【導(dǎo)讀】醋酸乙烯是一種重要的有機(jī)化工中間體，主要原料為工業(yè)冰醋酸和電石，是世界產(chǎn)量最大50種化工原料之一。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展。盡管?chē)?guó)內(nèi)醋酸乙烯產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展雖然較快，但隨著對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓以及國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，使醋酸乙烯的需求量逐年上升，市場(chǎng)供需矛盾仍然存在，每年仍有較大的進(jìn)口量。預(yù)計(jì)到2010年，世界醋酸乙烯需求量將達(dá)到650萬(wàn)噸。目前我國(guó)現(xiàn)有醋酸乙烯生產(chǎn)廠(chǎng)16家，生產(chǎn)能力為106萬(wàn)噸/年，產(chǎn)量為96萬(wàn)噸。近幾年,由于醋酸乙烯需求量大幅上升,各廠(chǎng)都將原有生產(chǎn)裝置進(jìn)行改擴(kuò)建擴(kuò)能,但醋酸乙烯在我國(guó)缺口仍然很大。國(guó)內(nèi)醋酸乙烯價(jià)格基本在左右,但各地區(qū)差異較大。我國(guó)有醋酸乙烯生產(chǎn)裝置16套,其中乙烯法僅有2套,年產(chǎn)22萬(wàn)噸,%;天然氣乙炔法一套,年產(chǎn)12萬(wàn)t,%;電石乙炔工藝12套,,%。

　　

【正文】 數(shù)負(fù)荷性能圖塔徑[mm]2200板間距[mm]600降液管面積[%]塔板開(kāi)孔率[%]13出口堰長(zhǎng)[mm]出口堰高[mm]50降液板底隙[mm]50溢流程數(shù)1氣液負(fù)荷氣相負(fù)荷[m3/h]氣相密度[kg/m3]液相負(fù)荷[m3/h]液相密度[kg/m3]塔板水力學(xué)計(jì)算結(jié)果續(xù)表56液流強(qiáng)度[m3/m*h]空塔氣速[m/s]閥孔動(dòng)能因子[m/s(kg/m3)^]塔板壓降[pa]霧沫夾帶[%]00漏液率[%]操作/下限孔速降液管停留時(shí)間[s]降液管清液高度[mm]降液管液泛率[%]18降液管底隙流速[m/s] 塔高的計(jì)算（1）塔頂空間高度HD:取HD=（2）塔底空間高度HB： 一般取塔底產(chǎn)品停留時(shí)間為θ=12min，由以上計(jì)算可知塔徑D=，塔底液相負(fù)荷LS= 則塔底空間高度HB: HB=LS?θπ4?D2+2=*12/?+2=（3）進(jìn)料空間高度HF: 因?yàn)槭且合噙M(jìn)料，一般取HF=（4）塔的總高H； H=HD+HB+HF+i=1n1HT,i=+++*38=（1）筒體 由Cuptower設(shè)計(jì)校核結(jié)果，得到精餾塔的塔徑D=，操作壓力P==15kg/cm3。查《化工原理課程設(shè)計(jì)》表31，精餾塔塔體選用鋼Q235F,筒體壁厚18mm。（2）封頭的設(shè)計(jì)本精餾塔選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，查《化工原理課程設(shè)計(jì)》表32，由于本塔的公稱(chēng)直徑Dg=2200mm，則由表格可以查的曲邊高度h1=550mm，直邊高度h2=40mm，封頭厚度S=18mm。（3）人孔和手孔的選擇 由于本塔的直徑大于800mm，故采用人孔。每隔7塊塔板設(shè)一個(gè)人孔，另外塔頂和塔底各設(shè)一個(gè)人孔，總共5個(gè)人孔。人孔采用圓形人孔Dg450， 人孔具體安裝位置見(jiàn)下表：表57 人孔位置表人孔編號(hào)1234567人孔位置塔頂78塔板1415塔板2122塔板2829塔板3536塔板塔底（4）裙座 塔的高徑比H/D=630，所以圓筒形裙座。塔徑大于2000mm，需要開(kāi)6個(gè)排氣孔和2個(gè)Dg450的人孔，裙座的高度取3m。(1) 塔頂蒸汽出口管徑dv (51)參考《化工原理課程設(shè)計(jì)》表35 蒸氣導(dǎo)管中的常用蒸汽速度，取蒸汽流速為35m/s，塔頂蒸汽量為1732m3/h，考慮到生產(chǎn)中操作回流比的變動(dòng)，Vs取值較大些，為470m3/h，由公式(51)得dv=4**35*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑Dg=150mm,接管外徑厚度δ=1596接管伸出長(zhǎng)度200mm，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑(D)300mm，補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑（d）163mm。(2) 回流管管徑dR回流液用泵輸送，取回流流速u(mài)R=2m/s，考慮操作回流比的波動(dòng)，取回流液流量LS=，由公式(51)得dR=4**2*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑Dg=125mm，接管外徑厚度δ=1336，接管伸出長(zhǎng)度H=200mm，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑(D)250mm，補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑（d）137mm。(3) 進(jìn)料管管徑dF，用泵輸送料液，取進(jìn)料速度為2m/(54)得dF=4**2*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑Dg=65mm，接管外徑厚度δ=736，接管伸出長(zhǎng)度H=150mm，無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈。(4) 塔底出料管徑dw取塔底出料管流速u(mài)w=，塔底出料的體積流量Lw=，由公式(51)得dW=4**2*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑Dg=65mm，接管外徑厚度δ=736，接管伸出長(zhǎng)度H=150mm，補(bǔ)強(qiáng)圈：外徑D=160mm，內(nèi)徑d=80mm。(5) 塔底至重沸器連接管管徑dL取接管內(nèi)流速u(mài)w=，連接管的液相流量Lw=315m3/h。由公式(51)得dL=4**2*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑Dg=300mm,接管外徑厚度δ=32510，接管伸出長(zhǎng)度H=200mm，補(bǔ)強(qiáng)圈：外徑D=550mm，內(nèi)徑d=329mm，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度與被補(bǔ)強(qiáng)的封頭等厚。(6) 重沸器返塔聯(lián)接管管徑db罐式重沸器返塔是蒸汽部分，其流量為提餾段蒸汽負(fù)荷，即Lb=3429m3/h，取管內(nèi)氣相流速為45m/s。由公式(51)得db=4**35*3600=查表38取接管的標(biāo)準(zhǔn)系列，接管參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑Dg=200mm，接管外徑厚度δ=2198，接管伸出長(zhǎng)度H=200mm，補(bǔ)強(qiáng)圈：外徑D=400mm，內(nèi)徑d=223mm，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度與被補(bǔ)強(qiáng)的封頭等厚。綜合以上結(jié)果，列出各接管匯總表，如下：表58 乙酸乙烯酯精制塔接管設(shè)計(jì)一覽表公稱(chēng)/Dg/mm外徑厚度接管伸出長(zhǎng)H/mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D/mm補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d/mmdv1501596200300163dR1251366200250137dF6573615016080dw6573615016080dL30032510200550329db2002198200400223由以上計(jì)算方法計(jì)算其他兩個(gè)塔設(shè)備，得到如下塔設(shè)備一覽表：表59 其他兩塔設(shè)備一覽表序號(hào)流程編號(hào)名稱(chēng)塔類(lèi)型操作溫度℃塔頂壓力（絕壓）/kPa回流比氣體負(fù)荷/(m3/h)塔頂塔底1T0201脫乙酸塔精餾塔10123138575552T0301脫水塔精餾塔2414340034952423T0401乙酸乙烯酯精制塔精餾塔261841500151732序號(hào)流程編號(hào)名稱(chēng)液體負(fù)荷/(kg/h)空塔線(xiàn)速/m/s塔徑/mm塔板數(shù)塔高/m計(jì)算實(shí)際1T0201脫乙酸塔21312200232T0301脫水塔14521600203T0401乙酸乙烯酯精制塔682049220040 脫水塔（T0301）計(jì)算和校核 類(lèi)型：規(guī)整填料塔（設(shè)計(jì)需要） 類(lèi)型：規(guī)整填料塔。 填料類(lèi)型：M250Y 填料。通過(guò)cuptower 對(duì)該塔進(jìn)行了校核，主要結(jié)果如下：表510 T0301校核表工藝設(shè)計(jì)條件頂部底部氣相條件　1質(zhì)量流量kg/h2密度kg/m33體積流量m3/h4粘度cP液相條件　5質(zhì)量流量kg/h6密度kg/m37體積流量m3/h8粘度cP9表面張力mN/m工藝計(jì)算結(jié)果1液泛分率%2氣體動(dòng)能因子3液體噴淋密度m3/4單位填料層壓降mbar/m5空塔氣速m/s6泛點(diǎn)氣速m/s7氣體負(fù)荷因子m/s8流動(dòng)參數(shù)/9填料層總壓降mbar床層特性1填料名稱(chēng)/M250Y6塔徑m 2材質(zhì)/不銹鋼7填料層高度m 3比表面積m2/m3 8持液量% 4空隙率% 9每米理論級(jí)數(shù)/5傾斜角176。 10經(jīng)濟(jì)F范圍Pa^ 圖58 填料塔的操作曲線(xiàn) 結(jié)果表明，該塔通過(guò)核算。液體分布器槽式孔流型液體分布器。除沫器選用旋流板式除沫器。 塔徑：。（由Aspen Plus 模擬得到） 由Aspen Plus 模擬得到該塔的理論塔板數(shù)為20，進(jìn)料位置為第8塊塔板。已知填料M250Y ，所以可以得到該塔的填料層高度為8m。 填料塔高度H： ，,取停留時(shí)間為10min。 換熱器的計(jì)算及選型由aspen對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，得出在換熱網(wǎng)絡(luò)中方案五是最優(yōu)方案，并依據(jù)此方案來(lái)對(duì)換熱器進(jìn)行選型。然后依照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)裝置需要用到的所有換熱設(shè)備做了選型。（E0102）的計(jì)算及選型由換熱網(wǎng)絡(luò)可得：59原料氣冷卻器E0102換熱網(wǎng)絡(luò)圖由圖59可得：熱負(fù)荷為Q=*106KJ/hr, 換熱面積A=,換熱器熱介質(zhì)（原料混合氣 ）走管程，冷介質(zhì)（脫乙酸塔塔底物質(zhì)）走殼程，進(jìn)行換熱。本換熱器采用浮頭式換熱器，換熱器具體選型見(jiàn)《石油化學(xué)工程原理》（注：176。排列計(jì)算；）：公稱(chēng)殼徑(DN)/mm： DN=800mm管程數(shù)： 4中心排管數(shù)： 588換熱管長(zhǎng)： L=管程通道截面積： A1=公稱(chēng)換熱面積： A=碳鋼管： ?25x2冷凝器的型號(hào)為：Ⅰ（E0401）的計(jì)算及選型由換熱網(wǎng)絡(luò)得：510乙酸乙烯酯塔頂E0401換熱網(wǎng)絡(luò)圖由圖510可得：熱負(fù)荷為Q=*107KJ/hr, 換熱面積A=, 傳熱系數(shù)K=?m2?℃1換熱器熱介質(zhì)（T0401塔底物乙酸乙烯酯）走管程，冷介質(zhì)（溫度為24℃的液態(tài)烴類(lèi)）走殼程，進(jìn)行換熱。本換熱器采用浮頭式換熱器，換熱器具體選型見(jiàn)《石油化學(xué)工程原理》（注：176。排列計(jì)算；）：公稱(chēng)殼徑(DN)/mm： DN=1100mm中心排管數(shù)： 692換熱管長(zhǎng)： L=6m管程通道截面積： A1=公稱(chēng)換熱面積： A=碳鋼管： ?25x2冷凝器的型號(hào)為：Ⅰ（E0201）的計(jì)算及選型由換熱網(wǎng)絡(luò)得：511脫乙酸塔塔底再沸器E0201換熱網(wǎng)絡(luò)圖由圖511可得：熱負(fù)荷為Q=*108KJ/hr, 換熱面積A=, 傳熱系數(shù)K=?m2?℃1由aspen數(shù)據(jù)可以查出，塔底氣相流率為：V’=86m3/hr塔底液相流率為：L’=201m3/hr計(jì)算氣化率： V’/L’=%所以此再沸器采用循環(huán)式熱虹吸式再沸器。換熱器冷介質(zhì)（T0201塔底物）走管程，熱介質(zhì)（溫度為896KPa℃的低壓蒸汽）走殼程，進(jìn)行換熱。本換熱器采用熱虹吸式換熱器，換熱器具體選型見(jiàn)《石油化學(xué)工程原理》（注：176。排列計(jì)算；）：公稱(chēng)殼徑(DN)/mm： DN=1400mm中心排管數(shù)： 711換熱管長(zhǎng)： L=2500mm管程通道截面積： A1=公稱(chēng)換熱面積： A=200m2碳鋼管： ?25x2熱虹吸式再沸器殼徑：殼程：240mm 管程：450mm冷凝器的型號(hào)為：Ⅱ（E0103）的計(jì)算及選型（1)計(jì)算換熱器的熱負(fù)荷Q 由Aspen模擬得到塔底再沸器的熱負(fù)荷Q=12601KW(2)計(jì)算逆流時(shí)的平均溫差 ?t=?t1?t2ln?t1?t2換熱器進(jìn)料溫度145℃，出料溫度為10℃，根據(jù)aspen換熱網(wǎng)絡(luò)本換熱器和24℃的液態(tài)烴換熱，采用逆流換熱。?t1=145（24）=169℃ ?t2=10（24）=34℃ ?t=16934ln16934=84℃（3）由經(jīng)驗(yàn)值選取換熱器的總傳熱系數(shù)K 查《化工原理課程設(shè)計(jì)》表15列管換熱器典型的總傳熱系數(shù)，查的對(duì)于冷凝器，當(dāng)熱流體為有機(jī)蒸汽，冷流體為有機(jī)溶劑，總傳熱系數(shù)300900K/(W?m2?℃1)可以取K=800 W?m2?℃1（4）計(jì)算傳熱面積 假定沒(méi)有熱量損失，取換熱器面積的富裕度為φ=10%由公式A=*?tA=*12601*1000800*84=205m2本換熱器采用浮頭式換熱器，查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表35134內(nèi)導(dǎo)流換熱器和冷凝器的主要參數(shù)查的冷凝器標(biāo)準(zhǔn)系列（注：176。排列計(jì)算；） 公稱(chēng)直徑：Dg=800mm 管程數(shù)：Np=4 總管數(shù)：Nt=588 中心管排數(shù)：N=18 管長(zhǎng)：L=6m 公稱(chēng)換熱面積：A= 碳鋼管：?19x2 管程通道截面積：A1= 冷凝器的型號(hào)為：Ⅱ表511 其他換熱器選型一規(guī)格表：序號(hào)位號(hào)名稱(chēng)型號(hào)類(lèi)型排列方式介質(zhì)程數(shù)管程殼程1E0101乙酸加熱器Ⅱ浮頭式正三角形乙酸T0301塔頂物質(zhì)22Ⅱ斧頭式正三角形乙酸出壓縮機(jī)的原料氣43E0102原料氣加熱器Ⅰ浮頭式正三角形原料氣原料乙酸44E0103產(chǎn)品冷卻器Ⅱ