【正文】 4 精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì) 已知數(shù)據(jù)： （ 1）由前面物料衡算，得 hk mo lF /? ?FX k mo lkgM /? hkmo lD /? ?DX hk mo lW /? ???WX （ 2）塔頂溫度 [13]： 100～ 103℃ 塔底溫度： 118～ 124℃ （ 3）常壓精餾： P=101. 3kp （ 4）水和醋酸的安托尼常數(shù)見表 51 tC BAP ???0lg 表 51 水和醋酸的安托尼常數(shù) [14] 常數(shù) A B C 水 醋酸 7. 07406 6. 42452 1657. 46 1479. 02 227. 02 216. 82 設(shè)備設(shè)計(jì)過程： 回流比和理論塔板數(shù)的計(jì)算 （ 1）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 假設(shè)泡點(diǎn) t=116. 5℃ 對(duì)水： 0 ????Ap kpp A ? 對(duì)醋酸： 0 ????Bp kppB ? 則 0 ??????? BA Bpp ppx 與 ?x 十分接近，故假設(shè) t=116. 5℃ (泡點(diǎn) )正確 則相對(duì)揮發(fā)度 7 ??? （ 2）回流比 R 的計(jì)算 設(shè)進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料 根據(jù)公式 [18] ? ??????? ?????FDFD xxxxR 1111mi n ?? 帶入已知數(shù)據(jù)， 得 ?R 取 m in ???? RR （ 3）理論塔板數(shù)的計(jì)算 利用簡(jiǎn)潔法計(jì)算理論塔板數(shù) ① 全回流時(shí)理論板層數(shù) [18] 11lgm in ???????? ???????? ????????? ?? ? WWDDxxxxN 則 in ??????R RR 由附錄一吉利蘭圖 查得 in ?????? NNN NN 24??N ② 精餾段理論板層數(shù) 11lgm in ???????? ???????? ????????? ?? ? FFDDxxxxN 橫坐標(biāo) 1min ???R RR不變，則縱坐標(biāo)讀數(shù)也不變 既 21 m in1 ???N NN ?? N 所以加料板為從塔頂往下數(shù)第 12 層 塔的有效高度計(jì)算 （ 1）全塔效率 ? ? LTE ??? [15] 其中： ? — 相對(duì)揮發(fā)度 L? — 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 smpa? 查得： smpaL ?? ? 則 ? ? ???TE （ 2）塔的有效高度 TTT HENZ ???????? ?? 1 其中： TN — 塔內(nèi)所需理論板層數(shù) TH — 塔板間距 m (取 mHT ? ) 則 mZ ???????? ?? 取上層塔板與塔頂蓋之間的距離為 1. 0m，取下層塔板和塔底之間的距離為 2. 0m 所以精餾塔總高度為 mZH ???? 塔徑的計(jì)算 （ 1）氣液相密度 ① 液相密度 3/ mkgL ?? ② 氣相密度（以進(jìn)料狀態(tài)計(jì)算） 由 nRTPV? RTMP V??? 3/ mkgRTMPV ?????? ? （ 2）氣液相流量 ① 氣相流量 ? ? smMDRMVVVVS / 13600 3?? ?????? ?? ② 液相流量 smMRDMLLLLS / 3?? ????? ?? （ 3）塔徑的確定 塔徑 uVD S?4? u 由vvlcu ? ?? ??m ax 得到，式中 c 由 20 ??????? Lcc ? 計(jì)算，其中 mmNL /?? 20c 由附錄二史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，其橫坐標(biāo)為 0 4 3 0 6 2121?????????????????VLSSVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ?? 查圖，得 smc / ? 則 20 20 ???????????????? Lcc ? 所以 smu / a x ??? 取安全系數(shù)為 0. 65，則空塔氣速 smuu / m a x ?? 所以塔徑 muVD S ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后，取 mD ? 塔截面積 22 mDAT ?? ? 空塔氣速 smu / ?? 塔板設(shè)計(jì) 從塔板的生產(chǎn)能力、板面利用率、結(jié)構(gòu)、造價(jià)等方面考慮進(jìn)行比較后，選 擇篩板塔 . （ 1）溢流裝置計(jì)算 根據(jù)塔徑及液體流量與溢流類型的關(guān)系，可選用單溢流弓形降液管，采用凹型受 液盤，各項(xiàng)計(jì)算如下 ① 堰長(zhǎng) wl 取 mDl w ???? ② 溢流堰高度 wh 由 owlw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由 32 ?????????whow lLEh 計(jì)算，其中 E 由附錄三液流收縮系數(shù)圖可查，其橫坐標(biāo)為 3 6 0 00 0 6 3232??????? ??????????whlL 查得 E=1. 00，則 mhow ???? 故 mhhh owLw ????? 其符合范圍 owwow hhh ???? ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ?Dlw ，查 附錄四弓形降液管參數(shù)圖，得 , ??DWAA dTf 故 mAA Tf ???? mDW d ???? 檢驗(yàn)液體在降液管中停留時(shí)間 即 ?? ???? h TfL HA?＞ 5s 故降液管設(shè)計(jì)合理 ④ 降液管底隙高度 0h 取液體通過底隙時(shí)的流速 smu / ?‘ mulLh wh 39。因?yàn)楦碑a(chǎn)物的 沸點(diǎn) 都比乙酸低，所以很容易通過 蒸餾 除去。 在 類似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 → 2 CH 3COOH 使用新式催化劑，此反應(yīng)能獲得 95%以上的乙酸產(chǎn)率。副產(chǎn)物包括 丁酮 ， 乙酸乙酯 ， 甲酸 和 丙酸 。當(dāng)丁烷或輕石腦油在空氣中加熱，并有多種 金屬 離子 包括 鎂 ， 鈷 ， 鉻 以及過氧根離子催化，會(huì)分解出乙酸。 [8]盡管不能與甲基羰基化相比，此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法。 [7]周修和 .國(guó)外合成醋酸概括 [J].石油化工， 1993， 2(3):251～ 在對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行充分論證的情況下 ,可積極引進(jìn)。 [6]因此 ,不提倡發(fā)展高壓法。 巴斯夫高壓法 巴斯夫高壓法盡管已工業(yè)化多年 ,與其它原料路線相比 ,具有一定的競(jìng)爭(zhēng)性 。原有裝置可借鑒乙烯直接氧化法進(jìn)行改造。 乙烯氧化法 由乙烯在催化劑 (所用催化劑為 氯化鈀 :PdCl 氯化銅 ： CuCl2和 乙酸錳 ：(CH3COO)2Mn）存在的條件下 ,與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成 .此反應(yīng)可以看作先將 乙烯氧化成乙醛，再通過乙醛氧化法制得。 乙醇氧化法 由 乙醇 在有 催化劑 的條件下和 氧氣 發(fā)生 氧化反應(yīng) 制得。 1970年，美國(guó) 孟山都 公司建造了首個(gè)使用此催化劑的設(shè)備，此后，銠催化甲基羰基化制乙酸逐漸成為支配性的方法（孟山都法）。直到 1963年，德國(guó) 巴斯夫 化學(xué)公司用 鈷 作催化劑，開發(fā)出第一個(gè)適合工業(yè)生產(chǎn)的辦法。 [4]早在 1925年，英國(guó)塞拉尼斯公司的 Henry Drefyus已經(jīng)開發(fā)出第一個(gè)甲基羰基化制乙酸的試點(diǎn)裝置。此反應(yīng)中， 甲醇 和 一氧化碳 反應(yīng)生成乙酸，方程式如下 CH3OH + CO → CH 3COOH 這個(gè)過程是以碘代甲烷為中間體，分三個(gè)步驟完成，并且需要一個(gè)一般由多種金屬構(gòu)成的催化劑（第二部中） (1) CH3OH + HI → CH3I + H2O (2) CH3I + CO → CH 3COI (3) CH3COI + H2O → CH 3COOH + HI 通過控制反應(yīng)條件，也可以通過同樣的反應(yīng)生成 乙酸酐 。乙酸與 三氧化砷 反應(yīng)生成 氧化二甲砷 ，通過產(chǎn)物的惡臭可以鑒別乙酸。 鑒別 乙酸可以通過其氣味進(jìn)行鑒別。同樣，乙酸也可以成 酯 或氨基化合物。除了醋酸 鉻 （ II），幾乎所有的醋酸鹽能溶于水。因?yàn)?鋁 在 空氣 中表明會(huì)形成 氧化鋁 保護(hù)層，所以鋁制容器能用來運(yùn)輸乙酸。乙酸的溶解性和可混合性使其成為了化工中廣泛運(yùn)用的化學(xué)品。因?yàn)?介電常數(shù) 為，它不僅能溶解極性化合物，比如 無機(jī)鹽 和 糖 ，也能夠溶解非極性化合物，比如油 類或一些 元素 的 分子 ，比如 硫 和 碘 。其它的羧酸也有類似的二聚現(xiàn)象。二聚體有較高的穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)通過冰點(diǎn)降低測(cè)定分子量法