【正文】 上述非工藝專業(yè)同時(shí)相互提出對車問布置的要求。 醋酸乙烯精餾塔采用篩板塔，塔徑1600mm,塔高29300mm,板間距500mm,，共36塊孔徑3mm的塔板，開孔率φ= %。塔的底部空間高度是指塔底第一塊塔板到塔底封頭之間的垂直距離，包括液所占高度和釜液面上方氣液分離高度。根據(jù)《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》[24]知Dm==。查《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》圖56Smith關(guān)聯(lián)圖[24]知HThL=，當(dāng)L/V()1/2=，C20=。氣相平均密度ρVM=PMVM/RTm=。即該塔所需理論板數(shù)為27塊。實(shí)際液氣比R/(R+1)=L/V=()/(+)=，則R=，R/Rmin=，(RRmin)/(R+1)=()/(+1)=。流率F的進(jìn)料其組成xF=。 醋酸乙烯精餾塔 精餾三塔就是醋酸乙烯精餾塔，也是整個(gè)醋酸乙烯精餾裝置的核心裝置。 kg/m3,空速是100～420h1，平均孔徑l0nm。載體應(yīng)具有一定的大于50 nm的過渡孔和大孔，比表面積在1 000m2/g以上。另外在床層頂部和底部各鋪設(shè)一層厚度為l0mm的氧化鉛惰性填料，填料粒經(jīng)為6mm，避免催化劑層表面受到氣流的直接沖擊，防止污染物帶入催化劑。 (4) 反應(yīng)器的技術(shù)參數(shù)如下： 醋酸乙烯合成反應(yīng)器的技術(shù)參數(shù)Table Vinyl acetate synthesis reactor technology parameters名稱殼程管程設(shè)計(jì)壓力/MPa設(shè)計(jì)溫度/℃工作介質(zhì)材料腐蝕裕度/mm換熱面積/mm設(shè)備重量/kg140～225蒸汽冷凝器16MnR 90000140～225C2H2,HAc,VAc16MnR+316L復(fù)合板醋酸乙烯合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析可知，該設(shè)備由六大部件組成，即上封頭法蘭組合件、上部簡體短節(jié)組件、下部簡體組合件、下錐體組合件、中間換熱主體組合件及導(dǎo)熱油夾套組合件等。已知G=()，λf=(),ρ=,μ=105kg/(m2?s)，dp=103m,dt=。標(biāo)準(zhǔn)封頭曲面面積s=D2=32=。 設(shè)兩根列管管芯到管芯之間的間距是c(列管是按三角形排列)，1859根列管可組成7466個(gè)三角形,每個(gè)三角形的面積是c2。 (2) 尺寸的設(shè)計(jì) 反應(yīng)器列管選取φ45mm，列管有效長度8m。則催化劑床層實(shí)際體積VP=Vc+Vo=+=。每小時(shí)需要處理的物料量，反應(yīng)器采用連續(xù)式操作[23]。 總熱量衡算匯總 醋酸乙烯生產(chǎn)過程熱量衡算表Table Heat calculation summary名 稱符 號熱 量(kJ)反應(yīng)系統(tǒng)分離系統(tǒng)精餾系統(tǒng)Q1Q2Q3Q4Q5Q6△Q一塔△Q二塔△Q三塔15479618134368146第5章 主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和選型 固定床反應(yīng)器 乙炔氣相法合成醋酸乙烯的反應(yīng)器主要有固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器，根據(jù)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性、反應(yīng)熱提供或轉(zhuǎn)移的方法、催化劑的性能和壽命等幾個(gè)方面因素選擇。 三塔再沸器的出口溫度必須高于塔釜出料的溫度，計(jì)算得到飽和液體的流體焓值:h三塔再沸器=?mol。依一塔的熱量衡算，三塔進(jìn)、。 根據(jù)同樣的原理和數(shù)據(jù)，進(jìn)行二塔的物料衡算，得到二塔塔頂、。再沸器的出口溫度一定要高于塔釜出料的溫度()，計(jì)算飽和液體時(shí)的流體焓值:h一塔再沸器 =?mol。 根據(jù)物料衡算的計(jì)算結(jié)果，再結(jié)合精餾原理，計(jì)算一塔的進(jìn)、。 (1) 不同溫度區(qū)間的平均等壓比熱容的計(jì)算依上述方法和數(shù)據(jù)，求得HAc在90℃～205℃溫度區(qū)間的平均等壓熱 平均等壓比熱容 依次逐次計(jì)算，算得C2H2在0℃～205℃溫度區(qū)間、VAc在55℃～205℃溫度區(qū)間、H2O在55℃～205℃溫度區(qū)間、ALd在1℃～205℃溫度區(qū)間、CrALd在55℃～205℃?kg1?K?kg1?K?kg1?K kJ1 ?kg1 ? K?kg1?K1。第二段，VAc、CrALd和H2O等高沸物被冷凝液化，降溫至50～60℃，送入精餾工段，釋放熱量Q4。=115= 預(yù)熱HAc所需的熱量Q=115= 則預(yù)熱系統(tǒng)內(nèi)蒸汽預(yù)熱器提供的熱量Q3=Q39。Q=∑Hp+∑HR=+()= (b) 反應(yīng)系統(tǒng)是封閉連續(xù)的，故而忽略設(shè)備的熱損失,Q的一部分Q1用于蒸發(fā)HAc，Q的另一部分Q2用于預(yù)熱混合氣體。 各物質(zhì)在兩個(gè)不同溫度區(qū)間的平均等壓比熱容(單位kJ?kg1?K1)Table The average temperature pressure specific heat capacity in two different materialsC2H2HAcVAcAldCrAldH2OT0～T1T0～T2T0～T3(b) 根據(jù)物料衡算中反應(yīng)器的進(jìn)口流和出口流(忽略其他副反應(yīng))，計(jì)算∑Hp。是各項(xiàng)物質(zhì)在T0與T1及T0與Ti39。 Ti，Ti39。(2) ∑Hp 的計(jì)算∑Hp=∑Gi39。 Table Relation coefficient table between Moore pressure fixing the heat capacity and temperature 系數(shù)A(J?mol1?k1)103B(J?mol1?K2)106C(J?mol1?k3) C2H2HAcVAcALdCrAldH2O (4) 查《化學(xué)工程手冊》[18]可知各物質(zhì)(氣態(tài))的標(biāo)準(zhǔn)生成熱△Hfθ △Hfθ（單位kJ?moL)Table Standard generation heat of various substances 物質(zhì)C2H2 HAcVAcALdCrAld H2O △Hfθ (5) 查《化學(xué)工程手冊》[18]可知各物質(zhì)沸點(diǎn)下的蒸發(fā)焓△vH。 (2) 計(jì)算時(shí)間基準(zhǔn)是1h。 進(jìn)料量 M8=M6M7=（M４+M３+）M７=++= %的VAc產(chǎn)品從醋酸乙烯提純蒸餾塔塔頂餾出，M10=。(5) 反應(yīng)工段進(jìn)出料情況匯總Table Reaction section material calculation summary of Reaction section 進(jìn) 料 出 料物料名稱 流量(kg/h) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 物料名稱 流量(kg/h) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 乙炔 粗醋酸乙烯 乙醛 水蒸氣 丁烯醛 其它 醋酸 剩余乙炔 剩余醋酸 合計(jì) 合計(jì) 分離工序 (1) %，逸出的空氣占3..84%，逸出有效氣體。進(jìn)口氣體中75%的乙炔、%的CO2,3%的N2和O2等空氣被完全排除（實(shí)際上還有ALd和HAc也被排除，但隨著乙炔進(jìn)入了反應(yīng)器循環(huán)，可以不考慮在內(nèi)）。同時(shí)，精制乙炔時(shí)，乙炔會(huì)從NaClO溶液帶走水蒸氣。 乙炔工序 則HAc產(chǎn)率 則HAc用量M4=。丁烯醛的選擇性按乙醛計(jì)為30%。 (2) 生產(chǎn)時(shí)間:年工作日300d,每天24h，總共7200h。因此，必須嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，選擇適宜的工藝條件，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗。根據(jù)化學(xué)平衡原理，在生產(chǎn)中用提高乙炔對醋酸克分子比(簡稱克分子比)的方法，增加乙炔的濃度以加快合成反應(yīng)速度，從而得到較高的空時(shí)收率(STV)。 :2CH3CHO→CH3CH=CHCHO+H2O :C2H2+CH3CHO→CH3CH=CHCHO 醋酸乙烯合成反應(yīng)原理乙炔是具有三鍵的不飽和烴化合物，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活潑，能與帶有活潑氫的化合物進(jìn)行加成反應(yīng)，使乙炔中的三鍵變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的各種乙烯基(雙鍵)或烷基衍生物。 醋酸乙烯的生產(chǎn)工藝流程 電石乙炔法合成醋酸乙烯主要包括乙炔氣發(fā)生及凈化、醋酸乙烯的合成及精制等四個(gè)部分。Borden流程投資大，技術(shù)難度大。我國乙炔法合成醋酸乙烯原料來源穩(wěn)定，工藝成熟可靠，生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)，在原材料供應(yīng)環(huán)境、產(chǎn)品售價(jià)、國內(nèi)催化劑效能等方面，存在和國內(nèi)外乙烯法市場抗衡優(yōu)勢。在我國，雖然石油乙烯工業(yè)高速發(fā)展，但我國天然氣和電石資源豐富，我國境內(nèi)乙炔氣相法仍被廣泛采用，這具有三大優(yōu)勢：(a)相比較于原料乙烯而言，電石法乙炔合成醋酸乙烯的原料來源穩(wěn)定，不受全球油價(jià)的影響，相對便于進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)愉，成本低廉。 乙炔氣相法和乙烯氣相法的比較乙烯法流程較短，而乙炔法流程較長，工藝過程較為復(fù)雜。其主要缺點(diǎn)是每1mol醋酸乙烯須2mol乙烯酮為原料，而乙烯酮裝置的投資費(fèi)用較高。(3) 醋酸單一原料法 Eastman Chemical Company開發(fā)了一種以單一醋酸為原料的3步法液相生產(chǎn)醋酸乙烯技術(shù)。此法成為了以一氧化碳為起始原料合成醋酸乙烯的工業(yè)基礎(chǔ)。(3) Celanese公司的Vantage工藝 2001年Celanese公司開發(fā)了新的固定床Vantage工藝，該工藝雖然也采用固定床技術(shù)，但由于在催化劑方面作了重要改進(jìn)，醋酸乙烯收率明顯高于同類裝置。目前世界上絕大部分新建裝置都采用該工藝。目前該法已被淘汰。隨后英國ICI、德國Hoechst等公司先后投入研究并各自取得了專利，其中以ICI法為代表性。該法以天然氣部分氧化制取乙炔，用副產(chǎn)的合成氣制取醋酸，然后兩者合成制取醋酸乙烯。該法是電石乙炔法的典型工藝。該法因催化劑選擇性低、副產(chǎn)品多、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，目前已被完全淘汰。他在用汞鹽為催化劑，乙炔和醋酸液相合成二醋酸乙叉酯時(shí)，在副產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了含量為5%的VAc醋酸乙烯。因此，發(fā)展醋酸乙烯工業(yè)具有廣闊的市場前景，這次設(shè)計(jì)非常具有可行性。亞洲是世界最大的醋酸乙烯生產(chǎn)地區(qū)和消費(fèi)地區(qū)。通過自身聚合或與其它單體共聚，可以生成多種衍生物。通過老師的指導(dǎo)，優(yōu)選工藝，設(shè)計(jì)醋酸乙烯的生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)車間配置。世界各主要國家和地區(qū)醋酸乙烯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)各不相同，其中美國和西歐醋酸乙烯主要用于生產(chǎn)聚醋酸乙烯均聚物和PVOH，%、%，%%。（2）醋酸乙烯的國外市場前景2008年，消費(fèi)主要集巾在北美、西歐和亞太地區(qū)，%；，%；，%；，%；，%；，%。美國、我國大陸和日本是世界上最主要的3個(gè)醋酸乙烯生產(chǎn)國家和地區(qū)，∕a﹑∕∕a。 醋酸乙烯的國外生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場前景(1) 醋酸乙烯的國外生產(chǎn)現(xiàn)狀近幾年，世界醋酸乙烯的生產(chǎn)能力穩(wěn)步增長。而近年來隨著聚醋酸乙烯共聚物和乳液的發(fā)展，醋酸乙烯用于該領(lǐng)域的用量在不斷增加，同時(shí)EVA產(chǎn)量大幅度增加，也擴(kuò)展了醋酸乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域。 (2) 醋酸乙烯的市場前景我國醋酸乙烯主要用于生產(chǎn)聚乙烯醇，%。[4]。 醋酸乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 醋酸乙烯的國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場前景 (1) 醋酸乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)狀自1963年北京東方石油化工股份有限公司（原北京有機(jī)化工廠）從日本可樂麗引進(jìn)，采用電石乙炔法建成我國第一套醋酸乙烯生產(chǎn)裝置以來（后改為乙烯氣相法），我國醋酸乙烯的生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展。主要用做乳化劑﹑粘結(jié)劑﹑穩(wěn)定劑﹑整理劑深層材料﹑化學(xué)漿料﹑塑料材料﹑薄膜制品﹑防護(hù)涂層﹑纖維材料等。 醋酸乙烯的主要用途 醋酸乙烯(VAc)單體(VAM)是醋酸及其衍生物行業(yè)中最主要的初級衍生物加工產(chǎn)品[3]，也是有機(jī)合成化工(聚合物工藝學(xué))中的主導(dǎo)型原料之一，有較高的生產(chǎn)制備及衍生加工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。它的蒸汽為濕麻醉劑，能刺激皮膚及呼吸器官。 本文簡要介紹了合成醋酸乙烯的生產(chǎn)工藝流程，著重介紹了運(yùn)用電石乙炔法合成醋酸乙烯工藝流程，并且針對合成醋酸乙烯方法的不同進(jìn)行了介紹，選出最佳方案。 醋酸乙烯是醋酸的下游產(chǎn)品，又是需求發(fā)展迅速的聚乙烯醇和EVA樹脂等原料。Material