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年產(chǎn)10萬噸醋酸乙烯生產(chǎn)車間工藝設計(完整版)

2025-07-13 00:55上一頁面

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【正文】 美國 乙烯氣相法 沙特國家石油公司 沙特 乙烯氣相法 英力士公司 英國 乙烯氣相法 瓦克公司 德國 乙烯氣相法 日本合成化學工業(yè)公司 日本 乙烯氣相法 日本昭和電工 日本 乙烯氣相法 亞洲乙勝公司 韓國 乙烯氣相法 日本可樂麗公司 日本 乙烯氣相法 日本VAMamp。目前,醋酸乙烯市場正經(jīng)歷重要變革,隨著世界經(jīng)濟形勢的不斷變化,預計未來全球醋酸乙烯市場會出現(xiàn)如下特點,全球醋酸乙烯行業(yè)壟斷情況加劇,醋酸乙烯生產(chǎn)全球化進程加速,醋酸乙烯價格下滑將促進下游產(chǎn)品消費,延長產(chǎn)業(yè)鏈[6]。 課題的意義醋酸乙烯是一種重要的有機化工原料,是世界上產(chǎn)量最大的50種有機化工原料之一。根據(jù)查閱的有關醋酸乙烯生產(chǎn)情況及進出口情況,我們知道國內產(chǎn)量不能滿足需求,市場對進口的依存度逐年上升。該法是電石乙炔法的典型工藝。乙醛氧化制成醋酸可為本工藝提供原料,這是乙烯液相法的特點之一。 第1條 路線是由醋酸經(jīng)過中間產(chǎn)物乙烯酮制取醋酸乙烯,先是乙烯酮氫化得到乙醛,然后乙醛與乙烯酮反應生成醋酸乙烯。近幾年隨著原油價格的節(jié)節(jié)攀升,特別是電石乙炔法在“三廢”的綜合利用方面取得了突破性的進展,乙炔法重新獲得了生機。 乙炔氣相法Wacker流程和Borden流程的比較Wacker流程是以電石乙炔為原料的典型工藝,該法以脫硫、脫磷化氫的電石乙炔與醋酸為原料,催化劑采用醋酸鋅一活性炭體系,并添加次碳酸鉍為助催化劑,反應溫度為170~200攝氏度,壓力為常壓[12]。[11]: (1)電石制乙炔氣體:CaC2+ 2H2O C2H2 + Ca(OH)2(2)乙炔氣體與醋酸蒸汽在一定溫度下通過醋酸鋅 乙炔的單程轉化率為16%,%=。 出料一:。 (2) 分離工段第一段是利用循環(huán)液洗滌掉氣體中含有的催化劑粉末和并除去大部分HAc;第二段是冷凝大部分的VAc、CrALd和H20等高沸物;第三段是分離出不凝氣乙炔(含有NOALd、HAc、CO2等)。 進料二:循環(huán)乙炔 , kg/h。精餾重組分從各精餾塔塔底鎦出,M11=M8-M9-M10=。 式中:是系統(tǒng)內能的積累量; ΣE1是進料帶進系統(tǒng)的能量; ΣE2是出料從系統(tǒng)帶走的能量(包括內能、動能和位能等); Q是外界傳遞給系統(tǒng)的能量; 是系統(tǒng)對外界做的膨脹功;W是外界對系統(tǒng)所做的機械功。K1 (a)平均等壓比熱容的計算 以反應物乙炔為例,與之間的平均等壓熱容====,平均等壓比熱=/M(乙炔)=平均等壓比熱 =/M(乙炔)= HAc的物理狀態(tài)變化引起的焓變 HP2=[()()][()()]=+=。 (b)CH3COOCHCH2 + H2O CH3CHO + CH3COOH =[+()][ +()]= kJ/mol(吸熱反應), m(ALd)=,M(ALd)=44,則==。25oC的C2H2和25oC的HAc組成的混合氣體,經(jīng)預熱器預熱至140oC。第二段,VAc、CrALd和H2O等高沸物被冷凝液化,降溫至50~60℃,送入精餾工段,釋放熱量Q4。 依次逐次計算,算得C2H2在0℃~205℃溫度區(qū)間、VAc在55℃~205℃溫度區(qū)間、H2O在55℃~205℃溫度區(qū)間、ALd在1℃~205℃溫度區(qū)間和CrALd在55℃~205℃K CrALd:6==。 整個醋酸乙烯精餾系統(tǒng)由八個精餾塔組成[22],工藝流程圖如圖41。再沸器進口參數(shù)包括進口溫度、進口壓力和進口焓值,數(shù)值分別是 、。 精餾三塔的熱量衡算 第三精餾塔的加料是第二精餾塔塔頂采出的粗醋酸乙烯,該塔的功能是脫輕組分,即從塔頂把乙醛蒸出。= =736292kJ/h,這部分熱量由冷凝器帶走??账伲縨3催化劑每h通過的標準氣體量)U=315h1[25],則催化劑床層理論體積=。設兩根列管管芯到管芯之間的間距是c(列管是按三角形排列),3733根列管可組成7466個三角形(1245個正六邊形),每個三角形的面積是,=7466+,解得c=63mm,因c含有列管部分,所以列管距是18mm。s),=(m反應器內富余的熱量Q=,則反應器的傳熱面積A==。醋酸鋅以單分子膜狀態(tài)覆蓋在活性炭上,醋酸鋅分子所占的表面積大體上等于活性炭的表面積。 精餾三塔就是醋酸乙烯精餾塔,也是整個醋酸乙烯精餾裝置的核心子裝置。 根據(jù)上?;萆緦s三塔的計算結果[30],知相對揮發(fā)度 根據(jù)芬斯克(Fenske)法計算最少理論板數(shù)Nmin。== m3/s。根據(jù)《化工單元過程及設備課程設計》[32]表55知Dm==。采用的材質是316L。塔徑Di與塔高度Hi的比取3,板式分離塔的體積=500m3。查《化工原理》[31]表101知板間距=770mm,塔效率==%。開孔率與板壓降直接有關,故對板的性能有重大影響,篩孔直徑與孔間距t比值決定。采用DCS自動控制,直觀穩(wěn)定,操作界面友好。從熱量衡算知蒸發(fā)器熱負荷Q==,蒸發(fā)器中溶液的溫差=118℃25℃=93℃。列管管壁厚度b=。 (2)換熱器基本尺寸確定選用列管式換熱器,換熱器呈正三角形排列,換熱管束4780根,換熱管有效長度8m。 通過各類化工用泵的比較,離心泵適用于輸送大流量和較低壓頭流體,醋酸加料泵就是離心泵。 車間布置的基本原則和要求[21]車間布置涉及面較廣,但大致可以歸納為以下幾個方面[22]。(5)在不影響流程情況下,較高設備集中布置,可簡化廠房立體化布置,又省投資。的較多。(2)二層樓以上的設備,需在下層設吊孔,吊裝孔不宜開的太大。易燃易爆等危險化學品的生產(chǎn)部分應使其局部化,縮小它的影響范圍。 設備之間及設備與建筑物之間的一般安全距離。暫不計取漲價預備費。 (5)、修理費用按同定資產(chǎn)原值2.5%計。煤增值稅稅率按l 3%計,其他投入與產(chǎn)出物增值稅率均按1 7%計。 項目主要經(jīng)濟數(shù)據(jù)如表72。本項目所得稅稅率暫按25%計。 (7)、其它管理費用按定員人均33000元計。 估算的依據(jù)是原國家石化局國石化規(guī)發(fā)(2000)4l 2號文《化工投資項目經(jīng)濟 評價參數(shù)》的有關規(guī)定和其它有關政策法規(guī)。 表61 設備安全距離 序號 項目 凈安全距離(不小于m) 1 往復運動部分離墻 2 回旋運動部分離墻 ~ 3 回旋機械之間 ~ 4 吊動物與設備最高點 5 換熱器與換熱器之間 ~ 6 塔與塔的間距 7 泵與泵的間距 8 反應罐底部與人行通道的間距 ~ 9 設備蓋上轉動裝置離天花板 10 通廊、操作通行部分凈高 11 設備與墻之間一人操作 12 設備與墻之間無人操作 13 二設備間二人操作小車通過 14 二設備間一人操作小車通過 15 二設備間二人操作偶有人過 16 二設備間二人操作常有人過 17 二設備間一人操作偶有人過 7經(jīng)濟效益分析[9] 建設投資估算依據(jù)發(fā)改投資(2006)l325號《建設項目經(jīng)濟評價方法》(第三版)、中石化協(xié)產(chǎn)發(fā)(2006)76號《化工投資項目可行性研究報告編制辦法》、國石化規(guī)發(fā)(1999)195號文《化工建設項日可行性研究投資估算編制辦法》和其它有關規(guī)定,按固定資產(chǎn)、無形資產(chǎn)、其他資產(chǎn)和預備費四部分進行編制。多層的樓板要有泄壓孔,設計放火、防爆墻,設置雙斗門,門窗朝外。(3)要考慮起吊裝置,如塔頂、房梁設永久吊架。盡量采用位差送料,一般從高層到低層設備布置槽→反應設備→貯槽、重型設備和震動設備。同類設備可盡量集中。常用形式有直線型、T型和L型,廠房組成形式有集中式和單體式,應在符合建筑設計防火規(guī)范(GB161987)和工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準(GBZ 12002)的前提下綜合考慮。轉速1450r/min,流量30m3/h,效率是70%。 (4)封頭壁厚 封頭壁厚s=,形狀系數(shù)M=,封頭直徑=70cm,代入計算的s=,我們取8mm。列管外徑=,列管內徑=,列管平均直徑=。蒸發(fā)器均是加熱室、流動或循環(huán)通道、氣液分離三部分空間組成,根據(jù)流程及熱量兩方面的要求,這次設計采用循環(huán)型蒸發(fā)器,熱源是加熱水蒸汽,其熱量來自固定床反應器的反應熱,采用并流加料的方式進料。發(fā)生器的電石進料量和發(fā)生水加入量也在DCS程序中設定和調整,水循環(huán)系統(tǒng)也實現(xiàn)了穩(wěn)定控制和程序運行。電石水解法生產(chǎn)乙炔的方法又可分為低壓法、中壓法、高壓法三種,中、高壓法生產(chǎn)乙炔,對所用電石的粒度有一定要求,生產(chǎn)中必須設置粉碎裝置,這不僅增加了工人的勞動強度,而且操作條件差,環(huán)境污染嚴重,這次設計采用電石敞開入水式濕法低壓乙炔發(fā)生工藝[33]。溢流堰的高度對板上泡沫層高度和液層阻力有很大影響,據(jù)《化工原理》[31]表103,再結合這次設計實際情況溢流堰高度取33mm。 塔板面積包括有效傳質區(qū)、降液區(qū)面積2(降夜管寬度,受液管寬度)、塔板入口安定區(qū)(寬度)、塔板出口安定區(qū)(寬度)、邊緣區(qū)(寬度)。醋酸乙烯分離裝置中采取的是逐級分離方式,故而這次設計采用板式塔作為分離裝置的主設備。塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂封頭的垂直距離,根據(jù)一般經(jīng)驗該高度H1=。==。 查《化工原理》[31]吉利蘭關聯(lián)圖,知時=,NT=,圓整NT=54即該塔所需理論塔板數(shù)為54塊。從生產(chǎn)能力大、效率高、流動阻力小、有一定操作彈性及、結構簡單造價低及安裝檢修方便、能滿足物系某些工藝特性六個方面考慮,這次設計選取板式精餾塔[29]。空速是100420,平均孔徑10nm。(4)反應器的技術參數(shù) 表51 醋酸乙烯合成反應器的技術參數(shù) 項目 殼程 管程 設計壓力/MPa 設計溫度/℃ 140~225 140~225 工作介質 蒸汽冷凝水 C2HHAc、VAc 材料 16MnR 16MnR+316L復合板 腐蝕裕度/mm 換熱面積/m2 設備重量/kg 90000 醋酸乙烯合成反應器的結構特點分析可知,該設備由六大部件組成,即上封頭法蘭組合件、上部簡體短節(jié)組件、下部簡體組合件、下錐體組合件、中間換熱主體組合件及導熱油夾套組合件等。s),=,=。這個橢圓的的長軸是a=D/2=3m,短軸b=3m。從下面有關的固定床反應器的尺寸設計,我們知道反應器內列管呈三角形排列,列管之間的間距是63mm,列管有效長度是8m,則反應器內列管及其空間排布所占的體積VL==。 依上述方法,通過計算得到其它幾塔的熱量衡算結果,見表48 表48 四-
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