年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

国目前的资源利用情况，原油价格走高也是必然的趋势，电石乙炔路线在一定时期内仍将保持一定的成本优势。 但从长远、可持续发展的角度看，还是应该在恰当的时机．适当发展天然气乙炔路线和乙烯路线．逐步实现多种生产工艺共存。 安徽建筑大学毕业生毕业设计 11 ，我国聚乙烯醇及 其下游产品的出口已有进一步扩大的趋势在扩大聚乙烯醇的生产规模和开发生产高精细化、特种产品聚乙烯醇品种的项目势在必行。 除了积极开拓新的应用领域外．还应该充分利用我国聚乙烯醇产品价格相对比较便宜的优势，通过技术进步，进一步提高产品质量，降低生产成本，积极扩大出口，以规避市场风险，保证聚乙烯醇行业健康稳步发展 年产 30000 吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计 12 第二章 设计方案的确定 本次设计所针对的聚乙烯醇精馏塔系统的设计，他所对应的是 粗醋酸乙烯酯精制流程。 而精馏工序中 四 塔所精馏的醋酸乙烯酯是能够达到聚合原料的纯度要求，所以本设计应确定对 四 塔设备的设计。 确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。 为此，必须具体考虑如下几点： (1)满足工艺和操作的要求 所设计出来的流程和设备，首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。 其次所 定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。 因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。 要考虑必需装置的仪表 (如温度计、压强计，流量计等 )及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。 （ 2） 满足经济上的要求 要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。 如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。 又如冷却水出口温度的高低 ，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。 同样，回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。 降低生产成本是各部门的经常性任务，因此在设计时，是否合理利用热能，采用哪种加热方式，以及回流比和其他操作参数是否选得合适等，均要作全面考虑，力求总费用尽可能低一些。 而且，应结合具体条件，选择最佳方。 （ 3） 保证安全生产 例如 醋酸乙烯酯 属易燃物料， 不能让其蒸汽弥漫车间， 也不能使用容易发生火花的设备。 又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会 使塔受到破坏，因而需要安全装置。 以上三项原则在生产中都是同样重要的。 但在化工原理课程设计中，对第一 安徽建筑大学毕业生毕业设计 13 个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。 塔设计原则 总的原则是尽可能多地采用先进的技术， 使生产达到技术先进、 经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，精馏所进行的是气 (汽 )、液两相之间的传质，而作为气 (汽 )、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气 (汽 )、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。 但是，为了满足工业生产和需要，塔 设备还得具备下列各种基本要求： (1) 气 (汽 )、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 (2) 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气 (汽 )、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 (3) 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消 耗，从而降低操作费用。 对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 (4) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 (5) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 (6) 塔内的滞留量要小。 实际上， 任何塔设备都难以满足上述所有要求， 况且上述要求中有些也是互相矛盾的。 不同的塔型各有某些独特的优点， 设计时应根据物系性质和具体要求， 抓住主要矛盾，进行选型。 装置流程的确定 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器等装备，热量自塔底输入， 物料在塔中多次部分被汽化和冷凝进行精馏操作，由冷凝器中冷却介质将热量带走。 工业生产中多应用连续蒸馏，具有生产能力大，产品质量稳定等优点，塔顶冷凝年产 30000 吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计 14 装置采用全凝器以便准确的控制回流比。 在设计过程中还应考虑余热的利用。 板型选择 本次设计是通过对筛板塔和浮阀塔的计算和生产能力，塔板效率，操作效率， 操作弹性，压力降，以及操作和造价等多方面的比较 ，根据实际选型选择 四 塔采用筛板塔。 操作压力的选择 精馏操作有常压，加压和减压。 本设计采用常压操作，原因有以下几点： (1) 甲醇和醋酸乙烯在常压下呈液态，不必采用加压装置。 (2) 能用水将馏出物冷却，在常压下实现醋酸乙烯和聚醋酸乙烯的分离。 (3) 醋酸乙烯和聚醋酸乙烯不属于热敏性物料，混合液沸点不高，不必采用减压蒸馏。 附属设备 的选择 本设计选择用冷却水冷却，采用 冷 凝器。 塔釜一般采用间接蒸汽加热，但对塔底产物基本是水，且在低浓度时的相对挥发度较大的体系，也可采用直接蒸汽加热 ，设置再沸器。 回流比的选择与塔板数 实际回流比总是介于最小回流比和全回流两种极限之间。 为了是塔设备合操作费用实现最优化组合，本设计 四 塔 R＝ 10。 工 艺流程 图 见附录。 安徽建筑大学毕业生毕业设计 15 第三章 醋酸乙烯酯精馏 四 塔 (T204) 的工艺设计 精馏工序的物料衡算及操作条件的确定 基准：年产 30000 吨聚乙烯醇。 精馏送出醋酸乙烯量： 已知皖维采用低碱法生产的聚乙烯醇平均纯度为 94%，按照年生产时间 8000小时计算， 醇解工序收率为 %，精馏工序的收率 %， 聚合转化率为 50%， 则 30000 1000247。 8000 247。 44=精馏送出醋酸乙烯量247。 86 % 精馏送出醋酸乙烯量 =6924kg/h 年产 30000 吨聚乙烯醇的 聚合转化率为 50% 根据三塔加料中醋酸乙烯 %=精馏送出醋酸乙烯量 （假定收率 %） 聚合转化率为 50% 三塔加料中醋酸乙烯的量 =6924247。 247。 50%= 物料平衡表 根据进料百分比得： 表 31 三塔进料 序号 名称 公斤 /时 组成（重量 %） 1 2 3 4 5 6 7 8 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 乙醛（ Aed） 丙酮（ Me2CO) 甲醇（ MeOH） 硫叉二苯胺（ TDA） 醋 酸（ HAC） 三塔馏出液中水的重量与进料水量不变 年产 30000 吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计 16 馏出液组分量 ： 247。 %= 表 32 三塔馏出液 序号 名称 公斤 /时 组成（重量 %） 1 2 3 4 5 6 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 乙醛（ Aed） 丙酮（ Me2CO) 甲醇（ MeOH） 四塔的进料为三塔的馏出液，则四塔进料可知 表 33 四塔进料 序号 名称 公斤 /时 组成（重量 %） g/mol kmol/h 摩尔 % 1 2 3 4 5 6 7 合计 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 乙醛（ Aed） 丙酮（ Me2CO) 甲醇（ MeOH） 硫叉二苯胺（ TDA） 100 86 74 18 44 58 32 100 四塔馏出液中丙酮量与进料丙酮量不变，则 馏出液量 247。 %=馏出液组分 表 34 四塔馏出液 序号 名称 公斤 /时 组成（重量 %） g/mol kmol/h 摩尔 % 1 2 3 4 5 6 合计 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 乙醛（ Aed） 丙酮（ Me2CO) 甲醇（ MeOH） 100 86 74 18 44 58 32 100 安徽建筑大学毕业生毕业设计 17 釜出液组分 表 35 四塔釜出液 序号 名称 公斤 /时 组成（重量 %） g/mol kmol/h 摩尔 % 1 2 3 4 合计 醋酸乙烯（ VAC） 醋酸 甲酯（ MeOAC） 水（ H2O） 硫叉二苯胺（ TDA） 100 86 74 18 100 表 36 尾气 序号 名称 公斤 /时 组成（重量 %） g/mol kmol/h 摩尔 % 1 乙醛（ Aed） 100 44 100 物性数据查找计算及汇总 （ 1） 数均分子量计算（按摩尔百分比） 进料平均分子量 = MVAcVAc%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%+MAedAed%+MMe2COMe2CO%+MMeOH MeOH%=86%+74%+18%+44%+58%+32%= 馏出平均分子量=MVACVAc%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%+MAedAed%+MMe2COMe2CO%+MMeOHMeOH%=86%+74%+18%+44%+58%+32%= 釜液平均分子量=MVACVAC%+MMeOACMeOAC%+MH2OH2O%=86+74+18= 年产 30000 吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计 18 （ 2） 汽化潜热 Hi（按质 量百分比） 查得如下表： 表 37组分汽化潜热表 名称 VAc HAc 甲醇 水 醋酸甲酯 乙醛 丁烯醛 汽化潜热 Hi（ kJ/kg） 2253 400 进料平均汽化潜热 = HiVAcVAc%+Hi 甲醇 甲醇 %+Hi 水 水 %+Hi 醋酸甲酯 醋酸甲酯 %+Hi 乙醛 乙醛 % =%+%+2253%+%+% =馏出平均汽化潜热 = HiVACVAc%+HiMeOACMeOAC%+HiH2OH2O%+HiAedAed%+HiMeOHMeOH% =%+%+2253%+%+% =釜液平均汽化潜热 = HiVACVAC%+HiMeOACMeOAC%+HiH2OH2O% =%+%+2253% = （ 3） 比 热（按质量百分比） 查表得： 表 38组分比热表 名称 VAc HAc 甲醇 水 醋酸甲酯 乙醛 丙酮 比热 c（ kJ/kg℃ ） 安徽建筑大学毕业生毕业设计 19 进料平均比热 = CVAcVAc%+CMeOACMeOAC%+CH2O H2O% +CAedAed%+CMeOH MeOH%+CMe2COMe2CO% =%+%+%+%+%+% =℃ 馏出平均比热 = CVAcVAc%+CMeOACMeOAC%+CH2O H2O% +CAedAed%+CMeOH MeOH%+CMe2COMe2CO% =%+%+%+%+% +% = kJ/kg℃ 釜液平均比热 = CiVACVAC%+CiMeOACMeOAC%+CiH2OH2O% =。