【正文】 圖 31 反應(yīng)器 R0101 的物流圖 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 16 表 31a 反應(yīng)器 R0101 的物料衡算表 組分 分子量 g/mol 進(jìn)料 kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 1450 40678 C2H4O2 60 600 CO2 44 550 O2 32 180 C4H6O2 62 0 0 0 0 H2O 18 0 0 0 0 總計 244 2780 1 1 表 31b 反應(yīng)器 R0101 的物料衡算表 組分 分子量 g/mol 出料 kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 C2H4O2 60 CO2 44 O2 32 22 C4H6O2 62 H2O 18 總計 244 1 1 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 17 V0201的物料衡算 圖 32 脫氧罐（ V0201）的物流圖 表 32a 脫氧罐（ V0201）的物料衡算表 組分 分子量g/mol 進(jìn)料 （ 7） kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 O2 60 C2H4O2 44 C4H6O2 32 H2O 62 CO2 18 總計 244 表 32b 脫氧罐（ V0201）的物料衡算表 組分 分子量 g/mol 出料 8 kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 18 續(xù)表 32b 組分 分子量 g/mol 出料 8 kmol/h mol% kg/h m% O2 60 C2H4O2 44 0 0 C4H6O2 32 H2O 62 0 0 CO2 18 總計 244 1 1 總進(jìn)料 kmol/h 表 32c 脫氧罐（ V0201）的物料衡算表 組分 分子量 g/mol 出料 9 kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 O2 60 0 0 C2H4O2 44 C4H6O2 32 H2O 62 CO2 18 總計 244 1 1 總出料 ,kg/hr 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 19 乙酸塔 T0201的物料衡算 圖 33 脫乙酸塔 T0201 的物流圖 表 33a 脫乙酸塔 T0201 的物料衡算表 組分 分子量 g/mol 進(jìn)料 （ 9） kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 O2 32 0 0 C2H4O2 60 C4H6O2 62 H2O 18 CO2 44 總計 244 1 1 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 20 表 33b 脫乙酸塔 T0201 的物料衡算表 組分 塔頂 （ 11） 塔底 （ 10） kmol/h mol% kg/h m% kmol/h mol% kg/h m% C2H4 0 0 0 0 O2 0 0 0 0 C2H4O2 C4H6O2 0 0 0 0 H2O CO2 0 0 0 0 總計 1 1 1 1 總進(jìn)料 kmol/h 總出料 ,kg/hr 水塔 T0301的物料衡算 圖 34 脫水塔 T0301 的物流圖 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 21 表 34a 脫水塔 T0301 的物料衡算表 組分 分子量 g/mol 進(jìn)料 （ 13） kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 O2 32 C2H4O2 60 C4H6O2 62 H2O 18 CO2 44 總計 244 表 34b 脫水塔 T0301 的物料衡算表 組分 分子量g/mol 塔頂 （ 15） 塔底 （ 14） kmol/h mol% kg/h m% kmol/h mol% kg/h m% C2H4 28 O2 32 C2H4O2 60 C4H6O2 62 H2O 18 CO2 44 總計 244 總進(jìn)料 kmol/h 總出料 ,kg/hr 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 。通過對整個裝置和個單元設(shè)備的物料衡算，確定各物流的進(jìn)出流率，最終確定產(chǎn)品的產(chǎn)率和各物質(zhì)的利用率，綜合考慮各項經(jīng)濟(jì)技術(shù) 指標(biāo)，定量地評述所選工藝路線、生產(chǎn)方法及工藝流程在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上是否合理，為后續(xù)的計算提供依據(jù)。從而為確定操作方式、設(shè)備選型以及設(shè)備尺寸的確定、管路設(shè)施與公共工程的設(shè)計提供依據(jù)。這樣從脫氧罐部出來的物料進(jìn)入脫乙酸塔，在精餾過程中主要脫除混合物中的乙酸，然后從脫乙酸塔頂出料進(jìn)入脫水塔，在精餾過程中脫除混合物中的水，再由塔頂出料進(jìn)入乙酸乙烯酯精制塔，在此精餾過程中主要出去混合物中的乙烯和少量的二氧化碳，而最終在塔底得到純度為%的乙酸乙烯酯 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 14 參考文獻(xiàn) [1] 錢伯章 .上海期刊， 醋酸乙烯的生產(chǎn)技術(shù)與國內(nèi)外市場， 2020,35(3) [2] 顏藝倩 .廣州科技 總第 231 期 [3] 陳聲宗．化工設(shè)計 (第二版 )． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 [4] 顏藝倩 . 合成醋酸乙烯的工藝技術(shù)探討 .學(xué)界 .研究天地 . 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 15 第 3 章 物料衡算 物料衡算及全流程模擬概述 化學(xué)工程的物料衡算是利用物理與化學(xué)的基本定律，對化工過程單元及化工過程單元系統(tǒng)的物料平衡的計算。 圖 22 乙酸乙烯酯生產(chǎn)壓力對選擇性和時空收率的影響 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 13 工藝流程設(shè)計 反應(yīng)原理 該工藝流程中的主要反應(yīng)如下： C2H4+CH3COOH+→C 2H3OOCCH3+H2O ΔH=146KJ/mol C2H4+3O2→2CO 2+2H2O ΔH=1340KJ/mol 裝置工藝原則流程圖 裝置工藝原則流程圖見圖 23。 溫度升高，反應(yīng)的速率增加，但反應(yīng)的選擇性下降，收率也會下降，權(quán)衡以上兩方面，控制反應(yīng)溫度為 150℃ 圖 21 乙酸乙烯酯生產(chǎn)溫度對選擇性和時空收率的影響 由圖 22 可以看出反應(yīng)壓力對產(chǎn)物生成的影響， 有反應(yīng)方程式可以看出，壓力增加，反應(yīng)速率會增大，選擇性和收率都會增加，但是壓力過大，能耗大，對設(shè)備要求高，安全系數(shù)也會下降。所以工藝上必須連續(xù)抽取部分循環(huán)氣，經(jīng)脫除CO2后再循環(huán)回反應(yīng)器使用，以防止 CO2在循環(huán)氣中積累過高。由于反應(yīng)放熱，少量的 CO2存在，有利于反應(yīng)的排出，同時可抑制乙烯的氧化深度，故生成的 CO2留在循環(huán)氣中不斷的循環(huán)。 由于以上理由，本裝置合成乙酸乙烯酯采用石油乙烯法原料路線，采用固定床列管式反應(yīng)器。 沸騰床反應(yīng)器的特點(diǎn)是技術(shù)成熟，操作安全穩(wěn)定 。 固定床反應(yīng)器與沸騰床反應(yīng)器相比：優(yōu)點(diǎn)是克分子比大 、 空速高 、 醋酸轉(zhuǎn)化率高 、空時收率高 、 觸媒消耗低 、 反應(yīng)液質(zhì)量好，反應(yīng)氣中不帶碳粉，這對反應(yīng)液的分離有利 。 目前世界上 2/3 的聚乙烯醇生產(chǎn)裝置采用石油乙烯法原料路線，占據(jù)聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù)的主導(dǎo)地位 。 國內(nèi)有 10家聚乙烯醇生產(chǎn)廠采用電石乙炔法原料路線 。但因為該反應(yīng)的生產(chǎn)成本太高和安全問題，使該反應(yīng)現(xiàn)在很少使用。 國內(nèi)四川川維引進(jìn)有生產(chǎn)裝置 。 主要反應(yīng)方程式為： C2H4 + CH3COOH+ →C 2H3OOCCH3 +H2O 副反應(yīng)： C2H4 + 3O2→2CO 2 + 2H2O （ 2） 天然氣乙炔法 以天然氣為原料，部分氧化裂解制得乙炔，采用固定床反應(yīng)器氣相催化合成醋酸乙烯的天然氣乙炔法，是由法國羅納 工藝技術(shù)方案比較和選擇依據(jù) （ 1） 石油乙烯法 以石油裂解聯(lián)產(chǎn)的乙烯為原料，采用多管型固定床反應(yīng)器氣相氧化合成醋酸乙烯的拜耳乙烯法，是由德國拜耳公司開發(fā)成功，日本可樂麗公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn) 。 ⑤ 勞動就業(yè)與化工生產(chǎn)自動化水平的關(guān)系。 ③ 國內(nèi)化工機(jī)械設(shè)備、電氣儀表與自控設(shè)備的技術(shù)水平和制造能力。在工藝流程設(shè)計中，應(yīng)從以下著重考慮： ① 國內(nèi)人民的消費(fèi)水平以及各種化工產(chǎn)品的消費(fèi)趨勢。另外，還要考慮原料的可靠性。 (2) 可靠性。先進(jìn)性的評價包括基建投資、生產(chǎn)成本、消耗定額以及勞動生產(chǎn)率等方面。 對本設(shè)計產(chǎn)品具體要求見表 21。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。乙酸乙烯酯易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。在 427℃時自燃，爆炸極限為 ％ 。 ，因此生產(chǎn)過程中對催化劑的合理充分利用顯得十分重要，必須十分注意避免催化劑中毒，或者因為其它原因造成催化劑的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)的高效性、經(jīng)濟(jì)性。 存在問題及建議 在醋酸氧化法生產(chǎn)乙酸乙烯酯的過程中，由于乙烯具有較高的活性在反應(yīng)過程中，應(yīng)該注意原料和其他管道中乙烯的濃度。廠區(qū)綠化植物的選擇根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)、污染狀況和環(huán)保要求，選擇相應(yīng)的抗污、凈化、減噪或滯塵力強(qiáng)的植物；根據(jù)防火、防爆和衛(wèi)生要求，選擇有利于安全生產(chǎn)和職業(yè)衛(wèi)生的植物；根據(jù)美化環(huán)境的要求，選擇觀賞性植物；11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 8 選擇易成活、維護(hù)成本低的植物。 車間的綠化設(shè)計根據(jù)車間的總圖布置、生產(chǎn)特點(diǎn)、消防安全、環(huán)境特征，以及當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r、氣候條件、植物習(xí)性等因素綜合考慮，合理布置和選擇綠化植物。 車間綠化 植物具有美化環(huán)境，吸收二氧化碳和有毒氣體，吸收和屏蔽噪音的作用；植物微妙而準(zhǔn)確地反映著我們周圍環(huán)境的特性和變化，供給人類許多有用的信息和物質(zhì)。 （ 3）工藝裝置、壓力氣體的放空選用適用于該種氣體特性的放空消音器 . （ 4）管道設(shè)計與調(diào)節(jié)閥的選型考慮防止振動和噪聲，避免截面突變；管道與強(qiáng)烈 振動的設(shè)備連接處選用柔性接頭；對輻射強(qiáng)、有噪聲的管道，應(yīng)采取隔聲，消聲措施。 本項目基本無釜?dú)埌l(fā)生，失效的廢催 化劑則經(jīng)廠內(nèi)安全暫存設(shè)施暫存，暫存庫的建設(shè)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)評及批復(fù)要求，暫存措施滿足《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（ GB185972020） ，轉(zhuǎn)移處置嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的法律法規(guī)及控制標(biāo)準(zhǔn) 具體聲環(huán)境保護(hù)對策措施有： （ 1）設(shè)計時，在設(shè)備選型方面要考慮選用低噪聲的設(shè)備?？傮w上來看，本廠的廢氣排放極少。正常生產(chǎn)期間，主要的排放氣來 精餾塔塔頂放出的 乙酸 以及工廠管道的泄露。 （ 6） 加強(qiáng)生產(chǎn)管理，減少原材料和動力消耗。 （ 4） 項目設(shè)計時選用低損耗節(jié)能型變壓器、電動機(jī)，工藝選用 Y 型節(jié)能電動機(jī)，主廠房照明采用高效長壽命氣體放電燈，二次回路控制設(shè)備采用節(jié)能型元件，對負(fù)荷變動大的風(fēng)機(jī)、水泵應(yīng)盡量采用變頻控制，將變電所布置靠近用電負(fù)荷的中心。 （ 3） 加快高效水穩(wěn)劑的研制及應(yīng)用。 （ 2） 采用部分補(bǔ)充水軟化措施提高濃縮倍數(shù)。重復(fù)利用冷凝水，減少熱損失成為節(jié)能的主要任務(wù)。 能量利用及環(huán)境保護(hù) 節(jié)能措施 （ 1） 本項目工藝設(shè)計中充分選用了國內(nèi)外現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)和工藝，同時采取相應(yīng)措施使能量得到了充分利用。 因此甲醇生產(chǎn)廠址 遠(yuǎn)離居民區(qū)的郊區(qū)，并且選擇在下風(fēng)口和河流的下游，以防使居民中毒，危害居民的身體健康。極易受熱、光或微量的過氧化物作用而聚合，含有抑制劑的商品與過氧化物接觸也能猛烈聚合。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。長時間接觸有麻醉作用 ， 微溶于水，溶于醇、醇、丙酮、苯、氯仿。廠址的選擇一般遵循以下原則： （ 1） 廠址的地區(qū)布局應(yīng)符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、 國土開發(fā)管理的相關(guān)規(guī)定； （ 2） 廠區(qū)的自然條件要符合建設(shè)要求； （ 3） 廠址選擇應(yīng)按照指向原理，根據(jù)材料、市場、能源、技術(shù)、勞動力等生產(chǎn)要素的限度區(qū)位來綜合分析確定； （ 4） 廠址選擇要考慮交通運(yùn)輸和通訊設(shè)施條件； 11 萬噸 /年乙酸乙烯酯裝置 工藝設(shè)計 5 （ 5） 便于利用現(xiàn)有生活福利社