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醋酸乙酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計-預(yù)覽頁

2024-11-20 13:19 上一頁面

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【正文】 ............................................................................ 9 四. 工藝計算 .................................................................................................................................... 9 . 物料衡算 .............................................................................................................................. 9 初步物 料衡算 ..................................................................................................................... 11 五 . 設(shè)備設(shè)計 ..................................................................................................................................... 17 精餾塔Ⅱ的設(shè)計 ................................................................................................................ 17 最小回流比的估算 ............................................................................................................. 19 逐板計算 ............................................................................................................................. 21 逐板計算的結(jié)果及討論 .................................................................................................... 21 六 . 熱量衡算 .................................................................................................................................... 22 熱力學(xué)數(shù)據(jù)收集 ............................................................................................................... 22 熱量計算,水汽消耗,熱交換面積 ............................................................................... 24 校正熱量計算、水汽消耗、熱交換面積 (對塔Ⅱ ) ....................................................... 27 表 10校正后的熱量計算匯總表 ..................................................................................................... 33 醋酸乙酯車間工藝設(shè)計 一、設(shè)計任務(wù) :醋酸乙酯車間 :醋酸乙酯 :純度 99% :折算為 100%醋酸乙酯 1500 噸 /年 :作為制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有機(jī)化合物、合成香料、合成藥物等的原料;用于乙醇脫水、醋酸濃縮、萃取有機(jī)酸;作為溶劑廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)中;食品工業(yè)中作為芳香 劑等。 醋酸乙酯的重要用途是工業(yè)溶劑,它是許多樹脂的高效溶劑,廣泛應(yīng)用于油墨、人造革、膠粘劑的生產(chǎn)中,也是清漆的組份。 ( 1)國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 為了改 進(jìn)硫酸法的缺點,國內(nèi)陸續(xù)開展了新型催化劑的研究,如酸性陽離子交換樹脂﹑全氟磺酸樹脂﹑ HZSM5 等各種分子篩﹑鈮酸﹑ ZrO2SO42-等各種超強(qiáng)酸,但均未用于工業(yè)生產(chǎn)?,F(xiàn)正在進(jìn)行工業(yè)開發(fā)工作。據(jù)報道,美 Davy Vekee 公司和 UCC 公司聯(lián)合開發(fā)的乙醇脫氫制醋酸乙酯新工藝已工業(yè)化。 隨著科 技的不斷進(jìn)步,更多的醋酸乙酯的生產(chǎn)方法不斷被開發(fā),我國應(yīng)不斷吸收借鑒國外的先進(jìn)技術(shù),從根本上改變我國醋酸乙酯的生產(chǎn)狀況。塔頂蒸出含有 83%醋酸乙酯、 9%乙醇和 8%水分的 塔頂三元恒沸物 ,送人比例混合器 ,與等體積的水混合 ,混合后在傾析器傾析 ,分成含少量乙醇和酯的較重的水層 ,返回分離塔的下部 ,經(jīng)分離塔分離 ,酯重新以三元恒沸物的形式分出 ,而蓄集的含水乙醇則送回醋化反應(yīng)塔的下部 ,經(jīng)氣化后再參與酯化反應(yīng)。該法也存在腐蝕嚴(yán)重、副反應(yīng)多、副產(chǎn)物處理困難等缺點。從脫氫反應(yīng)器出來的物料進(jìn)入原料過熱器,被冷卻至180℃,再進(jìn)入加氫反應(yīng)器將酮和醛加氫為醇,以便后續(xù)分離。在氯化鋁和少量的氯化鋅存在下將鋁粉加人盛有乙醇和醋酸乙酯混合物的溶液中溶解得到乙氧基鋁溶液。 分離裝置中粗醋酸乙酯從塔頂蒸出 ,塔底殘渣用水處理得到乙醇和氫氧化鋁 ,將乙醇與蒸出組分一起送人精餾塔 ,在此回收未反應(yīng)的乙醛并將其返回反應(yīng)塔 ,乙醇和醋酸乙酯恒沸物用于制備乙氧基鋁催化劑溶液。由乙醛生產(chǎn)醋酸乙酯的第一步實際上先由乙烯制取乙醛 ,由乙烯生產(chǎn)乙醛通常在氯化鈀存在下于液相中進(jìn)行( 即Wacker 工藝 )。日本主要采取此工藝路線 ,裝置能力已達(dá) 200kt/a. 乙烯、乙酸直接加成法 在酸性催化劑存在下 ,羧酸與烯烴發(fā)生酯化反應(yīng)可生成相應(yīng)的醋類。 反應(yīng)原料中乙烯:醋酸:水:氮體積組成為 80: : 3: 。在水蒸氣存在條件下 ,乙烯將發(fā)生水合反應(yīng)生成乙醇 ,然后生成的乙醇又繼續(xù)與醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成醋酸乙酯產(chǎn)物。最后從技術(shù)成熟方面考慮,雖然乙醇脫氫歧化法在國外生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟,且可以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn),但在 國內(nèi)實施尚有困難,另外,該法總生產(chǎn)能力比酯化法要低,綜合考慮采用酯化法。 ( 4) 由塔Ⅱ頂部出來的餾出液和塔Ⅲ頂部出來的餾出液匯合并加等量的水,三者混合后流入沉降槽進(jìn)行分層。 每小時的生產(chǎn)能力為: 1500 1000247。 ( 2)生產(chǎn)工藝流程圖 (3)酯化器物料衡算 醋酸和乙醇酯化反應(yīng)如下 : CH3COOH+C2H5OH→ C2H3COOCH5+H2O 60 46 88 18 X y z 原料規(guī)格:醋酸濃度為 100%。 88+= 濃硫酸 =( 4) 塔Ⅰ、塔Ⅱ、沉降器和塔Ⅲ質(zhì)檢均有相互關(guān)系,它們的物料衡算匯總計算如下:在生產(chǎn)工藝流程示意圖上注上相關(guān) 數(shù)據(jù),并劃出三個計算系統(tǒng),逐個列出衡算式,然后進(jìn)行進(jìn)行聯(lián)立求解。 (1) 計算塔板數(shù) 根據(jù)初步物料衡算的數(shù)據(jù),必須作相應(yīng)的修正,方可作為精餾塔的設(shè)計用。 首先求出平均相對揮發(fā)度 (α av) 餾出液中: xE/(xE+ xW)=(+ )=。 xA= 由平衡圖上找出: yE/(yE+ yW)=。 (xDlk/xlk- xDhk/xhk)=1/(- 1) (- )= D= Ln= D= = Lm=Ln+ qF。xDhk/xhk)] =247。 xW/[(α lk- α) ] = rm=xlk/xm=rm/rn=Ψ =1/[(1- 0) (1- 0)]=1 因此 ,rm/rnΨ ,算得的回流比太大 試以 (Ln/D)=;則 Ln= =; Lm=(Lm/W)=247。 [ (+ 247。 (Lm/W+ α = rm/rn=247。 (Ln/D+ α = xm=α lk [(- ) + 247。 (2)yE/(yE+ yW)對 xE/(xE+ xW)描繪, xA 視作參量。 從 x的三個已知數(shù) (塔底的 xE,xW 和 xA)出發(fā),可求得二比值;或 (1)和 (2)。根據(jù) xW/(xW+ xA)和 xE 值讀出 yW/(yW+ yA)值。根據(jù)計算的結(jié)果,作圖如下: 圖中說明由第 7 塊塔板 (由塔底數(shù)起 )上加入來自 塔Ⅰ的進(jìn)料,由第 12 塊板上加入來自沉降器的進(jìn)料。 由于蒸餾液為非理想溶液,從上述分析結(jié)果可以看出:最宜回流比由 5: 1 加倍至 10:1時,理論板僅由 22 塊降至 19 塊?!? 汽化潛熱 kj/kg 比熱容 kj/kg ℃ ) 表 8 傳熱系數(shù) 有機(jī)蒸汽 — 水 液體 — 液體 蒸汽 — 沸騰液體 蒸汽 — 水 蒸氣 — 有機(jī)液體 2020 505 5858 3050 1000 (4)組成: 餾出液組成: kg/h kmol/h xE= 266 xW= xA= L/D=5, L=5D, V=L+ D=6D。 λ =1596 + 2329+ = 設(shè)冷卻水出口溫度為 61℃ ℃0671 2071ln)06( 7 12 0)( 7 1Δtm ??????? 取 K=2020kJ/(m2 (2020 ) = 冷卻水用量: W=q/(C Δ t =[266 (+ )/2+ + (+ )/2] (71- 37) = 設(shè)冷卻水出口溫度為 27℃ ℃2037 2771ln)2037()2771( ????????mt 取 K=505kJ/(m2 (505 ) = 冷卻水用量: W=q/(C hΔ t) =1151571247。 hΔ t) =247。 352= 乙醇: 46 206247。=6D=6 = 來自塔底的蒸氣組成: kg/h yE= 88= yW= 18= yA= 46= 重新計算蒸餾釜: q =Σ WΔ tm) =
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