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正文內(nèi)容

年產(chǎn)30000噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-09-30 15:20 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 國(guó)目前的資源利用情況,原油價(jià)格走高也是必然的趨勢(shì),電石乙炔路線在一定時(shí)期內(nèi)仍將保持一定的成本優(yōu)勢(shì)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)、可持續(xù)發(fā)展的角度看,還是應(yīng)該在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī).適當(dāng)發(fā)展天然氣乙炔路線和乙烯路線.逐步實(shí)現(xiàn)多種生產(chǎn)工藝共存。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ,我國(guó)聚乙烯醇及 其下游產(chǎn)品的出口已有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)在擴(kuò)大聚乙烯醇的生產(chǎn)規(guī)模和開發(fā)生產(chǎn)高精細(xì)化、特種產(chǎn)品聚乙烯醇品種的項(xiàng)目勢(shì)在必行 。除了積極開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域外.還應(yīng)該充分利用我國(guó)聚乙烯醇產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)比較便宜的優(yōu)勢(shì),通過技術(shù)進(jìn)步,進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,積極擴(kuò)大出口,以規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn),保證聚乙烯醇行業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 本次設(shè)計(jì)所針對(duì)的聚乙烯醇精餾塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì),他所對(duì)應(yīng)的是 粗醋酸乙烯酯精制流程。而精餾工序中 四 塔所精餾的醋酸乙烯酯是能夠達(dá)到聚合原料的純度要求,所以本設(shè)計(jì)應(yīng)確定對(duì) 四 塔設(shè)備的設(shè)計(jì)。 確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下,盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就,使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求,符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此,必須具體考慮如下幾點(diǎn): (1)滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備,首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求,而且質(zhì)量要穩(wěn)定,這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定,入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定,從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所 定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性,各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。因此,在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門,在管路中安裝備用支線。要考慮必需裝置的儀表 (如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì),流量計(jì)等 )及其裝置的位置,以便能通過這些儀表來觀測(cè)生產(chǎn)過程是否正常,從而幫助找出不正常的原因,以便采取相應(yīng)措施。 ( 2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗,減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸餾過程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱,就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水,也能減少電能消耗。又如冷卻水出口溫度的高低 ,一方面影響到冷卻水用量,另方面也影響到所需傳熱面積的大小,即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣,回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。 降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù),因此在設(shè)計(jì)時(shí),是否合理利用熱能,采用哪種加熱方式,以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等,均要作全面考慮,力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且,應(yīng)結(jié)合具體條件,選擇最佳方 。 ( 3) 保證安全生產(chǎn) 例如 醋酸乙烯酯 屬易燃物料, 不能讓其蒸汽彌漫車間, 也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。又如,塔是指定在常壓下操作的,塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空,都會(huì) 使塔受到破壞,因而需要安全裝置 。 以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中,對(duì)第一 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮,對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮,而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。 塔設(shè)計(jì)原則 總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù), 使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、 經(jīng)濟(jì)合理的要求,符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則,精餾所進(jìn)行的是氣 (汽 )、液兩相之間的傳質(zhì),而作為氣 (汽 )、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備,首先必須要能使氣 (汽 )、液兩相得到充分的接觸,以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是,為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要,塔 設(shè)備還得具備下列各種基本要求: (1) 氣 (汽 )、液處理量大,即生產(chǎn)能力大時(shí),仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。 (2) 操作穩(wěn)定,彈性大,即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí),仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 (3) 流體流動(dòng)的阻力小,即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小,這將大大節(jié)省動(dòng)力消 耗,從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作,過大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無法維持必要的真空度,最終破壞物系的操作。 (4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,材料耗用量小,制造和安裝容易。 (5) 耐腐蝕和不易堵塞,方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。 (6) 塔內(nèi)的滯留量要小。 實(shí)際上, 任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求, 況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn), 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求, 抓住主要矛盾,進(jìn)行選型。 裝置流程的確定 精餾裝置包括精餾塔,原料預(yù)熱器,再沸器,冷凝器等裝備,熱量自塔底輸入, 物料在塔中多次部分被汽化和冷凝進(jìn)行精餾操作,由冷凝器中冷卻介質(zhì)將熱量帶走。 工業(yè)生產(chǎn)中多應(yīng)用連續(xù)蒸餾,具有生產(chǎn)能力大,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),塔頂冷凝年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 裝置采用全凝器以便準(zhǔn)確的控制回流比。在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)考慮余熱的利用。 板型選擇 本次設(shè)計(jì)是通過對(duì)篩板塔和浮閥塔的計(jì)算和生產(chǎn)能力,塔板效率,操作效率, 操作彈性,壓力降,以及操作和造價(jià)等多方面的比較 ,根據(jù)實(shí)際選型選擇 四 塔采用篩板塔。 操作壓力的選擇 精餾操作有常壓,加壓和減壓。本設(shè)計(jì)采用常壓操作,原因有以下幾點(diǎn): (1) 甲醇和醋酸乙烯在常壓下呈液態(tài),不必采用加壓裝置。 (2) 能用水將餾出物冷卻,在常壓下實(shí)現(xiàn)醋酸乙烯和聚醋酸乙烯的分離。 (3) 醋酸乙烯和聚醋酸乙烯不屬于熱敏性物料,混合液沸點(diǎn)不高,不必采用減壓蒸餾。 附屬設(shè)備 的選擇 本設(shè)計(jì)選擇用冷卻水冷卻,采用 冷 凝器。塔釜一般采用間接蒸汽加熱,但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水,且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系,也可采用直接蒸汽加熱 ,設(shè)置再沸器。 回流比的選擇與塔板數(shù) 實(shí)際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。 為了是塔設(shè)備合操作費(fèi)用實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化組合,本設(shè)計(jì) 四 塔 R= 10。 工 藝流程 圖 見附錄。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第三章 醋酸乙烯酯精餾 四 塔 (T204) 的工藝設(shè)計(jì) 精餾工序的物料衡算及操作條件的確定 基準(zhǔn):年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇。 精餾送出醋酸乙烯量: 已知皖維采用低堿法生產(chǎn)的聚乙烯醇平均純度為 94%,按照年生產(chǎn)時(shí)間 8000小時(shí)計(jì)算, 醇解工序收率為 %,精餾工序的收率 %, 聚合轉(zhuǎn)化率為 50%, 則 30000 1000247。 8000 247。 44=精餾送出醋酸乙烯量247。 86 % 精餾送出醋酸乙烯量 =6924kg/h 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇的 聚合轉(zhuǎn)化率為 50% 根據(jù)三塔加料中醋酸乙烯 %=精餾送出醋酸乙烯量 (假定收率 %) 聚合轉(zhuǎn)化率為 50% 三塔加料中醋酸乙烯的量 =6924247。 247。 50%= 物料平衡表 根據(jù)進(jìn)料百分比得: 表 31 三塔進(jìn)料 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成(重量 %) 1 2 3 4 5 6 7 8 醋酸乙烯( VAC) 醋酸 甲酯( MeOAC) 水( H2O) 乙醛( Aed) 丙酮( Me2CO) 甲醇( MeOH) 硫叉二苯胺( TDA) 醋 酸( HAC) 三塔餾出液中水的重量與進(jìn)料水量不變 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 餾出液組分量 : 247。 %= 表 32 三塔餾出液 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成(重量 %) 1 2 3 4 5 6 醋酸乙烯( VAC) 醋酸 甲酯( MeOAC) 水( H2O) 乙醛( Aed) 丙酮( Me2CO) 甲醇( MeOH) 四塔的進(jìn)料為三塔的餾出液,則四塔進(jìn)料可知 表 33 四塔進(jìn)料 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成(重量 %) g/mol kmol/h 摩爾 % 1 2 3 4 5 6 7 合計(jì) 醋酸乙烯( VAC) 醋酸 甲酯( MeOAC) 水( H2O) 乙醛( Aed) 丙酮( Me2CO) 甲醇( MeOH) 硫叉二苯胺( TDA) 100 86 74 18 44 58 32 100 四塔餾出液中丙酮量與進(jìn)料丙酮量不變,則 餾出液量 247。 %=餾出液組分 表 34 四塔餾出液 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成(重量 %) g/mol kmol/h 摩爾 % 1 2 3 4 5 6 合計(jì) 醋酸乙烯( VAC) 醋酸 甲酯( MeOAC) 水( H2O) 乙醛( Aed) 丙酮( Me2CO) 甲醇( MeOH) 100 86 74 18 44 58 32 100 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 釜出液組分 表 35 四塔釜出液 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成(重量 %) g/mol kmol/h 摩爾 % 1 2 3 4 合計(jì) 醋酸乙烯( VAC) 醋酸 甲酯( MeOAC) 水( H2O) 硫叉二苯胺( TDA) 100 86 74 18 100 表 36 尾氣 序號(hào) 名稱 公斤 /時(shí) 組成(重量 %) g/mol kmol/h 摩爾 % 1 乙醛( Aed) 100 44 100 物性數(shù)據(jù)查找計(jì)算及匯總 ( 1) 數(shù)均分子量計(jì)算(按摩爾百分比) 進(jìn)料平均分子量 = MVAcVAc%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%+MAedAed%+MMe2COMe2CO%+MMeOH MeOH%=86%+74%+18%+44%+58%+32%= 餾出平均分子量=MVACVAc%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%+MAedAed%+MMe2COMe2CO%+MMeOHMeOH%=86%+74%+18%+44%+58%+32%= 釜液平均分子量=MVACVAC%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%=86+74+18= 年產(chǎn) 30000 噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 ( 2) 汽化潛熱 Hi(按質(zhì) 量百分比) 查得如下表: 表 37組分汽化潛熱表 名稱 VAc HAc 甲醇 水 醋酸甲酯 乙醛 丁烯醛 汽化潛熱 Hi( kJ/kg) 2253 400 進(jìn)料平均汽化潛熱 = HiVAcVAc%+Hi 甲醇 甲醇 %+Hi 水 水 %+Hi 醋酸甲酯 醋酸甲酯 %+Hi 乙醛 乙醛 % =%+%+2253%+%+% =餾出平均汽化潛熱 = HiVACVAc%+HiMeOACMeOAC%+HiH2OH2O%+HiAedAed%+HiMeOHMeOH% =%+%+2253%+%+% =釜液平均汽化潛熱 = HiVACVAC%+HiMeOACMeOAC%+HiH2OH2O% =%+%+2253% = ( 3) 比 熱(按質(zhì)量百分比) 查表得: 表 38組分比熱表 名稱 VAc HAc 甲醇 水 醋酸甲酯 乙醛 丙酮 比熱 c( kJ/kg℃ ) 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 進(jìn)料平均比熱 = CVAcVAc%+CMeOACMeOAC%+CH2O H2O% +CAedAed%+CMeOH MeOH%+CMe2COMe2CO% =%+%+%+%+%+% =℃ 餾出平均比熱 = CVAcVAc%+CMeOACMeOAC%+CH2O H2O% +CAedAed%+CMeOH MeOH%+CMe2COMe2CO% =%+%+%+%+% +% = kJ/kg℃ 釜液平均比熱 = CiVACVAC%+CiMeOACMeOAC%+CiH2OH2O% =
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