔板間距 m (取 mHT ? ) 則 mZ ???????? ?? 取上層塔板與塔頂蓋之間的距離為 1. 0m，取下層塔板和塔底之間的距離為 2. 0m 所以精餾塔總高度為 mZH ???? 塔徑的計(jì)算 （ 1）氣液相密度 ① 液相密度 3/ mkgL ?? ② 氣相密度（以進(jìn)料狀態(tài)計(jì)算） 由 nRTPV? RTMP V??? 3/ mkgRTMPV ?????? ? （ 2）氣液相流量 ① 氣相流量 ? ? smMDRMVVVVS / 13600 3?? ?????? ?? ② 液相流量 smMRDMLLLLS / 3?? ????? ?? （ 3）塔徑的確定 塔徑 uVD S?4? u 由vvlcu ? ?? ??m ax 得到，式中 c 由 20 ??????? Lcc ? 計(jì)算，其中 mmNL /?? 20c 由附錄二史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，其橫坐標(biāo)為 0 4 3 0 6 2121?????????????????VLSSVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ?? 查圖，得 smc / ? 則 20 20 ???????????????? Lcc ? 所以 smu / a x ??? 取安全系數(shù)為 0. 65，則空塔氣速 smuu / m a x ?? 所以塔徑 muVD S ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后，取 mD ? 塔截面積 22 mDAT ?? ? 空塔氣速 smu / ?? 塔板設(shè)計(jì) 從塔板的生產(chǎn)能力、板面利用率、結(jié)構(gòu)、造價(jià)等方面考慮進(jìn)行比較后，選 擇篩板塔 . （ 1）溢流裝置計(jì)算 根據(jù)塔徑及液體流量與溢流類(lèi)型的關(guān)系，可選用單溢流弓形降液管，采用凹型受 液盤(pán)，各項(xiàng)計(jì)算如下 ① 堰長(zhǎng) wl 取 mDl w ???? ② 溢流堰高度 wh 由 owlw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由 32 ?????????whow lLEh 計(jì)算，其中 E 由附錄三液流收縮系數(shù)圖可查，其橫坐標(biāo)為 3 6 0 00 0 6 3232??????? ??????????whlL 查得 E=1. 00，則 mhow ???? 故 mhhh owLw ????? 其符合范圍 owwow hhh ???? ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ?Dlw ，查 附錄四弓形降液管參數(shù)圖，得 , ??DWAA dTf 故 mAA Tf ???? mDW d ???? 檢驗(yàn)液體在降液管中停留時(shí)間 即 ?? ???? h TfL HA?＞ 5s 故降液管設(shè)計(jì)合理 ④ 降液管底隙高度 0h 取液體通過(guò)底隙時(shí)的流速 smu / ?‘ mulLh wh 39。 在 類(lèi)似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 → 2 CH 3COOH 使用新式催化劑，此反應(yīng)能獲得 95%以上的乙酸產(chǎn)率。當(dāng)丁烷或輕石腦油在空氣中加熱，并有多種 金屬 離子 包括 鎂 ， 鈷 ， 鉻 以及過(guò)氧根離子催化，會(huì)分解出乙酸。 [7]周修和 .國(guó)外合成醋酸概括 [J].石油化工， 1993， 2(3):251～ 在對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行充分論證的情況下 ,可積極引進(jìn)。 巴斯夫高壓法 巴斯夫高壓法盡管已工業(yè)化多年 ,與其它原料路線(xiàn)相比 ,具有一定的競(jìng)爭(zhēng)性 。 乙烯氧化法 由乙烯在催化劑 (所用催化劑為 氯化鈀 :PdCl 氯化銅 ： CuCl2和 乙酸錳 ：(CH3COO)2Mn）存在的條件下 ,與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成 .此反應(yīng)可以看作先將 乙烯氧化成乙醛，再通過(guò)乙醛氧化法制得。 1970年，美國(guó) 孟山都 公司建造了首個(gè)使用此催化劑的設(shè)備，此后，銠催化甲基羰基化制乙酸逐漸成為支配性的方法（孟山都法）。 [4]早在 1925年，英國(guó)塞拉尼斯公司的 Henry Drefyus已經(jīng)開(kāi)發(fā)出第一個(gè)甲基羰基化制乙酸的試點(diǎn)裝置。乙酸與 三氧化砷 反應(yīng)生成 氧化二甲砷 ，通過(guò)產(chǎn)物的惡臭可以鑒別乙酸。同樣，乙酸也可以成 酯 或氨基化合物。因?yàn)?鋁 在 空氣 中表明會(huì)形成 氧化鋁 保護(hù)層，所以鋁制容器能用來(lái)運(yùn)輸乙酸。因?yàn)?介電常數(shù) 為，它不僅能溶解極性化合物，比如 無(wú)機(jī)鹽 和 糖 ，也能夠溶解非極性化合物，比如油 類(lèi)或一些 元素 的 分子 ，比如 硫 和 碘 。二聚體有較高的穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)冰點(diǎn)降低測(cè)定分子量法以及 X 光衍射證明了分子量較小的羧酸如 甲酸 、乙酸在固態(tài)及液態(tài)，甚至氣態(tài)以二聚體形式存在。 醋酸的物理性質(zhì) 醋酸的主要物性數(shù)據(jù)列于表 11 名 稱(chēng) 數(shù) 值 熔點(diǎn)，℃ 沸點(diǎn)，℃ 比熱容 CP， J/(g﹒ k) 蒸汽 液體 溶解熱， J/g 汽化熱， J/g 黏度， mPa. s 20℃ 25℃ 40℃ 介電常數(shù) 液體 118. 0（ 101. 3kp） (25℃ ) (19. 4℃ ) （沸點(diǎn)時(shí)） （ 20℃） 表 11 純醋酸的物理性質(zhì) [3] 醋