【文章內(nèi)容簡介】 三塔均是常壓操作，一塔脫乙醒 :二塔脫出乙醇，脫 出的 乙 醇用作生產(chǎn)催化 劑 :第 三 塔 ，塔上得到產(chǎn)品， 塔 下出重組分。同時(shí)還可以設(shè) 計(jì)一個(gè)小塔，用來分離第三塔得到的重組分，有效地分離較純副產(chǎn)物乙縮醒，產(chǎn)出 乙縮 回 室 ， 做到了副產(chǎn)品的有效利用。 第 13 頁共 62 頁 |脫重組分嚴(yán)旦 圖 精館提 純 工 序的流程簡圖 工藝流程 以下為乙醒縮合法合成乙酸乙酶各 個(gè) 工 序的簡述。圖 為 乙 藍(lán)藍(lán)縮合法生產(chǎn)乙 酸乙 酸 工 藝流程簡圖。 以乙醇鋁作為催化劑，乙醒通過自縮合反應(yīng)生成乙酸乙酶，通過向單效蒸發(fā)器 中 加 入 過 量的 水 ， 將催化劑乙醇鋁破壞，再經(jīng)過蒸發(fā)器將生成的氫氧化鋁脫除。再 依次通過脫乙醒精館塔、脫乙醇粗館塔和脫重組分塔，分別脫除粗乙酶中的乙醋、 乙 醇 和 乙縮醒，在脫 重 組 分精鋪塔塔頂?shù)玫捷^純凈的乙酸乙酷產(chǎn) 品 。 一步縮合 二 步縮什 「一一一 1 蒸發(fā) 圖 乙 醒縮合法生 產(chǎn) 乙酸 乙 酸 工 藝流程簡圖 第 14 頁共 62 頁 3 物料衡算 全流程的工藝數(shù)據(jù) (1) 生產(chǎn)規(guī)模 年產(chǎn) 3 萬噸乙酸乙酶 ( 2) 生產(chǎn)時(shí)間 年 工 作時(shí)為 7920 小 時(shí) (3) 生產(chǎn)效率 一步縮合反應(yīng)釜中乙醒轉(zhuǎn)化率為 %， 二 步縮合反應(yīng)釜中 乙 酷的轉(zhuǎn)化率為 %，在兩個(gè) 釜 中 主反應(yīng)的選擇性都為 %。 催化劑的配方 (1) 催化劑的原料配 比 :見 表 表 催 化劑的原 料 配比 fi劊 (單 位 : g) 乙 酸 乙 酶 乙 醇 鋁 氧化鋁 氯 化隸 腆 總 計(jì) 140 28 5 2 微 量 微 量 175 ( 2) 催化劑與原料的質(zhì)量比 該反應(yīng)中將催化劑和純原料的質(zhì)量比控制在 1:8。 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 。 單效蒸發(fā)器的操作溫度為 。 脫 乙 醒塔塔頂溫度和塔底溫度為 : 。 脫 乙 醇塔塔頂溫 度 和塔 底 溫度 為 : 。 脫重組分塔塔頂溫度和塔底溫度 為 : 。 原料和產(chǎn)品的控制指標(biāo) 表 原料 乙 醒和產(chǎn) 品 乙 酸 乙 酶 的 標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 優(yōu)等品指標(biāo) 乙 酸 乙醋 乙 醒 純度 /% 二 E 水 分 /% 三二 續(xù)表 第 15 頁共 62 頁 項(xiàng)目 優(yōu)等品指標(biāo) 乙 醇含量 〈 在 乙 自主進(jìn)料前進(jìn)行干 燥 ， 干燥后的乙醒純度為 %。 物料平衡關(guān)系圖 全流程的物料平衡簡圖如 下 : 乙 瞪 進(jìn) 料 。 催 化劑進(jìn)料 。 一步反應(yīng)淚合物 料 。 步 反 應(yīng)混合物料 。 含氫氧化鋁的混合液 。 破壞液 。 粗 乙 醋 蒸 汽 。 塔 頂 乙 醒 。 側(cè)線料 。 粗 乙醋 。 塔頂乙醇 。 :J。苔 底 粗 乙 醋 。 乙 酸 乙 醋 產(chǎn)品 。 乙 縮醋 圖 全流程物料平衡關(guān) 系 圖 一步縮合反應(yīng)釜的物量衡算 本次設(shè)計(jì)為連 續(xù)操作，因此以單位 kglh 為基 準(zhǔn) 。 純 凈 乙 酸 乙 酶在脫重組分出口量應(yīng) 為 : w =3x10 7 x = 3787 .88 kg / h 。 330 x 24 則 需乙醒進(jìn)料 (純度為 ): 一 旦 一 = 3791 .67 kg / h 。 因反應(yīng)過程中有損 失 ， 將 乙 酶的入口流量定為 3900kglho 圖 一 步 縮合物 料 平衡 簡 圖 第 16 頁共 62 頁 中含 有 : 乙 瞪 : 39∞ x = 3896 .1k供 水 : 39∞ x (1 ) = 39。h 中含 有 : 催化劑用量為 : 3896 .1.。.. = 493 .88 kg / h 則催 化 劑 原料中 含 :乙酶 : 493 .88 x 旦旦 = 395 .lkg / h 175 鋁 : 493 .88 x 二 一 = kg / h 175 乙 醇 : 21=175 氯化 鋁 : 493 .88 x 三 一 = I h 175 乙 醇和鋁在催化劑的作用下生 成 乙 醇 鋁 : 叢 1+6叭 叭 OH 一→叢 川 川 J(∞C 叭 O川 2 物 流 中需加入 60kg!h的 乙 醇來保護(hù)催化劑中 的 乙 醇 鋁 ，防 止 其水解失效。 中 含 有 : 乙酸乙醋 : 395 .lkg I h 鋁 : x (1 ) = kg I h 乙醇 : 70 .85 +ω= kg / h 其它輕組 分 : + = 醇 鋁 : 39。h 流股中為純度為 %的乙醋，其他為乙酸乙醋。因此 物料中含有 : 乙 瞪 : x = 51kg / h 乙 酸 乙醋 : x O.∞ 1=反應(yīng)器中主反應(yīng)方程式如下 : 第 17 頁共 62 頁 44 日 其乙乙 醇醇它 鋁微 且里 口 2C2H40 C4H802 副 反應(yīng) 方 程卻也 雜 式 如 下 : 日k里 1l阱e173。均 C2 JJ丐JU 40 + 2C2H60 C6H1402 + H20 11J2Q 39。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 頁共 62 頁 二步縮合反 應(yīng) 釜的物料衡算 圖 二步縮合物料平衡簡圖 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 頁共 62 頁 + 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) 此過程主要目的是為了破壞物流中的乙醇鋁催化劑。 國 單效蒸發(fā)器物料平衡簡圖 該過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) 為 乙 醇鋁的水 解 : 3H 20 + A I(CH3C H20 h 一一一一 一 ... 3C H 3C H 20H +Al(OHh 162 138 78 氧化 鋁 、 鋁和氯化鋁重 組 分 ， 重 組 分被 完 全脫 除 ， 并 且 流股中重組分的質(zhì) 量 分?jǐn)?shù)為 ， 則 可求得 流中總質(zhì)量流量 為 : + = 170 .81 kg / h 乙 縮醒在 流股中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%，則 含 : 乙 酸 乙酶 : 170 .81 x = kg / h 乙 縮 醒 : x = kg / h 流股是來 自 二 步縮合釜的出口物料。 第 20 頁共 62 頁 流股 中 : 乙 瞪 : + = 57 .但 kg / h 乙 醇 : + + = 83 .59kg / h 水 : + + 26 = / h 乙 縮 醒 : 109 .57 = 101 .06 kg / h 乙酶 : + 4181 .24 162 .27 = 4118 .97 kg / h 流 股 為 氫 氧 化 鋁混 合 物， 包 括微 量 的 鋁 和 氯 化 鋁 : (去 回 收 工 段 ) A1(OH)3 : !h 鋁 : !h 氯化 鋁 : !h 乙西旨 : !h 乙 縮 瞪 : !h 流股 中 : 水 : + 26 = kg / h 乙 醇 : 乙 酸 乙酶 : !h 乙 醒 : 表 單效蒸發(fā) 器 物 料 衡 算 表 乙酸 乙 醋 乙 醒 乙醇 水 乙縮醒 乙 醇鋁 總 計(jì) 逝 口 物料 出 口物料 kglh kg/h 脫 乙 瞪塔的物料衡算 在 該塔 中 ， 塔頂輕 組 分 乙 酷 的 質(zhì) 量 分?jǐn)?shù) xDl=， 塔 底輕 組 分 乙 醒 的 質(zhì) 量 分 數(shù) xw=。 第 21 頁共 62 頁 圖 脫 乙 醒塔物料平衡簡圖 對其作物料衡算 : D1+W+D2=F ① D1 Xd l +Wxw+D2xD2=Fxp ② 可求 得 : 流股中 (乙 醇 和 乙 酶 形成共沸精館 ): 水 : 乙醇 : 乙酶 : 乙醒 : 流股 中 : 乙 醒 : 乙 醇 : = kg / h 乙 酶 : 4105 .85 一 = 4018 .46kg / h 水 : = kg/h 乙 縮 瞪 :47kglh 流股中 : 乙醒 : 乙酶 :第 22 頁共 62 頁 表 脫 乙 醒塔物料衡算表 總乙 乙Z乙U 醋K瞄 醇計(jì)醒 進(jìn)口物料 k以 1 出 口 物料 kglh 脫乙醇塔 由 F=D+W FX}FDxo+Wxw 對該精館塔作物料衡算得 : 圖 脫 乙 醇 塔物料平衡簡圖 ① ② 流 股 中 ， 因乙醇和乙酶形成共沸物，該物流去回 收 工 段 : 乙醋 : 乙 醇 : 水 : 乙瞪 : : 乙醋 : 4194 .18