年产3万吨乙酸乙酯_毕业设计说明书(编辑修改稿)

年产3万吨乙酸乙酯_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

催化剂用量为 ： hkg / 9 38 9 9 8 9 6  则催化剂原料中含：乙酯： hkg /  铝： hkg /  乙醇： hkg / 7 9 3  氯化铝： hkg / 7 9 3  乙醇和铝在催化剂的作用下生成乙醇铝： 2 A l + 6 C H 3 C H 2 O H 2 A l ( C H 3 C H 2 O ) + 3 H 2 5 3 . 9 6 2 7 6 . 3 6 3 2 4 . 3 21 4 . 1 1 x 0 . 9 8 7 0 . 8 5 8 3 . 1 2 物流中需加入 60kg/h 的乙醇来保护催化剂中的乙醇铝，防止其水解失效。 中含 有 ： 乙酸乙酯： hkg/ 铝： hkg /)(  乙醇： hkg /  其它轻组分： 5 .6 4 0 .2 8 5 .9 2 k g /h 乙醇铝： 流股 中为纯度为 %的乙醛，其他为乙酸乙酯。 因此 物料中 含 有： 乙醛： hkg /150. 99  乙酸乙酯： hkg /  反应器中主反应方程式如下： 第 17 页 共 62 页 2 C 2 H 4 O C 4 H 8 O 28 8 . 1 0 8 8 . 1 23 9 4 7 . 1 0 0 . 8 9 60 . 9 9 2x x 3 3 2 7 . 1 3 副反应方程式如下： C 2 H 4 O C 6 H 1 4 O 2 H 2 O+1 2 3 . 1 1 1 8 . 1 7 1 8 . 0 29 6 . 5 8 1 0 . 7 34 0 2 1 . 0 6 x 0 . 8 9 6 0 . 0 1 4 1x + 2 C 2 H 6 O9 2 . 1 45 4 . 8 8 因此在 流股 中含 有 ： 乙酯： hkg / 599 27  乙醛： hkg /)(  乙缩醛： 水： hkg /  乙醇： 乙醇铝： 其它微量杂量： 总进口流量为 ： 进口W = hkg / 47  总出口流量为 ： 出口W = 7 2 2   hkg/ 表 一步缩合釜物料衡算表 进口物料 /(kg/h) 出口物料 /(kg/h) 乙酸乙酯 乙醛 乙醇 水 乙缩醛 轻组分 乙醇铝 总计 第 18 页 共 62 页 二步缩合反应釜的物料衡算 图 二步缩合 物料平衡 简 图 二步缩合反应釜的出口 物流中： 主反应方程式为： 2 C 2 H 4 O C 4 H 8 O 28 8 . 1 0 8 8 . 1 25 1 7 . 0 7 0 . 9 9 20 . 9 9 8x x 4 5 8 . 5 副反应方程式为： C 2 H 4 O C 6 H 1 4 O 2 H 2 O+1 2 3 . 1 1 1 8 . 1 7 1 8 . 0 21 2 . 9 9 1 . 4 45 1 7 . 0 7 x 0 . 8 9 3 0 . 0 0 8x + 2 C 2 H 6 O9 2 . 1 47 . 3 8 所以，在 流股 中： 乙酸乙酯： hkg /  乙醛： hkg /)(  乙缩醛： hkg /  水： hkg /  其它轻组分： 乙醇： hkg /  氯化铝： 乙醇铝 ： 二步缩合反应器中： 进口W 7 2 2   hkg/ 出口W  R202 第 19 页 共 62 页 hkg /  表 二步缩合釜物料衡算表 进口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酸乙酯 乙醛 乙醇 水 乙缩醛 乙醇铝 总计 单效蒸发器的物料衡算 此过程主要目的是为了破坏物流中的乙醇铝催化剂。 图 单效蒸发器 物料平衡 简图 该过程中发生的化学反应为乙醇铝的水解： 3 H 2 O + A l ( C H 3 C H 2 O ) 3 3 C H 3 C H 2 O H + A l ( O H ) 35 4 . 0 6 1 6 2 1 3 8 7 82 7 . 7 4 8 3 . 1 2 7 0 . 8 1 4 0 . 4 2 流股 中含有氢氧化铝、铝和氯化铝重 组分，重组分 被完全 脱除 ，并且 流股中 重组分的质量分数为 ，则可求得 物流中总质量流量为：hkg / 7  乙缩醛在 流股中所占 的质量分数为 5%，则 流股中 含： 乙酸乙酯： hkg /  乙缩醛： hkg /  流股 是来自二步缩合釜的出口物 料。 301.1 301.2 E301 第 20 页 共 62 页 流股中 ： 乙醛： hkg /  乙醇： hkg /  水： hkg /  乙缩醛： hkg /  乙酯： hkg /  流股为 氢氧化铝混合物，包括微量的铝和氯化铝： (去回收工段 ) Al(OH)3 ： 铝 ： 氯化铝： 乙酯： 乙缩醛： 流股 中： 水： hkg /  乙醇： 乙酸乙酯： 乙醛： 表 单效蒸发器物料衡算表 进口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酸乙酯 乙醛 乙醇 水 乙缩醛 乙醇铝 总计 脱乙醛塔的物料衡算 在该塔中，塔顶轻组分乙醛的质量分数 xD1=,塔底轻组分乙醛的质量分数xw=。 第 21 页 共 62 页 图 脱乙醛塔 物料平衡 简图 对其作物料衡算： D1+W+D2=F ① D1xd1+Wxw+D2xD2=FxF ② 可求得： 流股中 （乙醇和乙酯形成共沸精馏）： 水： 乙醇： 乙酯： 乙醛： 流股 中： 乙醛： 乙醇： hkg /  乙酯： hkg / 1 0 5  水： hkg /  乙缩醛： 47kg/h 流股 中： 乙醛： 乙酯： 302.1 302.2 C302 第 22 页 共 62 页 表 脱乙醛塔物料衡算表 进口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酯 乙醇 乙醛 水 乙缩醛 总计 脱乙醇塔 图 脱乙醇塔 物料平衡 简图 由 F=D+W ① FxF=DxD+WxW ② 对该精馏塔作物料衡算 得 ： 流股中 ，因乙醇和乙酯形成共沸物，该物流去回收工段： 乙酯： 乙醇： 水： 乙醛： 流股 中： 乙酯： hkg / 94  乙醇： hkg /  乙醛： hkg /  水： hkg /  303.1 303.2 C303 第 23 页 共 62 页 乙缩醛： 47kg/h 表 脱乙醇塔物料衡算表 进口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酯 乙醇 乙醛 水 乙缩醛 总计 脱重组分塔 图 脱重组分塔 物料平衡 简图 该塔除去重组分乙缩醛 ，从精馏塔塔顶得到乙酸乙酯产品。 由 WDF  DWF DxWxFx  得： 流股 中： 水： hkg/1 乙醛： hkg/ 乙酯： 3 9 6 4 .6 0 .0 1 4 1 3 9 6 4 .4 /k g h 乙醇： hkg/ 流股中： 乙酯： 乙缩醛： 303.2 304.2 C304 第 24 页 共 62 页 表 脱重组分塔物料衡算表 进口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酯 乙醇 乙醛 水 乙缩醛 总计 第 25 页 共 62 页 4 热量衡算 基本数据 表 气体热容温度关联式系数 [1921] 物质 4433221011/ TaTaTaTaaKm o lJC idp   0a 1a 2a 3a 4a 乙醇 乙醛 水 乙酸乙酯 表 液体热容温度关联式系数 物质 3211 / DTCTBTAKm o lJC p   A B C D 乙醇 乙醛 水 乙酸乙酯 表 物质的沸点及正常沸点下的蒸发焓 物质 沸点 /℃ 蒸发焓 /KJmol1 乙醇 乙醛 乙酸乙酯 水 100 乙缩醛 一步缩合釜的热量衡算： 该工段中反应温度为 10℃ 2 号物流由 25℃ 降到 10℃ 的热料衡算如下：   322 /1 1 5 8 01 0 0 9 5)( hkJdTDTCTBTAH 乙酸乙酯   322 / )( hkJdTDTCTBTAH 乙醇 第 26 页 共 62 页   /9 6 11 2 01 0 0 6 2 )( hkJdTH 乙醇铝 3 号物流由 21℃ 降到 10℃ ：   323 / 51)( hkJdTDTCTBTAH 乙醛   323 / )( hkJdTDTCTBTAH 乙酸乙酯 主反应产生的热量：   321 0 0 8 6 9 8 9 6 dTDTCTBTAH 主 +   dTDTCTBTA + hkJrHm / 6 副反应产生的热量： 23 . 8 6 9 0 . 0 0 8 3 8 9 6 . 1 10004 4 . 0 6fH A B T C T D T d T       +mrH+ hkJ /3 4 8 0 8)2510(1 0 81 0 0 1 8  一步缩合反应釜需要承受的热量为： )(2 乙酸乙酯H + )(2 乙醇H + )(2 乙醇铝H + )(3 乙醛H + )(3 乙酸乙酯H + 主H + 63 .6 6 7 1 0 /fH k J h   反应放出的热用 5℃ 的冷冻盐水进行冷却 ,进口温度为 5℃ ,出口温度为 5℃。 冷冻盐水的比热容为： 4 .0 / ( )PC kJ kg K 则单位时间内需要冷冻的量为： 63. 66 7 10 91 67 5 /4. 0 10W k g h 二步缩合反应釜热量衡算： 主反应 的反应热 ：   dTDTCTBTAH 主 +   dTDTCTBTA + hkJrHm / 5 副反应 的反应热 ： 第 27 页 共 62 页   dTDTCTBTAH 副 +mrH )2510( + hkJdTDTCTBTA /3 8 0 41 0 0 32   二步缩合反应 釜承受的热负荷为： 主H + hkJH /)( 55  副 反应放出的热同样用 5℃ 的冷冻盐水进行冷却 ,进口温度为 5℃ ,出口温度为5℃。 冷冻盐水的比热容为： 4 .0 / ( )PC kJ kg K 则单位时间内需要冷冻。