【正文】 圓整至銅板規(guī)格厚 度 ， 查 《 化 工 設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) ))， 取夾套筒體與封頭厚度均為 : 5，J=8mm。n 頭 高度 為 : h= 生 = x 2021 = 直邊高度為 50伽 nmo 4 (6)確定夾套直徑 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 得 ， 夾套直徑為 : D J=D t +100= 2100mm 夾套封頭也采用橢圓 形 ， 并與夾套筒體取相同直徑。則反應(yīng)釜的體積 為 : V m ? v = = 一一一一 =7 .1 1 m 申 ? ( 2) 確定筒體與封頭型式以及連接方式 由本設(shè)計(jì)的聚合條 件 以 及該設(shè)備 的 工 藝性 質(zhì) ， 可以知道其 屬 于 帶攪拌的低壓反 應(yīng)釜類(lèi)型。173。J214 7一XT EOB咽i39。PKJOO ζ AJ kJ / h 『J 則 冷凝總共放出 熱+ 量 為 : A H E +AH 2 +AH 3 +AH4 =l .344 l06kJ/h B T 該 Y令凝器仍采用冷卻 鹽nυ+ 水 ，將 一 釜 和 二 釜的出口鹽水 用 于 該冷凝器的進(jìn)口冷卻 J儼 且 ， 3zuauT 鹽 水 。3 A3的 熱 量 為 : 06 《d ， .、 Q=Ql+Q2+今bamp。a二步 縮 合 反 X應(yīng) ∞釜承受的熱負(fù)荷 為 : 「 l 陽(yáng) h fln2υ霄， 仰st自 5 I1H 主峭[s， 9婦+I1H 刷 = ( x 10 5 + 3804 ) = x 10 S kJ / h 、 ， ‘5， AA 反應(yīng)放出的熱同樣 用 ++ 凍 鹽水進(jìn)行冷卻， 進(jìn) 口溫度 為 S .C， 出口溫度為 盯B+T 。 句 2 ， = xl000x I A + BT + CT.+ DT39。h 流股中為純度為 %的乙醋，其他為乙酸乙醋。 破壞液 。圖 為 乙 藍(lán)藍(lán)縮合法生產(chǎn)乙 酸乙 酸 工 藝流程簡(jiǎn)圖。研究并設(shè)計(jì)其生產(chǎn) 工 藝具有很重要的意義。在改進(jìn) 的 工 藝 中 [1句， 一 塔采用側(cè)線出 料 ， 并在一 塔頂部通過(guò)使頂液全部回流及調(diào)節(jié)回流罐液位來(lái)富 集 乙 醒 ， 然后采取不定期采出頂 液的方法來(lái)達(dá)到回收高質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的 乙 酷的目的。表 進(jìn)行對(duì)比了年產(chǎn)量為 8 萬(wàn)噸乙 酸 乙 酶 的 不 同 工 藝的 經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)。 (4) 乙烯 / 乙 酸加成法 第 7 頁(yè)共 62 頁(yè) 。 濃硫酸 CH3C OOH+CH3CH 20H CH 3COOC 2H s +H 20 工 業(yè)生產(chǎn)可以是間歇的，也可以是連續(xù)的，這 主 要 取 決 于 生產(chǎn)規(guī)模。其中國(guó)內(nèi)最大 的 乙 酸 乙 醋生產(chǎn)企業(yè)江蘇索普集團(tuán) 產(chǎn)能達(dá)到 萬(wàn)噸 /年 ， 約占國(guó)內(nèi)總生產(chǎn)能力的 %， 與 乙 酸產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了上下游 一體 化 ， 產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力較 強(qiáng) ， 80%的乙 酸 乙 酶 用 于 出 口 :其次是山東金沂蒙集團(tuán)公司 ， 生產(chǎn)能力為 萬(wàn) 噸 /年 ， 約占國(guó)內(nèi)總生產(chǎn)能力 的 %， 主要原 料 乙 酸、 乙 醇均 能自 給 ， 產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力也較強(qiáng)。 國(guó) 外 乙酸 乙 酶的消費(fèi)結(jié)構(gòu)與我國(guó)有 所 不 同，美國(guó)和歐洲國(guó) 家 乙 酸 乙 黯最大的應(yīng) 用領(lǐng)域是涂 料 ， 其中美國(guó)涂料方面的消費(fèi)量約 占 總 消費(fèi)量的 60%，歐洲在涂料行業(yè) 的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的 50%。 乙 酸 乙 酶 與水和乙醇皆能形成二元共沸混合物，與水形成的共沸混合物沸點(diǎn)為 ， 其中 含水量為 %(質(zhì)量分 數(shù) )。C) 臨界溫 度 (39。 2021 年全球乙酸乙醋的生產(chǎn)能力只有 萬(wàn)噸 /年 ， 2021 年生產(chǎn) 能力增加到 萬(wàn)噸 /年 ， 20212021 年生產(chǎn)能力的年均增長(zhǎng)率高達(dá) %。 2021 年我國(guó) 乙酸乙酶的產(chǎn)量只有 噸 ， 2021 年進(jìn)一步增加到 噸 ， 比 2021 年增長(zhǎng) 第 4 頁(yè)共 62 頁(yè) 約 %， 20212021 年產(chǎn)量的平均增長(zhǎng)率高達(dá) %， 截止到 2021 年 10 月底 ， 我國(guó)乙 酸 乙 酶生產(chǎn)能力達(dá)到約 萬(wàn) 噸 /年。如在乙醇鋁的參與 下 ， 兩分子的乙醒重排成一 分 子 的 乙 酸 乙 酶 : 2CH3CHO 一 s 乙醇鋁會(huì)在反應(yīng)過(guò)程中被破壞，因此為使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，須配備足夠的催化劑 來(lái)維持反應(yīng)的進(jìn)行 :在低溫反應(yīng)條件 下 ， 乙 酸 乙 酶 的收率可達(dá) 98%。表 產(chǎn) 工 藝的對(duì) 比 C。 。 本課題研究的內(nèi) 容 、目的和意義 本 課 題研究的內(nèi)容 乙酸乙西旨是一種 重 要 的基本有機(jī) 化 工 原 料，其生產(chǎn)方法有直接酶化法和間接酶 化法。 (7 ) 進(jìn)行技術(shù)分 析 、 經(jīng)濟(jì)效益分 析 、 安全評(píng)價(jià)與環(huán)保評(píng)價(jià)。 操作條件 (1) 操作壓力 :全流程的操作為常壓操作 nv m ( 2) 操作溫度 :一步反應(yīng)縮合釜和二步反應(yīng)縮合釜的操作溫度都為 。 塔頂乙醇 。K叭 402 因此在 流 股 中 含 有 : 乙 酶 : 3327 .13 x x + 395 .61 = 3722 .74 kg / h 乙 瞪 : x (1 ) = 517 .07 kg / h 乙 縮 醒 : !h 水 : + = 14 .63 kg / h 總進(jìn) 口 流 量 為 : W避 口 =3947 . 1+ 395 .61 +103 .17 + + + 83 .12 = 4488 .35 kg / h 總出口 流 量 為 : W加 =3722 .74 + 517 .07 + 48 .29 +14 .29 + + 96 .58 + + 83 .12 = 4488 .35 kg / h 表 一 步 縮合 釜 物料衡 算 表 進(jìn) 口物料 /(kg/b) 出口物料 /(kg/b) 乙酸 乙 酶 乙 乙 醇 水 乙 縮 回 董 輕 組分 乙 醇 鋁 總 計(jì) 第 18 頁(yè)共 62 頁(yè) 二步縮合反 應(yīng) 釜的物料衡算 圖 二步縮合物料平衡簡(jiǎn)圖 二步縮合反應(yīng)釜的出口物流 中 : 主反應(yīng)方程式為 : 2C 2日 40 C4H80 2 副反應(yīng)方程式 為 : C2H40 + H 0 2C 2 6 )10 C 6H140 2 + H20 xO .893 xO .008 7 .38 12 .99 所以，在 流股 中 : 乙 酸 乙酶 : 3722 .74 + 458 .5 = 4181 .24 kg / h 乙醒 : x (1 ) = 55 .32kg I h 乙縮醒 : + = 1ω 57 kg / h 水 : + = 16 .07 kg I h 其它輕 組 分 : 乙醇 : 13 .29 = I h 氯化 鋁 : 乙 醇鋁 : 二步縮合反應(yīng)器 中 : W 避 口 = 3722 .74 + 517 .07 + 48 .29 + 14 .29 + 14 .63 + 96 .58 + + 83 .12 = 4488 .35 kg I h W出口 = + + 40 .91 + 16 .07 + 109 .57 + 第 19 頁(yè)共 62 頁(yè) + 83 .12 = 4488 .35 kg / h 表 二步縮合釜物料衡算表 進(jìn)口物料 kg/h 出口物料 k以 1 乙酸乙醋 乙 醒 乙 醇 水 乙 縮 M: 乙 醇 侶 總計(jì) 此過(guò)程主要目的是為了破壞物流中的乙醇鋁催化劑。冷凍 鹽 水的比熱容為 : Cp = I (kg . K) 則單位時(shí)間內(nèi)需要冷凍的量為 : 二步縮合反應(yīng)釜熱量衡算 : 主反應(yīng)的反應(yīng)熱 : x x 517 .07 .剖 句 39。 oArU MOBW hyhnyu AE ，Aυ3 咽 A句 339。K 竹o、ohυ F .dT39。 咀 a+∞ Dnυ T x、 代入數(shù)據(jù)求 得 : R min = 取 R = min = 則上 升蒸氣流量 為 : V=(R+l)D= 再沸器的熱負(fù)荷 (1)塔 頂上升混合氣帶出的熱量 ，‘， ， 竹、 、 39。o。 ， . ? 39。H一一 筒體高度 。 (8)傳熱面 積 F 查 《 化 工 設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 得 ， 封頭內(nèi)表面積 凡 = 2 ， 筒體一米高內(nèi)表面 積 FJ= 2 。 Z=2。 + 噸 = +2=3 .78 m m 2 [σ ]39。 由 Hj D 。:1叩 = Ih 則 再 沸器的熱負(fù)荷 為 :Q1 =2878X 106 += 2908X l06kJ/h W 再沸器需要 熱，單位時(shí)間內(nèi)需飽和水蒸氣的質(zhì)量為 : 3句 ， O鳴ro，Y，缸 5n一 7v。則需飽和水蒸氣的質(zhì)量為 : A噸 MWU x105 一一 一 一3 一一 nu173。 )dT + 1180 x L ( A + BT + CT ? + DT )dT J293 .95 第 30 頁(yè)共 62 頁(yè) f AW s mA ζrsnou173。a lh azTur+af)dT=121 曠 kJ / h 的乙醒從 為 : 293 . 5 AHz=l 3 1000 L63 15(A+ 盯 + CT 2 + DT 3) dT + x 10 25 .20 x = x 10 4 kJ / h 的 乙 醇從 的液體放出熱量 為 : + x 1 x r39。 d 3A AUx∞ ∞ 川53口 nwA…wU6m + AA +px7 瓦1 、∞ OB 1 ∞ 讓 ∞ ∞ o 4 A ∞ 在蒸發(fā)器內(nèi)部乙醇鋁水解生成氫氧化鋁和乙醇吸收熱量 : nv Qs= x v H nu 1(削 x 1∞ = x 10 4 kJ / h 在 兔 O股B= 中有將除氫氧化鋁外的其它輕組分及乙酸乙醋換算 成 50kglh 的乙 ZJ ζJ ，勻 酸乙 酶 ， 流 股 0的5 溫度為 ， 則需要外界提供的 熱 量 為 : 。a 句 ，or 。 dT = 502 kJ I h 第 26 頁(yè)共 62 頁(yè) r ∞ r 39。 330 x 24 則 需乙醒進(jìn)料 (純度為 ): 一 旦 一 = 3791 .67 kg / h 。 物料平衡關(guān)系圖 全流程的物料平衡簡(jiǎn)圖如 下 : 乙 瞪 進(jìn) 料 。圖 為 縮 合 工 序的流程簡(jiǎn)圖。雖然 目前在國(guó)內(nèi)乙酸乙酶的供 大 于 求，但世界上乙酸乙酷 的消耗主要集中在東南亞地 區(qū) ， 從亞洲這個(gè)范圍來(lái) 說(shuō) ， 乙 酸 乙 酶還是 處 于 供不應(yīng)求 地 區(qū) 。(3)含水 量不能有效的控制 而 導(dǎo) 致催化 劑 不 能 穩(wěn)定的被破 壞 ， 間 接 導(dǎo) 致乙酸乙酶產(chǎn)品的質(zhì) 量。 另 外 SO//MnOm 型超強(qiáng)固體酸制備方法簡(jiǎn) 單，使用溫度較高，易同產(chǎn)物分離及易再生，不易腐蝕設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。 (3) 乙醇脫氫歧化法 乙醇脫氫歧化法有三個(gè)基本步 驟 [1句。 第 5 頁(yè)共 62 頁(yè) 表 國(guó) 內(nèi)近年 來(lái) 乙酸 乙 酷的供需關(guān)系 (單 位 :萬(wàn)噸 /年〉 年份 2∞ 2 產(chǎn) 量 進(jìn) 口 量 出 口 量 表觀消費(fèi)量 2021 2ω4 2ω5 2∞ 6 2α)7 2∞ 8 2以 )9(16 月 ) 另 外， 隨 著 乙酸乙酶新用途的不斷開(kāi)發(fā)，將會(huì)使乙酸乙西旨 在 其 他方面用量的比 例也有一定的增加。東 南亞地區(qū)開(kāi)始成為全球最重要 的 乙 酸乙酷的產(chǎn)地和消費(fèi)地。N) 燃燒熱 但 /mol) 室溫 下 的分