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醋酸工藝設(shè)計(jì)(參考版)

2025-03-04 04:37本頁面
  

【正文】 從課題的選擇到設(shè)計(jì)的最終完成,嚴(yán)格要求我完成每一步的設(shè)計(jì)和計(jì)算 ,并不惜花費(fèi)自己寶貴的時(shí)間對我的設(shè)計(jì)做了精心的修改。同時(shí)還鍛煉了自己的各方面的能力。 在整個(gè)的設(shè)計(jì)過程中我完成了基本的物料衡算、能量衡算、反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、精餾塔的設(shè)計(jì)和基本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析得出投資回收期。計(jì)算過程中涉及的問題基本可以靠以前學(xué)過的專業(yè)課知識可以解決。地理、資源優(yōu)勢還有成熟的生產(chǎn)工藝讓其成為比較有競爭力的方法。??????????cb ? ? 32339。 ????????????? ???? ?a ? ?? ? 239。39。 ( ndA 200 4?? ) ? ?? ?? ?32339。239。239。 ?? 聯(lián)系,得 ? ? ? ? ????? hhhhhH dcowowT ???????? 11 忽略 ScSdSow VhLhLhh 與與與將 。 ? ( 2)塔板布置 因 D> 1. 5m,取 mWmW CS , ?? ( 3)篩孔計(jì)算及其排列 本設(shè)計(jì)中所處理的物系有腐蝕性,可選用 ?? 的不銹鋼塔板,篩孔直徑mmd 520 ?? ? 篩孔按正三角形排列,取孔中心距 mmdt 153 0 ?? 篩孔數(shù)目 t An a? 其中 ???????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s i n1802 ? ? ? ? ?mWDrmWWDxcsd???????????? 則 21222 i n180 mA a ????????? ????? ?? 所以 2 ???n 開孔率 %10 220 ??????????????? td? 流體力學(xué)驗(yàn)算 ( 1)塔板壓降 氣體通過一層塔板的壓降為 ?hhhh lcp ??? ① 干板壓降 ?????????????????LVc cuh ??20 其中 0u 為氣體通過篩孔的速度 smndVu s /42200 ???????? 由 , 500 ??? cd 數(shù)圖,得流量系數(shù)查附錄五干篩孔流量系? 故 )( 2 液柱mhc ?????????????? ② 氣體通過充氣液層的壓降 lL hh ?? smAA Vu fT sa / ????? 則氣相動能因子 ???????? ????? 21210 / mskguF Va ? 查附錄六充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖,得 ?? 故 )( 液柱mhh lL ???? ? ③ 液體表面張力所產(chǎn)生的壓降 )( 30 液柱mgdh LL ??? ???? ?? ?? 計(jì)算表明,液體表面張力所產(chǎn)生的壓降很小,可忽略不計(jì) 所以,塔板壓降 )( 液柱mhhh Lcp ????? 每層塔板的壓降 paghP Lpp ?????? ? ( 2)液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛,降液管內(nèi)液層高 dH 應(yīng)服從 ? ?wTd hHH ?? ? 醋酸 — 水屬一般體系,取安全系數(shù) ?? 則 ? ? ? ? mhH wT ????? 而 dlpd hhhH ??? 其中, mhp ? 由于板上不設(shè)進(jìn)口堰,則 ? ? )(0 0 1 5 5 2239。 乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一強(qiáng)放熱反應(yīng),總反應(yīng)式為: )(21)( 323 液液 CO O HCHOCH OCH ?? m o lkJH K /294298 ??? ? 乙醛氧化時(shí)先生成過氧醋酸,再與乙醛合成 AMP [9]分解即為醋酸 : C O O O HCHOC H OCH 323 ?? C O O HCHA M PC H OCHC O O O HCH 333 2??? 乙醛和催化劑溶液自反應(yīng)塔中上部加入,為了使乙醛不被大量惰性氣體帶走,工業(yè)上一般采用氧作催化劑,且氧分段鼓泡通入反應(yīng)液中,與乙醛進(jìn)行液相氧化反應(yīng),氧化過程釋放的大量反應(yīng)熱通過外循環(huán)冷卻而移出,出反應(yīng)器的反應(yīng)尾氣經(jīng)冷凝回收乙醛后放空,反應(yīng)液首先經(jīng)蒸發(fā)器除掉醋酸錳催化劑,醋酸蒸汽則先經(jīng)精餾塔 1蒸出未反應(yīng)的乙醛、甲酸、醋酸甲酯、水、三聚乙醛等輕組分,然后經(jīng)精餾塔 2脫除高沸點(diǎn)副產(chǎn)物后得成品醋酸,要求純度> 99%,其余的則進(jìn)入醋酸回收塔回收粗醋酸 . 工藝流程圖 如圖 21: 圖 21 工藝流程圖 第三章 物料衡算 設(shè)計(jì)依據(jù) 醋酸生產(chǎn)消耗定額見表 31 表 31 消耗定額 [10] 名稱 單耗(每噸醋酸) 乙醛 氧氣 冷卻水 醋酸錳 770kg 260m3 250m3 2kg 醋酸年產(chǎn)量: 10 萬噸 選擇年開工時(shí)間: 8000 小時(shí) 則 每小時(shí)生產(chǎn)醋酸 hkg /12 50080 0010 0010 5 ?? 根據(jù)消耗定額得每小時(shí)乙醛進(jìn)料量為: x125007701000 ? kgx 9625? 所以,選擇每小時(shí)乙醛進(jìn)料量為 10000kg 氧化塔物料衡算 ( 1)氧化塔物料衡算中的已知數(shù)據(jù) ① 每小時(shí)通入氧化塔的乙醛量為 10000kg/h ② 氧化過程中乙醛總轉(zhuǎn)化率為 99. 3% ③ 氧化過程中氧的利用率為 98. 4% ④ 氧化塔塔頂補(bǔ)充的工業(yè)氮使其濃度達(dá)到 45% ⑤ 未轉(zhuǎn)化的乙醛在氣液相中的分配率(體積 %) 氣相: 34% 液相: 66% ⑥ 原料組成見表 32 表 32 原料組成 [11] 原料乙醛 %( 質(zhì)量) 工業(yè)氧 %(質(zhì)量) 工業(yè)氮 %(質(zhì)量) 催化劑溶液 %(質(zhì)量) 乙醛 99. 5 醋酸 0. 1 水 0. 3 三聚乙醛 0. 1 氧氣 98 氮?dú)? 2 氮?dú)? 97 氧氣 3 醋酸 60 醋酸錳 10 水 30 催化劑中醋酸錳用量為氧化塔進(jìn)料乙醛重量的 0. 08% ⑦ 氧化過程中乙醛的分配率 [12] 主反應(yīng) CO O HCHOCH OCH323 21 ?? 96% 副反應(yīng) OHCOC O O HCHH C O OHOC H OCH 22323 233 ????? 1. 4% ? ? OHO C O C HCHCHOC H OCH 2233233 ??? 0. 25% OHCOCO O CHCHOCH OCH223323 232 ???? 0. 95% OHCOOC H OCH 2223 4452 ??? 1. 4% ( 2)氧化塔物料衡算圖見圖 31 圖 31 氧化塔物料衡算圖 ( 3)反應(yīng)式衡 算 純乙醛量: 1000099. 5%=9950 ① 主反應(yīng) CO O HCHOCH OCH323 21 ?? 96% a. 乙醛用量: 99500. 9930. 96=9485. 14kg b. 需用氧量 (x) 44:16=9485. 14:x x=3449. 14kg c. 生成醋酸量 (y) 44:60=9485. 14:y y=12934. 28kg ② 副反應(yīng) OHCOC O O HCHH C O OHOC H OCH 22323 233 ????? 1. 4% a. 乙醛用量: 99500. 9930. 014=138. 32kg b. 需用氧量 (x) 132:96=138. 32:x x=100. 60kg c. 生成醋酸量 (y) 132:120=138. 32:y y=125. 75kg d. 生成甲酸量 (z) 132:46=138. 32:z z=48. 20kg e. 生成水 量 (w) 132:18=138. 32:w w=18. 86kg f. 生成二氧化碳量 (v) 132:44=138. 32:v v=46. 11kg ③ 副反應(yīng) ? ? OHO C O C HCHCHOC H OCH 2233233 ??? 0. 25% a. 乙醛用量: 99500. 9930. 0025=24. 70kg b. 需用氧量 (x) 132:32=24. 70:x x=5. 9
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