【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% =