【正文】 0 .0 0 0 0 .0 0 5 0 .0 1 0 0 .0 1 5 0 .0 2 0 0 .0 2 5 0 .0 3 0 0 .0 3 5 0 .0 4 00246A3154 2Vs/(m3/s)Ls/( m3/s ) 圖 51 篩板塔的負荷性能圖 在負荷性能圖上，作出操作點 A，連接 OA，既作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制，由圖查得 26 smVsmV SS /,/ 3m i n,3m a x, ?? 故操作彈性為 n,ma x, ??SSVV 所設計的篩板塔的主要結(jié)果匯總見表 52。39。 所以，塔板壓降 hp=hc+hL=+=(液柱 ) 每層塔板的壓降 ΔPp=hpρLg== 液泛 為 防 止 塔 內(nèi) 發(fā) 生 液 泛 ， 降 液 管 內(nèi) 液 層 高 度 Hd應服從 Hd≤φ(HT+hW) 醋酸 —水屬一般體系，取安全系數(shù) φ= φ(HT+hW)=(+)= 而 Hd=hp+hl+hd；其中， hp= 由于板上不設進口堰，則 hd=(μ`0)2==(液柱 ) 23 所以 Hd=++=(液柱 )符合 Hd≤φ(HT+hW) 由此判定不會發(fā)生液泛現(xiàn)象 漏液 對篩板塔，取漏液點氣速 μ0min可由下式計算： μ0min= VLσ /ρρ) 0 5 ( hh L ?? = / 1 . 8 )( ??? =實際孔速 μ0=＞ μ0min，穩(wěn)定系數(shù)為 K=＞ 故在本設計中無明顯漏液。 塔 的有效高度 全塔效率的求算： ET=(αμL) 查得塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度μL=℃ )]； t1,t2=分別為冷卻介質(zhì)在冷凝器的進出口處的溫度 (℃ )。 2COQ=[ ?313298(+10－ 3T)dT]=2NQ=[ ?313298(+10－ 3T)dT]=2OQ=[ ?313298(+10－ 3T－ 10－ 5T－ 2)dT]= 14 CHOCHQ 3=[ ?313298(+10－ 3T－ 10－ 6T－ 2)dT]=∑Qi=+++=(5) 氧化液帶出的熱量： Q液 =∑CpimiΔT 氧化液組成見平衡物料表： ΔT=333－ 298=35K，相對應 的： COOHCHQ 3 =35= kJ/kmol OHQ2=35= kJ/kmol HCOOHQ=35= kJ/kmol CHOCHQ 3=35= kJ/kmol 33 )( CHOCHQ=1835= kJ/kmol 2)(AcMnQ=35= kJ/kmol ∑Q氧化液 =+++++∑Q氧化液 = kJ/kmol (6) 熱損失按熱輸入的 1%計算，則 Q損 =Q入 1%=(Q乙醛 +Q回流 +Q反 )1%=(－ +0+103)= 熱量衡算結(jié)果如表 46。 (1)熱力學數(shù)據(jù)，見表 42； (2)各物流帶入熱量按 q=W 設定： 餾 出 液 中 醋 酸 含 量 3%； 釜 液 中 成 品 醋 酸 含 量 %。 氧化部分物料衡算 氧 化 塔 各 項 進 料 的 工 業(yè) 標 準 組 成 見 表 3 1。 2CH3CH2CH2CH3 + 5O2→4CH 3COOH + 2H2O 托普索法（合成氣法或者兩步法） 低 壓 甲 醇 羰 基 化 法 以 甲 醇 ， CO 是 由 天 然 氣 或 水 煤 氣 獲 得 ， 甲 醇 是 重要 化 工 原 料 ， 其 貨 源 和 價 格 波 動 較 大 [ 9 ]。 細菌發(fā)酵 生 物 合 成 法 ，即 利 用 細 菌 發(fā) 酵 ，由 此 而 產(chǎn) 生 的 醋 酸 產(chǎn) 量 僅 占整 個 世 界 產(chǎn) 量 的 10%， 但 是 仍 然 是 生 產(chǎn) 醋 酸 的 最 重 要 的 方 法 ， 因 為 很 多 國 家 的 食 品 安 全 法 規(guī) 規(guī) 定 用 于 食 物 的 醋 必 須 是 由 生 物 制 備 的 。 對 于 許 多 金 屬 ，乙 酸 是 有 腐 蝕 性 的 ， 例 如 鐵 、 鎂 和 鋅 ， 反 應 生 成氫 氣 和 金 屬 乙 酸 鹽 。 工 業(yè) 方 面 ， 它 被 用 于 制 造 聚 對 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 ， 醋 酸 纖 維 素 和聚 乙 酸 乙 烯 酯。 2020屆畢業(yè)生 畢業(yè)論文 題 目 : 年產(chǎn) 18 萬噸醋酸生產(chǎn)裝置初步設計 院系名稱： 化學化工學院 專業(yè)班級： 化工 0803 學生姓名： 學 號： 指導教師： 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產(chǎn)品。 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 。因 為 鋁 在 空 氣 中 表 面 會 形 成 氧 化 鋁 保 護 層 ， 所 以 鋁 制 容 器 能 用 來 運 輸 乙 酸 。 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 。 托 普 索 法 以 單 一 天 然 氣 或 煤 為 原 料 。 表 31 氧化塔各項進料的工業(yè)標準組成 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 氮氣 97 醋酸 60 醋酸 氮氣 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 充 使 其 濃 度 達 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 料 乙 醛 重 量 的 % 醛 的 總 轉(zhuǎn) 化 率、主 反 應 及 各 副 反 應 的 轉(zhuǎn) 化 率 分 配 ： 主反應： ① CH3CHO+21 O2 → CH 3COOH (96%) 副反應： ② 3CH3CHO+3O2 → HCOOH+2CH 3COOH+CO2+H2O ( 4%) (2) 氧 化 塔 物 料 衡 算 圖 見 圖 3 – 1 。 精餾塔進出物料圖見圖 33。C 表 46熱量衡算結(jié)果 輸入 輸出 項目 kJ/h 項目 kJ/h 工業(yè)氧 工業(yè)氮 工業(yè)乙醛 催化液 反應熱 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 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/kg C=++++ C= kJ/kgS 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。 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。 表 52 篩板塔設計結(jié)果 序號 項 目 數(shù)值 序號 項 目 數(shù)值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 精餾塔高度 H/m 塔徑 D/m 板間距 HT/m 溢流型式 降液管型式 堰長 lw/m 堰高 hw/m 板上液層高度 hl/m 堰上液層高度 how/m 降液管底隙高度 ho/m 篩孔直徑 d0/m 篩孔數(shù)目 25 0. 50 單溢流 弓形 1. 92 0. 05 0. 07 0. 02 0. 041 0. 005 13604 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 孔心距 t/mm 安定區(qū)寬度 WS/m 邊緣區(qū)寬度 WC/m 鼓泡區(qū)面積 Aa/m2 開孔率 % 空塔氣速 u/(m/s) 篩孔氣速 u0/(m/s) 穩(wěn)定系數(shù) K 每層塔板壓降 ? Pp/pa 汽相負荷上限 VS， max/(m3/s) 汽相負荷下限 VS， 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 進料管 進 料 管 的 結(jié) 構(gòu) 類 型 很 多 ， 有 直 管 進 料 管 ， 彎 管 進 料 管 ， T 進 料 管 。 篩板塔的負荷性能圖 根據(jù)以上各方程，可作出篩板塔的負荷性能圖，見圖 51。2039。0 ?? ??ulL wh= hW－ h0=－ =＞ 所以降液管底隙高度設計合理，選用凹型受液盤，深度 hW`=50mm (4) 塔板布置：因 D＞ ，取 WS=； WC= (5) 篩孔： 本 設 計 中 所 處 理 的 物 系 有 腐 蝕 性 ，擬 采用 δ=，篩孔直徑 d0=2δ=5mm篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t=3d0=15mm 篩孔數(shù)目 n= Aa式中 ???????? ??? ? rxrxrxA a