【正文】 C 20= 插值求 σ 表 712塔頂 σ D=（X 1σ DX2σ D）/（X 1+X2）=同上 σ F=精餾段: ???0837.)21.(0.)2( ..0 ?????取安全系數(shù)為 u1..max??塔徑 D ?????圓整得 第 節(jié) 脫低、脫高塔的接管計(jì)算 進(jìn)料管口D W FCH3COOH H2O 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）48F 進(jìn)=??FV 進(jìn) = = =??9106.25∵ V= D2u ∴ D=4?4??uVD 進(jìn)= ==.319?結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔進(jìn)料管選外徑為 102mm，壁厚為 ，管徑為 95mm塔頂出料管口（尾氣）F 塔頂= kg/h ρ 頂=V = 360??V 頂 = = =25847? ∵ V= D2u ∴ D=4?4??uVD 頂= ==3? 結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔頂出料管選外徑為 121mm 壁厚為 管徑為 113mm塔底出料管口（去脫高塔）F 塔底= kg/h ρ 底=??FV 底 = = =??4 ∵ V= D2u ∴ D=4?4??uV北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）49D 底= ==2?結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔底出料管選外徑為 96mm 壁厚為 管徑為 89mm加熱蒸汽進(jìn)料管口 F 加熱蒸汽= V = 360??MG V 加熱 = = =8957?∵ V= D2u ∴ D=4?4?uVD 加熱= ==14?結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔加熱管選外徑為 299mm 壁厚為 管徑為 284mm脫低塔塔底底排管口F 底排=250 kg/h ρ 底=??FV 底 = = =105kg/s360??5 ∵ V= D2u ∴ D=4?4??uVD 底= ==.15?結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔底出料管選外徑為 32mm 壁厚為 管徑為 27mm脫高塔的接管計(jì)算北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）50塔頂出料管口（產(chǎn)品）F 塔頂=??FV 頂 = = =??679 ∵ V= D2u ∴ D=4?4??uVD 頂= ==? 結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔頂出料管選外徑為 377mm 壁厚為 管徑為 359mm塔底底排管口F 底排= kg/h ρ 底=??FV 底 = = =105kg/s360??8 ∵ V= D2u ∴ D=4?4??uVD 底= ==.16??結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）51塔底出料管選外徑為 32mm 壁厚為 管徑為 27mm加熱蒸汽進(jìn)料管口 F 加熱蒸汽=V = 60??MG V 加熱 = = =2865?∵ V= D2u ∴ D=4?4??uVD 加熱= ==49?結(jié)論 選熱軋無縫鋼管（查化工原理）塔加熱管選外徑為 245mm 壁厚為 管徑為 232mm北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）52主要符號說明符號 意義與單位 符號 意義與單位 A Af A0 AT Wc Wd Ws W S39。?.????單板壓降： ???[2]淹塔：為防止淹塔，控制 )(wTdhH???dlph??1） 為氣體通過塔板的壓降所相當(dāng)液柱高： =北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43壓頭損失： mhLhWSd 0186.)(53.)( ?????3）板上液層高： ..?取 φ=, , ,T450?hw93則 )..()( ??所以符合防止淹塔要求。 sm13.:39。2）氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P 在適中位置。?2．.塔板布置及閥浮數(shù)目與排列2．1）孔動(dòng)能因子則孔速0?F ???2．2）每層塔板浮閥數(shù) N?? 直 徑 ??????????????????udNS2．3）邊緣區(qū)寬度 SW和 泡 沫 區(qū) 寬 度0 mmDWSSC 09.,~,. ????選時(shí) ，取 板， 則選 單 溢 流 為 鼓 泡 區(qū) 面 積aA ?????? ?????????? ?RxinxRAa 122802????? mWDXmRaSdC??????? 取等要三角形叉排，孔心距 t=75mm 求： tNt ).(?????d,4北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37由于塔徑較大，支承與銜接也要占面積，因此取：t ’=60mm以 t=75mm,t’=60mm 的等三角形叉排作圖，得閥的個(gè)數(shù)為 284 個(gè)。（+）=同上 σ F=精餾段: cmdynFD ?????9.)3.(0.)( .???Csu ??取安全系數(shù)為 u287..max???塔徑 D uVS .0..32????截面積 AT ? ?溢流裝置： .??出口堰高： 式中 Qh?321084??????WhQWLEh——塔內(nèi)液體流量 ——堰長 E=1 hLWmQW ???????????????.?1．3）降液管底隙高度 0h —液流量 39。353 20m 2 個(gè) 3 個(gè) 1 個(gè)泵出口 216。hkg )(.)( X???????解之得： X=尾氣量 hkmolD76..)..(1 ??折合成質(zhì)量分率：尾氣量=M 均 == hkggr %??循 環(huán) 量 ：氧化液 ：D=++1000+= hk由于實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 萬噸，所以存在倍數(shù)方程： m?????))(解之得： m=以 萬噸/年的生產(chǎn)能力對氧化塔列物料衡算表：表 54物質(zhì)名稱 分子量 Kg/h Wt% Kmol/h mol%乙醛 水 丁烯醛 工業(yè)乙醛 三聚乙醛 氧氣 32 99 氧 氮?dú)? 1 氮?dú)? 99 氮 氧氣 32 1 乙酸 97 水 醋酸錳 丁烯酸 三聚乙醛 甲酸 循環(huán)錳亞酯 尾 乙醛 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17氧氣 氮?dú)? 氣組成 二氧化碳 乙酸 醋酸錳 三聚乙醛 亞酯 水 甲酸 丁烯酸 乙醛 氧化液乙酸甲酯 第 節(jié) 蒸發(fā)器物料衡算氧化液 去脫低沸塔循環(huán)錳 低沸塔底排(250kg/h)圖 11物料衡算：氧化液+低排 =去脫低塔+循環(huán)錳即去脫低塔質(zhì)量流量=+=去脫低塔物流中各物流的質(zhì)量流量列表：表 15G i 乙醛 醋酸 水 乙酸甲酯 甲酸 亞酯 丁烯酸 三聚乙醛Kg/h 其中:高沸物量=亞酯+ 丁烯酸+三聚乙醛+250=蒸發(fā)器北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18 尾氣 進(jìn)料 成品底排 高底排 由蒸發(fā)器去脫低沸物塔總質(zhì)量流量為： kg/h第 節(jié) 脫高沸塔物料衡算 （） 圖 12脫高沸物塔成品組成：（wt%）醋酸：% 甲酸：% 水：% 乙醛：%脫高沸物塔底排的組成：(wt%)高沸物 + 醋酸： % 甲酸：% 水：%實(shí)際高沸物流量為：(++)= kg/h脫高沸物底排中醋酸量:%= kg/h本設(shè)計(jì)能力為 萬噸/年，則成品流量為：kg/.???則去脫高沸塔的物流流量=脫高塔底排流量+ 成品流量 = +=物流中各組分流量列表如下：表 56G i 醋酸 甲酸 水 高沸物 乙醛Kg/h 脫低塔 脫高塔北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19第 節(jié) 脫低沸塔物料衡算脫低塔底排組成：醋酸：% 甲酸：% 高沸物：%各組分流量： 醋酸： 甲酸： 高沸物：尾氣流量=脫低塔進(jìn)料 去脫高塔量 底排 ==脫低塔物料衡算表：表 57 組分項(xiàng)目乙酸 甲酸 乙醛 乙酸甲酯 水 高沸物進(jìn)料蒸發(fā)液 底排 1 尾氣 出料 去脫高 進(jìn)料總 出料總 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20第 6 章 熱量衡算第 節(jié) 氧化部分熱量衡算 Q7 Q1氧氣帶入熱（20 ℃） Q2進(jìn)料氮?dú)鈳霟幔?0℃） Q2 Q8 Q3進(jìn)料乙醛帶入熱（20℃） Q1 Q10 Q4循環(huán)錳帶入熱（40℃） Q5回收乙醛帶入熱（25℃） Q6反應(yīng)熱 Q9 Q7尾氣帶入熱（ 55℃）Q3 Q4 Q8 氧化液帶走熱（70℃） Q5 Q9熱損失 （Q 3+Q6） 圖 21 （冷卻水進(jìn)口溫度 15℃，出口 60℃） Q10循環(huán)水帶走熱根據(jù)計(jì)算公式 Q=F* △ A+△B*T+ △C*T 2}dT{01?T1） 氧氣 Q1=氮?dú)?Q2=乙醛 Q3=2）循環(huán)錳 Q4=3）回收乙醛溫度 25℃，無熱量損失。溫度在 104—108℃，塔底壓力 —，溫度 128—130℃。頂壓，—。但溫度過高，產(chǎn)物積聚，會(huì)引起爆炸。因?yàn)槭且合喾磻?yīng)，加入催化劑可以提高氧化反應(yīng)的選擇性，加快反應(yīng)速度、分解速度，抑制過氧化物的生成。5）結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，浮閥塔的造價(jià)為同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 60—80%、篩板塔的 120—130%。特點(diǎn)：1）為增大接觸面積、蒸發(fā)量、生產(chǎn)能力，在有降液管的塔板上開孔，每孔裝浮閥。蒸發(fā)器液面高于蛇管，器壁上裝有視鏡，便于觀察蒸發(fā)器內(nèi)情況。乙醛沸點(diǎn)低，夏季采用噴淋裝置，可以降溫。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8第 3 章 工藝設(shè)備的選擇第 節(jié) 氧化塔的選擇從動(dòng)力學(xué)因素和工程因素角度考慮，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)冷自然循環(huán)氧化塔。塔頂?shù)某善反姿嵴羝M(jìn)入冷凝器 128 中，冷凝后得到一級品醋酸。塔頂餾出物有乙醛、醋酸甲酯、甲酸、水等低沸物和醋酸，送至稀酸濃縮塔。 蒸餾部分粗醋酸流到蒸發(fā)器 116 中，調(diào)節(jié)后控制液面對蒸發(fā)器加熱，調(diào)節(jié)溫度將醋酸汽化醋酸蒸汽。由 102 廠空分車間來的氮?dú)猓瑴p壓后送入氮?dú)饩彌_罐，自動(dòng)調(diào)節(jié)后以 5080 立方米/小時(shí)的流量送入 104 頂部。從質(zhì)量上講，蒸發(fā)器相當(dāng)于一層塔板，有利于反應(yīng)進(jìn)行。有利氧化反應(yīng)進(jìn)行；提高轉(zhuǎn)化率。 生產(chǎn)原理乙醛和氧氣反應(yīng)生成醋酸其主要反應(yīng)方程式：① %COHCH3231??② %O23)(?③ %3232 C④ %245??⑤ %22323CC?⑥ （全部）HOH?21反應(yīng)機(jī)理：北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6采用的催化劑醋酸錳，在誘導(dǎo)期反應(yīng)，當(dāng)產(chǎn)生足量的三價(jià)錳之后，溶液有了大量的自由基，因此發(fā)生自由基的增長和轉(zhuǎn)移，迅速而大量地生成過氧醋酸，過氧醋酸再與乙醛作用，生成醋酸并放出熱量。該方法采用了活性高、選擇性好的銠系催化劑，它一方面可以節(jié)約設(shè)備投資，另一方面促進(jìn)原料利用率的提高，減少了用于回收副產(chǎn)物的設(shè)備投資，提高了它的工藝的經(jīng)濟(jì)性。2 廢氣尾氣吸收塔氧氣 %二氧化碳%氮?dú)?%%其它 %kg4kg/h520m3/h經(jīng)氣液分離冷凝冷