产18万吨醋酸生产装置初步设计毕业论文

1、产18万吨醋酸生产装置初步设 计毕业论文2012届毕业生毕业论文目： 年产18万吨醋酸生产装置初步设it2012年5月18日摘要醋酸是一种用途广泛的基本有机产品。本设计拟采用以乙醛为原料生产醋 酸(ISOkt/a)的工艺。该工艺原料来源广泛，污染较小，工艺简单，投资费用省, 产品质量高。本设计介绍了醋酸的性质、用途、工业现状以及各种醋酸生产方 法，对乙醛氧化工艺流程做了阐述。设计重点对氧化、精馅工段进行了详细的 物料衡算和热量衡算，同时对主要设备进行了计算和选型，绘制了工艺流程图 和主要设备装配图。关键词：乙醛氧化；醋酸；工艺设计；物料衡算；热量衡算hiThe preliminary desi

2、gn of annual output of 180,000 tons ofacetic acid production plantAbstractAcetic acid is a versatile basic organic product. The project designs process of acetic acid (180kt/a) production through the oxidation of acetaldehyde. The process has the advantages of wide range of sources of raw materials,

3、 less pollution, simple equipment, low investment higher product quality. The design described properties, application industrial status, and manufacture methods of acetic acid, as well as process flow of acetaldehyde oxidation. The design focused on the oxidation and distillation sections to detail

4、 material balance and heat balance. The process calculation and selection of main equipments were done. Finally, process flow diagrams and assembly drawings of major equipments were drawn.Keywords: Oxidation of acetaldehyde Acetic acid, Process design. Material balance. Heat balance目录第一章文献综述第二章工艺简介2

5、.1产品品种、规格、4质量指标及拟建规模第三章物料衡算斗衡算3.1X2333.4日1 156 8 81111 11第四章热量衡算第五章塔体设计.51精憎塔设计第六章板式塔的结构6.1 264塔6.5is*立体高度第七章劳动安全卫生及环境保护措施71主要污染源以及主要污染物7 788999 o O22222223372环保措施及主要处理方法第八章全厂总平面布置30314 555566633333333III第一章文献综述1.1醋酸简介醋酸又称乙酸或者冰醋酸，被公认为是食醋的酸味和刺激气味的来源， 在自然界中广泛存在，是一种环境友好的有机酸。在生活中，乙酸的稀溶液常 被用作除垢剂。工业方面，它被用

6、于制造聚对苯二甲酸乙二酯，醋酸纤维素 裤乙酸乙烯酯。在食品添加剂列表E26 0中，乙酸是规定的一种酸度调节 剂。1.2醋酸性质dl醋酸的物理性质【口乙酸在常温下是一种有强烈刺激性酸味的无色液体。熔点为16.6-C,沸点 U7.9-C,相对密度1.05,闪点399,4%-17%（体积），折光率1.3716。纯乙酸在16.6C以下时能结成冰状的固体,所以常称为冰醋酸。易溶于水、乙醇、 乙證和四氯化碳。它具有腐蚀性，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。心醋酸的化学性质乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为48, p375（25C）,浓度为Imo 1/L的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的pH为2.4,也就是说仅

7、有0.4%的 醋酸分子是解离的也对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌， 反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表面会形成氧化铝保护层，所 以铝制容器能用来运输乙酸。1.3工业现状据SRI咨询公司统计，2006年全球醋酸总生产能力达到11.099Mt/a,其 产能分布为：北美占有3.515Mt/a,南美占有112kt/a,西欧占有1.227Mt/a , 东欧占有430kt/a ,中东占有214kt/a ,非洲占有20kt/a ,亚州占有5.581Mt/a。 近年来，亚洲地区生产能力增加较快，年均增长率为72%,高于世界3.8%的 年均增长率。世界两大醋酸生产商Cleanese和英国B

8、P公司控制了全球的醋酸生产 ，鳩合计生产能力已达到4.384 Mt/a ,约占全球总生产能力的40%以 上。2009年，统计表明我国采用甲醇璨基合成法生产的醋酸占醋酸总产量 的82.6%。预计我国2010年醋酸产能及需求将分别达到540万t/a和325万 a,己出现产能远大于需求的状况。1.4.醋酸的制备醋酸的制备可以通过人工合成和细菌发酵两种方法。1.4.1细菌发酵生物合成法，即利用细菌发酵，由此而产生的醋酸产量仅翌个世界产量 的10%,但是仍然是生产醋酸的最重要的方法，因为很多国家的食品安全 法规规定用于食物的醋必须是由生物制备的。14.1.1有氧发酵在氧气充足的情况下，醋酸杆菌能够从含有

9、酒精的食物中生产出乙酸。这些细菌反应的化学方程式为：C2H5OH + 02 CH3COOH + H1O1.4.1.2无氧发酵部分厌氧细菌，包括梭菌属的部分成员，能够将瞅直接转化为乙酸而 不需要乙醇作为中间体。C6H12O6 3CH3COOH1.4.2人工合成法1.4.2.1甲醇按基化法大部分乙酸是通过甲基按基化合成的。此反应中，甲醇和一氧化碳反应生成乙酸，方程式如下：CHjOH + CO CH3COOH1.4.2.2乙醇氧化法由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。C2H5OH + 02 CH3COOH + HzO1.4.23乙醛氧化法乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得叫或者通过乙烯水

10、合后生成。 当丁烷或轻石脑油在空气中加热，并有多种金属离子及过氧根离子催化，会 分解出乙酸：2C4H10 + 502 -4CH?COOH + 2H1O1.4.2.4乙烯氧化法由乙烯在催化剂（所用催化剂为氯化锂PdC12、氯化铜CuCh和乙酸猛 （CH3COO）2Mn）存在的条件下，与氧气发生反应生成。1.4.2.5低碳婭氧化法反应式：2CjHio+502 4CH3COOH+2H2O （催化剂：Co（Ac）2和Mn（Ac）2）1.4.2.6 丁烷氧化法丁烷氧化法又称为直接氧化法，是用丁烷为主要原科，通过空气氧化而 制得乙酸的一种方法。2CH3CH2CH2CH3 + 5O24CH3COOH + 2

11、H2O1.4.2.7托普索法（合成气法或者两步法）低压甲醇拨基化法以甲醇，co是由天然气或水煤气获得，甲醇是轄 化工原料，其货源和价格波动较大叫 托普索法以单一天然气或煤为原料。第一步：合成气在催化剂下生成甲醇和二甲醛；第二步：甲醇和二甲醸（两者不需提纯）和（：0拨基化生成醋酸。37第二章工艺简介2-1产品品种、规格、质量指标及拟建规模本设计拟完成年产18万吨醋酸生产工艺的初步设计，综合文献分析，结合 本地区特点I，决定采用乙醛氧化法生产醋酸工艺。乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一项强放热反应，总反应式为：CHjCHOfaq) + 1/201 CHjCOOH(aq) AH298k= -294 kj

12、/mol乙醛氧化时首先生成过氧乙酸，再与乙醛生成中间复合物，分解即为醋 酸：CHjCHO + O2-CH3COOOHCHsCOOOH + CH3CHO T 中间复合物 - 2CH3COOH乙醛和催化剂溶液自反应塔中上部加入，为了使乙醛不被大量惰性气体带走，工业上一般采用氧作催化剂，且氧分段鼓泡通入反应液中，与乙醛 进行液相氧化反应，氧化过程释放的大量反应热通过外循环冷却而移出，出反应器的反应尾气经冷凝回收乙醛后放空卩呵，反应液首先经蒸发器除掉醋酸猛催化剂，醋酸蒸汽经精馆塔蒸出未反应的乙醛、甲酸、醋酸甲酯、水、 三聚乙醛等轻组分，要求纯度N99% ,其余的则进入醋酸回收塔回收粗醋酸。工艺流程图如

13、图21所示。ar泰化 反精脅图21乙醛氧化制醋酸工艺流程图第三章物料衡算醋酸年产量为18万吨，选择年开工时间：8000小时，收率按91.7%计算, 每小时醋酸产量：1勺）凶皿）_ = 225ookg/h；8000根据总反应方程式：CH3CHO+1/2O2-CH3COOH确定乙醛进料量为： 22500x x L =17993.46kg4io选择每小时乙醛进料量为18000kg。60 0.9173.1氧化部分物料衡算氧化塔各项进料的工业标准组成见表31。表3-1氧化塔各项进料的工业标准组成原料乙工业工业催化剂溶乙醛99.5氧（质氮（质液（质量） 量）氧气氮气醋酸989760氮气氧气醋酸猛23103

14、7300.3三聚乙醛在氧化过程中的已知条件I41 :1 乙醛进料量18000kg4i,乙醛转化率为99.3%,氧的利用率为98.4%2工业氮自氧化塔塔顶补充使其浓度达到45 % ；3 未转化的乙醛在气液相中的分配率(体积%)：气相34%；液相66%4.设定催化剂中醋酸镭用量为氧化塔进料乙醛重量的0.08%5乙醛的总转化率.主反应及各副反应的转化率分配：主反应： CH3CHO+ - 02CHjCOOH(96%)2副反应：3CHjCHO+3O2 HCOOH+2CH3COOH+CO2+H2O(4%)氧化塔物料衡算图见图3-1。(3)反应式的物料衡算投入的乙醛(纯)量：18000x99.5%=1791

15、0kg CH3CHO+ * 02 t CHjCOOH 96% 计算结果见表32。表3-2主反应物料衡算计算结果反应物生成物乙17910x0.993x0.96=1醋17073.24x2=2328441.69kg醛7073.24 kg酸氧17073.24x1=6208.4544kg 3CH3CHO+3O2 HCOOH+2CH3COOH+CO2+H2O 4%计算结果见表33。表3-3副反应物料衡算计算结果反应物乙17910x0.993x0.04=711.39 kg氧711.39X =517.37kg44生成物醋 酸711.39x1=646.71322kg甲 酸711.39x=247.91321kg水

16、711.39x21=97.01132kgco2711.39xL=237.11323kg根据反应式衡算出来的反应物总消耗量以及生成物总量如下：反应掉的乙醛：18000x0.995x0.993=17784.63 kg未转化的乙醛：18000x0.995x0.007=125.37 kg（其中液相中乙醛 125.37x0.66=82.74 kg；气相中乙醛 12537x0.34=42.62kg）反应掉的氧气总量：6208.45+517.37=6725.82 kg则工业用氧总量为:6725.820.98x0.984=6974.68 kg(其中；氧气=6974.68x0.98=6835.18 kg；氮气=

17、6974.68x0.02= 139.49 kg)所以未反应掉的氧气=6835.18-6725.82=109.36 kg反应生成物:醋酸：23281.69+646.72=23928.41kg；甲酸：247.91 kg； CO2： 237.13kg；水: 97.01kg；(4)催化剂用量催化剂溶液中醋酸猛用量取氧化塔进料乙醛重量的0.08%,原料催化剂中醋 酸猛的含量为10%,设催化剂溶液用量为x问，0.0008x(18000+x)=0.1x 解得 x=145.16 kg 其中：醋酸猛 145.16x0.1=14.52 kg；水 145.16x0.3=43.54 kg；醋酸 14516x0.6=8

18、709 kg氮用量：设保安氮为x kg塔顶干气量计算：氮气139.49+0.97X；氧气109.36+0.03X；二氧化碳237.13 kg139.49+ 0.97x139.49 +109.36 +x +237.13=45%,解得 x=152.31 kg(其中氮气：152.31x0.97=147.74 kg；氧气：152.31x0.03=4.57 kg)塔顶干气量：氮气：139.49+0.97xl52.31=287.23kg;氧气：109.36+0.03x152.31=113.93 kg；二氧化碳：237.13 kg 醋酸：23928.41+87.09+18000x0.001=24033.5

19、kg整理以上数据，得出氧化塔物料衡算结果，见表34。表3-4氧化部分物料衡算进料出料含 量 (%)质量(kg)含量(%)质量(kg)2乙醛 醋酸99.50.117910醋酸97.724033.2蒸发器物料衡算F=24591.22 kg；醋酸猛含量：0.09%；蒸发器进出物料见图32。图3-2蒸发由 Fxo=Lxi 解得 L= = 2491-22x()-09( =276.65 kg/h x8.0%W=F (1-xo/xi)解得 VV=24314.57 kg/h表3-5蒸发器物料衡算醋酸猛82.741814.52B蒸发器液3.81575O0.2364.3.7. &0.8365.95177.4271

20、0132.224591.22A=24314.57B=2766524591.223.3精tg塔物料衡算己知：24314.57 kg/h；醋酸质量分数0.985,水的质量分数0.0083。设定：憾出液中醋酸含量3%；釜液中成品醋酸含量99.8%o精馅塔进出物料图见图3-3oU7圍Q_Q蛇他磁1得出，进料组成,0.0083/180.0083/18 +0.985/60= 0.0273进料平均摩尔质M Mm=0.0273xl8+(l-0.0273)x60=5&85kg/kmol进料流量 F=一 =413.16kmoLQi5&85列衡算式 F=D+W； Fxf=Dxd+Wxw； 如= 0.97; “_几)

21、=0.998 FxfF(l-)解得 F=413.16 kmol/h, xf=0.0273; D=11.57 kmol/h, xi)=0.9456W=401.59 kmol/h, xw=&43x10；于是可以得出：D=11.57x(18x0.9456+60x0.0544)=234.70 kg/h ；VV=401.59x(18x8.43x10 4+60x999L57x104)=24079.87 kg/h.3.4醋酸回收塔物料衡算由前面的计算可知：进料流量F=234.70 kg/h； (2)回收后粗醋酸含量一般在65%以上【I (这里按65%计算)副产物中含1.5%的醋酸，醋酸回收塔进出物料图见图3

22、4。目W收1PI C & Dt JAF列衡算式如下：F=X+Y 3%F=1.5%X+65%Y解得 X=229.16 kg/Ii ； Y=5.54 kg/h整理以上数据得到总物料衡算结果：见表36：表3-6总物料衡算结果进料出料名称质量(kg)名 称质量(kg)乙乙醛 醋酸1791018放氧237.13287.23醛水 三聚 乙醛5418工 业 氧 气氧气 氮气6835.18139.49工 业 氮 气氮气氧气147.7414.57催化剂醋酸 水醋酸 镭87.0943.5414.52总25272.13 kg空 废 气化 碳 氮 气Jr f.AC B I气 乙113.9342.62催化剂 残液粗醋酸

23、 成品醋 酸276.655.5424079.87其它副 产物产 量229.1625272.13kg计第四章热量衡算4.1氧化塔热衡算设计条件为：每小时接料工业乙醛18000kg,选择年工作时间800011,年产 工业醋酸18X104吨。乙醛转化率为99.3%,计算基准温度为298k(25C)。氧化塔进料情况如表41所示。(1) 热力学数据，见表42；(2) 各物流带入热量按q=W C At kJ/h计算，按表43(3) 反应热AHrO,主反应和副反应的AHr。可由生成热AHf. 298或燃烧热AHc. 298。求得;主反应：CH3CHO+ 丄O2TCH3COOH(96%)2AHr. *=(-1

24、165.79)-(-874.37)= -291.42kJ/mol 乙醛副反应：3CH3CHO+3O2 t HCOOH+2CH3COOH+CO2+H2O(4%)12AHr,=一 1165.79- (-254.68)- - (-874.37)=-497.99 kj/mol 乙醛33表41氧化塔进料情况(kg/h)进料出料含 量 (%)质量(kg)含量(%)质量(kg)原乙醛料醋酸乙水 醴三聚乙醛99.5酸乙醛三聚业氧气氮气9826835.18139.49乙醛973603010O7.98435414.二氧 化碳 氮气 氧气 乙醛97.70.791.010.340.070.0

25、924033.5194.55247.9182.741814.5224591.22680.91237.13287.23113.9342.6225272.13 kg25272.13 kg表4-2氧化塔进料情况（mol/h）进料体 积 V（ %）mol 质量 (km ol)原 料 乙 醛乙醛 醋酸 水三聚 乙醛407.050.330.1040工业9 J氧气 氮气97.92.1213.5994.982工业氮97.5.27岀料体 积 V（ %）mol质量 (kmo1) 丄 化 液醋酸水甲酸 乙醛 三聚 乙醛 醋酸400.5610.815.391.880.13640.0839放 空二氧 化碳26.715.

26、38910.25氮气 氧气32.760.1428催 化 剂醋酸 水醋酸1.45152.4190.0839总 计25272.13 kg废 气氮气 氧气 乙醛50.8417.654.8083.5600.9686小 计10020.175625272.13 kg计算结果如表*3所示:表43 AHJ计算结果反 应消耗乙醛AHRkJ/mol反应热 lAHR,kJ/h主388.03-291.42反291.42x388.03x1000=应-113079.703X103副16.17-497.99-497.99x16.17x1000=反-8052.498X103应共-121132.201X103计(4)氧化塔顶部

27、排出的气体所带出的热量氧化塔顶部排出气体量：组分 co2n2o2CH3CH0kmol 5.38910.2583.5600.9686表44各物流代入热:工业工业工业乙醛Q乙醛，kj/h回流催化氧02氮N2液Q液Q回催00q乙醛=17910x2.186(293- 298)=-195756.3 q 水=54x4.1868(293- 298)=-1130.436q三聚乙醛=18x1.8003(293- 298)=-162.027 q 醋酸=18x1.996(29300298)=-119.76小计=-197168.523表4-5热力学数据表CpAHf,AHc,0 298气体 Cp, J/mol K CP

28、=a+bT+CT2 或 CP=a+bT+C T 一2kj/molkj/molabxlO-3cxlO6czxlO59)(g)H(g)36.16227.8652&6629.99931.05421.7570.8454.26835.70210.711117.273193.13336.5774.310.335393.51241.811192.4876.776166.79 926.13432.54液体Cp，CH3COOHJ/gKH2O1.9958484.30HCOOH4.1868CH3CHO2.167285.83(ch3cho)32.186Mn(Ac)21.8003424.682.3027注：按Cp(固)

29、=26778nkJ/molK计算，n为分子中原子数目叫氧化塔顶部排出气体所带出的热量按 AHi=iii j CpidT+n迖Hi 叔 Cpi 值査表，(AHv)61B取2剜)乙沪26.69kJ/mol, 塔顶排出气体温度313K。313Qco =5.389( J (28.66+35.702xl03T)dT=319&80kJ/h298 313(2V =10.258( j (27.865+4.268xl0-3T)dT=1500L60kJ/h298313Q() =3.560 j (36.162+0.845xl03T-4.31xl05T-2)dT=1944.83kJ/li3 3Q(。=0.9686(3

30、LO54+117.273xlO3T-36.577xlO6T2)dT=26774.OlkJ/h298Qi=3198.80+15001.60+1944.83+26774.01=46919.24kJ/h氧化液带出的热量：Q液=ZCpimiAT氧化液组成见平衡物料表：AT=333-298=35K,相对应的：Qch cooh =1.9958x24033.5x35=1678812.08 kj/kmol=4.1868x194.55x35=28508.97 kj/kmolQhcooh =2-167X247.91x35=18802.73 kj/kmolQch x ho =2. 186x82.74x35=6330

31、.44 kj/kmolQch caoy =18003x18x35=1134.19 kj/kmol 0如 i门=2.3027x 14.52x35= 1170.23 kj/kmol工 Q氧化浪=167881208+28508.97+1880273+633044+113419+117023kJ/kmol工Q氧化浪=173475864 kj/kmol(6)热损失按热输入的1%计算，则QkQ入X1%=(Q 乙豪+Q 爾+Q 反)1%=(一197168.523+0+121132.201x103)=1209350.32KJ/11热量衡算结果如表46。表46热量衡算结果37输入项目kj/h工业氧0T业氣0T业

32、醛197168.5催化液23输出项目kj/h氧化液48912359.塔顶排出36气体46919.24热损1209350.3循环液移2反应热0121132.2OlxlO3走(差值)117944001.8总计120935.03x103120935.03xlO34.1.1氧化液循环量及冷却水用量(1)氧化液循环量氧化液的平均热容：0=1.9958x0.977+4.1868x0.0079+2.167x0.0101+2.186x0.0034+1.8003x0.0007+2.3027x0.0009=2.01562406 kJ/kg-K取值C=2.02k.J/kg K,循环量Wkg/h,70766 40 y

33、 IO3At=313-298=15K,则VV=-: =2335.52t/h2.02x15(2)冷却用水量设定水的进口温度为298K,出口温度为318K, At=26K,则需用水量=650.087t/h70766 .40 x 103(4.1868 x 26安全系数a取1.1,则水用量=W xl.l=715.0958 t/h或者715.10 m3/h4.2蒸发器热量衡算表4-7蒸发器物料衡算结果进料出料含 量 (%)质量(kg)含量(%)质量(kg)74033 5W-295K,则吩気訂93嘶 4.2.1冷却用水量设定水的进口温度为298K,出口温度为318K, At=26K,则需用水量 w，=46

34、688477.13=42O98t/|i4.1868x26Q=QaX 1 % =48912359.36x0.01= 489123.59 kj/h水用*=W xlJ=471.7879 t/h或者471.80 m3/Ii表48热量衡算结果输入输出项目kj/h项目kj/h氧化液 输入热48912359.360氧化液 热损 循环液移 走(差值)1734758.64489123.5946688477.13总计48912359.3648912359.364.3精tg段热量衡算表4-9精憾塔物料衡算结果37进料含 量 (%)质量(kg)出料含量(%)质量(kg)醋酸化甲酸三聚乙醛98.50.830.430.2

35、10.0323949.8512&60106.9572.4718it醋酸24314.574.3.1醋酸回收塔冷凝器热量衡算99.80.170.0323942.8190.87.56釜残液水囂X35.1636.8130.887.67M馆出液=24079.877.0437.899.3972.4718M釜残液=234.724314.57图44精馆段热量衡算对图41全凝器做热量衡算，以单位时间为基准，忽略热量损失，则Qc=VIvd-(LIld+DIld)；其中V=L+D=(R+1 )D,代入上式整理得Qc=VIvd-(LIld+DIld) = (R+1)D (Ivd-Ild) 式中：Qc=全凝器的热负荷(

36、kj/h)； 1塔顶上升蒸汽的焙(kj/kmol)；Ili戶塔顶馆出液的焙(kj/kmol)。冷却介质消耗量Wc=乞。式中：Wc二冷却介质消耗量(kg/h)； Cpc=冷却介质的比热容kj/(kgc)； h,t2二分别为冷却介质在冷凝器的进出口处的温度(C)。C=1.9958x0.03+4.1868x0.0516+2.167x0.3681+2.186x0.3088+1.8003x0.0767C= 1.88670539 k.J/kg-K取值C=1.89kJ/kg K,循环量Wkg/h,73949 85At=313-298=15K,则VV=-=844.79t4i； Qs=234.7x 1.89=4

37、43.583 kJ/ h1.89x154.3.2再沸器的热负荷以单位时间为基准,则Qb=V、Ivw+WIlw-L Ilm+Ql式中Qb二再沸器的热负荷(k.J/h)； Ql=再沸器的热损失(kj/h)；1、叫再沸器中上升蒸汽的焙(kj/kmol)；Iiz釜残液的(kj/kmol); Ilm=提馆段底层塔板下降液体的焙(kj/kmol)。若近似取Ilw=Ilm,且因V=LW则Qb=V(IvwIlw) +Ql加热介质消耗量可由下式计算Wh二 $厂式中W伪加热介质的消耗量(kg/h)Ibi, Ib2分别为加热介质进、岀再沸器的焙(KJ/kg)4.3.3冷却用水量设定水的进口温度为298K,出口温度为

38、318K, At=26K,则需用水量5181124 QQ3”=兰巳土竺=47.5958 t/h4.1868x26Q=Q入xl%=8423679.353x0.01二 84236.79 kj/h安全系数a取11,则水用量=W xl.l=5235536 t/h或者52.36 mVh表410热量衡算结果输入输出项目kj/h项目kj/h氧化液 输入热 釜残液 加入1734758.646688477.13443.583氧化液 热损 循环液移 走（差值）3158317.5784236.795181124.993总计8423679.3538423679.353第五章塔体设计5.1精tg塔设计由前面的物料衡算得

39、精傳塔的基本数据：F=413.16kmol/Ii, Xf=0.0273,D=11.57kmol/h, Xd=0.9456,VV=401.59kmoini, Xw=8.43X10-4, 进料平均摩尔质量 Mm=58.85kg/kmol 根据工艺条件确定塔内温度：塔顶：1001030 塔Jg： 1181249。塔内压力设为常压P=101. 3kpa,水和酷酸的安托尼常数见表51。表51水和醋酸的安托尼常数问物料ABC水7.074061657.46227.02醋酸6.424521479.02216.825.1.1回流比和理论塔板数(1)相对挥发度设定泡点t=117.15C,则相对于水嘯忙7。74。6

40、- 227穿爲5解得Spa；同理，相对于醋酸lgpB=6.42452 1479.02216.82 + 117.15=1.9959 解得pB=99.06kpa101,3-99,06181.22-99.06=0.0273与Xf=0.0273完全吻合，所以设定的泡点温度117.0C合理有效。 相对挥发度=1=1.8399.06(2)回流比设定为泡点进料，Rmin一a(l-勺)-10.94561.83(1-0.9456)Lxf1 1.83-1_ 0.05511-0.0551_解得 Rmin=14.61;取 R=LlRmin=l.lxl4.61=16.07;(3)理论塔板数(简捷法)全回流时:lg Nn

41、iin=S，S5 =L84kg/m3RT 8.314x390.3(2)气液相流量气相流量Vs二VM _(R + )DM _ 63.5 xll.57x 58.85卷皿3/$36OOpv 36OOpv3600x1.84 m s液相流量*册踩需需产=0 1259mVs塔径叫手;其中U可由ng叫乞仏解得，其中C=C2(l|钊0.2计算,(3)塔径的确定P、其中oL=18.4mN/m； C20可以在史密斯关联图上査得，横坐标如岔=yspv)取板间距HT=0.5m,板上液层高度hi=0.07m,则HT-liL=0.43m0.01259x6.532Ko.O441.84查得 C2()=0.10ni/s/ 0.

42、2= 0.10x则 C=C20罟J郴所以观Z叫耳尹=2.23in/s取安全系数为0.65,则空塔气速u=0.65iiMAX=：l45in/s4x6 =2.3952 mmi V 3.14x1.45按标准塔径圆整后，选取D=2.40m塔截面积AT=?D，=452m2；空塔气速=L44in/s44.525.1.4塔板设计根据塔板的产能、结构、造价等实际情况进行比较，选择采用筛板塔。(1)溢流装置设定选用单溢流弓形降液管，采用凹型受液盘，各项计算如下堰长 lw 取 lvv=0.80D=0.80x2.40=1.92m溢流堰高度hE-h。收用平直堰，堰上液层高度g譏E计算，其中由液流收缩系数图査得E,其横

43、坐标为20.01259x3600V1.92 =o.232 84査得 E=1.00,则 how= xl.00x8.23=0.02m1000设定塔板上清液层高度hL=0.07m；于是hw=hihow=0.070.02=0.05m这个结果符合范围0.1 -howhw0.05-how(2)弓形降液管宽度Wd和截面积Af由”圖査弓形降液管参数图，得沪.2。故 Af=0.15AT=0.15x4.52=0.678m2;Wd=0.20D=0.20x2.40=0.48m检验液体在降液管中停留时间皆3600%碍=3曽驚秒再 =26935s；由此判断降液管设计合理。Lh0.01259x3600降液管底隙高度ho设定

44、液体通过底隙的流速po=0.16nVs. Lh 0.01259 x3600ho= =0.041m3600人坯 3600 xl.92x0.16hwho=O.O50041=0.009 0.006m所以降液管底隙高度设计合理，选用凹型受液盘，深度hvf=50mm（4）塔板布置：因 D1.5m,取 Ws=0lm； Wc=0.07m（5）筛孔：本设计中所处理的物系有腐蚀性，拟采用8=2.5mm不锈钢塔板,筛孔直径do=2d=5mm筛孔按正三角形排列，取孔中心距t=3do=15mm筛孔数目式中儿二庄+鴛siiL兰r180 r）x = -（肥 + 叱）=孕-（0.48 + 0.1）= 0.62/n2 2r

45、= -W = -0.07 = 1.13/n2 r 2则 4 = 2 0.62 X Jl 13? 0.62? + 兀 x u sinT 型 | = 2.65,1801.13 J所以” =1.蔦；65 = 3603.33 取值 n=i3604 个、J开孔率（p = 0.907如 =0.907灯空 =10%t ）10.015；5.1.5流体力学验算5.1.5.1塔板压降气体通过第一层塔板的压降hP=hc+hi+ha兀k x O.OO52 x 13604由 = =2,由干筛孔流量系数图可知co=0.75 d 2.5于動=0.05（體J（爵）=0.I06m（液柱）气体通过充气液层的压降hL=phi则气相

46、动能因子Fo= %=1.700x、斤丽=2.3 ikg1 / s由充气系数关联图，得卩=0.56故 hi=phi=0.56x0.07=0.039m（液柱）液体表面张力所产生的压降Pi-gdo7:鬣爲血g液柱）这个结果表明，由液体表面张力所产生的压降很小，可忽略不计。所以，塔板压降 hp=hc+hk=O. 106+0.07=0.176m(液柱)每层塔板的压降 APP=hPpLg=0.176x939.1x9.81=1621.41pa5.1.5.2 液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层髙度Hd应服从Hd（p（HT+hw）醋酸一水属一般体系，取安全系数9=0.5则9（HT+hw）=0.5（0.5+0.05）=0.275m而 Hd=hp+hi+hd；其中，hp=0.176m由于板上不设进口堰，则 hd=O.153(ji o)2=O.153xO.162=O.OO39m(液柱) 所以 Hd=0176+007+0.0039=0250m(液柱)符合 Hd4co (0.0056+0.13hL - hQ )pL/pv =4.4x0.75x 7(0.005