精馏塔的分离工段

1、年产5万吨醋酸异丙酯项目初步设计-分离工段指导老师：田敉汇报人：朱力敏目录总论、原料及辅助原料流程设计节能设计物料及能量衡算1设备设计及选型自动控制设计总图设计布置设计总论、原料及辅助原料2总论项目概况：利用丙烯和和醋酸在固体酸性离子交换树脂（苯乙烯磺酸类型离子交换树脂）作催化剂采用烯酸酯化法制取醋酸异丙酯。产品名称产品名称产品规格产品规格产量（吨产量（吨/年）年）价格预期（元价格预期（元/吨）吨）醋酸异丙酯醋酸异丙酯99.90%5000010000异丙醇异丙醇99.90%4200015000乙醇乙醇99.60%330007000产品方案：设计依据：化工设计相关规定、可行性报告等。表1.1产品

2、方案总论、原料及辅助原料3原料及辅助原料原料原料化学式化学式质量分数质量分数消耗量消耗量(万吨万吨/年）年）熔点（熔点（）沸点（沸点（）丙烯丙烯C3H699.60%2820-185.2-47.4醋酸醋酸CH3COOH99.80%1245.316.6117.9原料：表1.2原料规格及消耗量辅助原料：丙烯等4工艺流程方案的选择烯酸法工艺流程设计通过对这两种工艺技术的对比，发现烯酸法符合本项目采用烯酸酯化法制备乙酸异丙酯，工艺共包括反应工段、预分离工段和分离工段三个工段。5工艺流程的模拟工艺流程设计对于本项目的分离工段的设备，经其进出口物料经ASPEN 模拟如图1.1所示。图1.1 分离工段的模拟流

3、程图6工艺的优化工艺流程设计T0302精馏塔的优化： 精馏塔T0302塔板数的优化图1.2 精馏塔T0303塔板数优化由上图可以看出30块塔板数之后，塔板数的多少，对产品的产出率没有影响，所以最终确定的塔板数为30块。7工艺的优化工艺流程设计T0302精馏塔的优化： 塔顶采出率的优化图1.3塔顶采出率优化根据图1.3，及为了满足的项目的要求，最终确定选择塔顶采出率为0.95。8工艺的优化工艺流程设计T0302精馏塔的优化： 进料板的优化图1.3 进料板的优化根据图1.3发现当进料数是15块时，醋酸和醋酸异丙酯的出产率达到最高。所以选择的进料板是第15块进料。9工艺的优化工艺流程设计T0302精

4、馏塔的优化： 回流比的优化图1.4 回流比的优化根据上图发现，当回流比为2.5时，醋酸异丙酯和醋酸的产出率最大；则为了满足的项目的要求，考虑到温度及压力的影响，经过Aspen的模拟，最终确定精馏塔的回流比为2.0。10物料衡算物料及能量衡算物料衡算主要是对全流程、分离工段。物料名进料CH3COOHPROPENE质量流量（kg/hr）11207.55115783.126物料名出料T0104TOPXCH3COOHXH2OC3HOUT质量流量（kg/hr）18017.919576.87118.2448377.643物料名进料T0130INT0101OUT质量流量（kg/hr）4250.4271436

5、2.608物料名出料T0104TOPXCH3COOHXH2O质量流量（kg/hr）18017.919576.87118.244表1.3全流程原料消耗及产品产量表表1.4 分离工段原料消耗及产品产量表11能量衡算物料及能量衡算能量衡算主要是对设备的运作能量消耗的评估表1.5 精馏塔T0302能量信息表表1.4 分离工段原料消耗及产品产量表物料名进料出料MO103OUTT0104TOPXCH3COOHTemperature C 85.694.1127.4Pressure bar 1.0131.0131.017Vapor Frac 0.02100Mole Flow kmol/hr 187.33217

6、7.9889.344Mass Flow kg/hr 18594.7918017.919576.871Volume Flow cum/hr 138.70422.9780.627Enthalpy Gcal/hr -22.347-21.28-1.007能量衡算（功耗单位：MMkcal/hr）热负荷进口焓值出口焓值误差-4.206439-22.347401-22.286928-0.002706通过对分离工段的各个设备的能量衡算，发现各个设备进出的物料和外界功是守恒的，所以能量是守恒的。示例：12节能设计 图1.5 物流提取信息图温焓曲线图图1.7 换热网络图方案13节能设计匹配前的能量指标匹配后的能量

7、指标冷工程冷工程73.3%热工程热工程75.1%14设备设计与选型空塔气速较大空塔气速较大大直径时造价较低大直径时造价较低塔效率较高塔效率较高持液量较大持液量较大板式塔优点四优点三优点一优点六液气比适用范围较大液气比适用范围较大安装检修较易安装检修较易优点二优点五塔设备设计15塔设备设计设备设计与选型 13 2浮阀板效率高操作范围宽分离要求高、负荷变化大16塔设备设计设备设计与选型浮阀塔精馏塔种类Q235-C材质39.56高度（m）2.4直径（m）T0302精馏塔编号产品精制分离精馏塔精馏塔名称图1.10 塔板负荷性能图17精馏塔的校核设备设计与选型18换热器的设计设备设计与选型经过EDR数据

8、的导出图最终选定换热器主要结构和组成部分，基本参数如下：公称直径为325mm，壳程数N=1，管程数N=1，管子根数n=99根，中间排管数11，管程流通面积0.0175，换热管长度为3000mm，换热面积为17.1，换热管规格为192。19换热器的校核设备设计与选型20泵的设计设备设计与选型根据aspen模拟得到的泵的进口流量和计算得到的精馏塔T0302的总体塔高度来对离心泵P0201进行设计和选型，根据智能选型结果，最终确定离心泵P0201类型为：不锈钢泵，型号是GDF50-50，具体依据如下：21离心泵的控制自动控制图中表示了泵进出管上异径管、切断阀、排气阀、排净阀、管道过滤器和压力表的相对

9、位置以及出口侧流量调节控制方案。22精馏塔的控制自动控制23换热器的控制自动控制在换热器的壳体上下分别设置了放空阀和排净阀，通过测量工艺物流出口温度来控制冷却水进口流量，冷却水出口管道设置放空阀。24总图设计各区域面积厂区布置生产区布置原料及产品的储罐区 辅助设施布置25布置设计序号序号设备位号设备位号设备名称设备名称数量数量1T0301精馏塔12T0302精制醋酸异丙酯精馏塔13E0301热虹吸式再沸器14E0303热虹吸式再沸器25E0302冷凝器16E0304冷凝器17P0301A/B物料输送泵28P0302A/B塔顶回流泵29P0305A/B塔顶回流泵210P0306A/B塔顶回流泵211P0301物料输送泵112P0302物料输送泵113V0301塔顶回流罐114V0302塔顶回流罐1分离车间设备一览表车间平面布置图-第一层车间平面布置图-第二层车间平面布置图-第三层工艺流程创新创新点26工艺流程创新1321、丙烯和醋酸的酯化属于原子经济反应，并从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染；2、新工艺反应转化率高，反应选择性高，生产成本低；3、由于反应不生成水，产物易于分离，