醋酸乙烯合成的物料衡算

1、第五章 醋酸乙烯合成的物料衡算5、1 反应器的物料衡算设计要求：年产11万吨聚乙烯醇，产品平均聚合度为1795，生成产时间为每年330天。产品分子式为：CH2CHOHnCH2CHOCOCH3m由已知所给得，PVA的聚合度为1795，平均聚合度为1700，醇解度为95%得： 解可得： m=85 n=1615平均分子量： 产品产量所需单体量 工艺条件假设（数据参考马延贵 .聚乙烯醇生产技术.纺织工业出版社.1988）：乙炔单程转化率 以乙炔计算的醋酸乙烯的选择性 醋酸转化率 以醋酸计算醋酸乙烯的选择性 乙醛收率 巴豆醛收率则：乙炔收率 由方程式 ： 乙炔进料=根据反应器入口各组分的组成可计算总进料

2、量依次计算其他组分进料数量如表5-1表5-1 反应器的进料表 进料组成数量（t/h）组成（%Wt）乙炔52.7448.20醋酸48.6944.50醋酸乙烯2.462.25氮气3.453.15乙醛1.161.06巴豆醛0.150.14二氧化碳0.440.40水0.330.30丙酮0其它0合计109.42100出口组成计算 由下列方程式计算+HAC VAC 26 60 86 x y 23.552 120 58 44 18 48.6935%-16.43 m n p+ 18 44 z 52.740.3106%由上述三个方程求：x=7.12t/h y=16.43t/h z=0.065 m=0.29 n=

3、0.22 p=0.092所以出口流量如下:1、： 2、：3、： 4、： 5、: 6、:7、: 8、: 9、其他: t/h因此可得反应器的出料表，见表5-2.表5-2 反应器的出料表 进料组成数量（t/h）组成（%，）乙炔44.8340.97醋酸31.6528.93醋酸乙烯26.0123.77氮3.453.15乙醛1.341.22巴豆醛0.180.16二氧化碳0.660.60水0.360.33丙酮0.290.27其它0.650.60合计109.421005、2 分离器出口物料组成的衡算：由实验得分离器出口乙醛的汽相组成为90.7%，液相组成为9.3% 那么乙醛汽相数量为，液相数量为，其它组分数量

4、为反应器出口数量。汽液分离器出的汽相组分部分放空，以保证不积累，其余大部分返回反应器与反应器进口的精乙炔混合循环使用。50OCCH3CHOC3H6O、VACC4H6O、HAC、H2O100OC合成气180OC汽液分离器 图5-1 分离器物料衡算图由反应器的出口物料通过汽液分离器的计算，得表5-3汽相组程与表5-4液相组成。表5-3 汽相组成组分数量组成 （%Wt）44.8389.373.456.881.222.420.661.32合计50.16100表5-4 液相组成组分数量组成（%Wt）0.290.490.120.230.180.30VAC26.0143.88HAC31.6553.40.36

5、0.6其他0.651.1合计59.2741005、3 清洗工段物料衡算：汽液分离器出来的汽相组成清洗后，、被解析。所以可得解析塔出口汽相组成表5-5。表5-5 解析塔出口汽相组成组分数量组成 （%Wt）44.8397.351.222.65合计46.05100汽液分离器出来的汽相组成清洗后，、被吸收。所以可得吸收塔出口汽相组成表5-6。表5-6 吸收塔出口汽相组成组分数量组成 （%Wt）3.4583.940.6616.06合计4.111005、4 乙炔净化工段物料衡算：5、4、1 循环气物料平衡乙炔与醋酸为循环物料，由反应器的出口物料组成，可以得到乙炔与醋酸的物料组成，所以可到循环气物料平衡表5

6、-7。表5-7 循环气物料平衡表名称循环（）进料（）补充（）乙炔44.8352.747.91醋酸31.6548.6917.045、4、2 精乙炔物料组成的计算由出口参考资料聚乙烯醇生产技术 33页可得，精乙炔的技术规格：表5-8 精乙炔的技术规格 序号项目单位指标1纯度%992磷化氢%0.00373硫化氢%0.00394比活性度s<30汽液分离器汽相组分部分放空以保证氮气不累积，其余部分返回反应器进口与精乙炔混合使用 。设循环气与放空气质量比为x，根据精乙炔技术规格要求表5-8，计算精乙炔组成：精乙炔量=7.91/99%=7.99t/h 由循环气物料平衡表见表5-7与气液分离器出口汽相组

7、成表5-3，可得：（0.66-0.66x+3.45-3.45x）=7.99-7.91 x=0.98050.9805=0.0130.9805=0.067由此得，精乙炔组成如表5-9：表5-9 所以精乙炔的组成见下表组分数量 t/h组成 （w%）乙炔7.9199.00二氧化碳0.0130.16氮气0.0670.84总计7.991005、4、3 粗乙炔组成的计算由参考资料聚乙烯醇生产技术32页可得粗乙炔的技术规格：表5-10 粗乙炔的技术规格序号项目单位指标合格勉强1乙炔含量%>982磷化氢%<0.05<0.103硫化氢%<0.10<0.154压力（表压）mm 水柱&g

8、t;1505温度<30由表5-10得，根据乙炔的质量流率计算乙炔的摩尔流率： 同理得：二氧化碳的摩尔流率：氮气的摩尔流率为：所以粗乙炔的总摩尔流率为：乙炔、二氧化碳、氮气的摩尔组成分别为：乙炔：二氧化碳：氮气: 由粗乙炔的技术规格表5-10知：磷化氢的摩尔组成取为0.05%，硫化氢的摩尔组成为0.1%，由此计算得到磷化氢的摩尔流率为：硫化氢的摩尔流率为：由以上数据计算得到，粗乙炔各组分的质量流率与组成，见表5-11：表5-11 粗乙炔组成见下表组成数量(t/h)组成（Wt%）数量(kmol/h)组成（mol%）乙炔7.9198.80304.2398.97二氧化碳0.0130.160.30

9、0.10氮气00670.842.390.78磷化氢0.00510.060.150.05硫化氢0.0110.140.310.10总计8.006100307.38100清净剂次氯酸钠用料的计算：次氯酸钠是由氯气和氢氧化钠反应生成，是一种强氧化剂，能分解放出氧原子，将乙炔中的杂质磷化氢、硫化氢净化。设除去磷化氢消耗的次氯酸钠的量为x，除去硫化氢消耗的次氯酸钠的量为y。34 74.50.0051 x 34 74.5 0.0111 y由此可得：X=0.045，那么消耗次氯酸钠的总量为：氢氧化钠与氯气用量的计算：设氢氧化钠用量为：m ，氯气用量为n 。 71 74.5m n 0.141由此可得：m=0.1

10、5，n=0.134次氯酸钠中有效氯的成分为（符合工业生产的要求）5、5 反应器热量衡算表 5-12 相关物质物性参数表分子量M （g/m）ol沸点（）汽化潜热（J/mol）液相热溶L （J/mol）汽相热溶（kcal/kg.）乙炔26-84.00.469醋酸60118.00.35醋酸乙烯8672.50.291乙醛4420.850.412巴豆醛70102.20.40丙酮5856.29二氧化碳440.232氮气280.25水181000.458循环油1560.63备注：丙酮汽相热容=导热油的密度根据工艺条件的选择反应器入口气体温度,反应温度（既出口温度）180。1、反应放出热量2 、气体从140升

11、到180吸热为(1) 乙炔吸热量(2) 醋酸吸热量(3醋酸乙烯吸热量(4) 氮气吸热量(5) 乙醛吸热量(6) 巴豆醛吸热量(7二氧化碳吸热量(8) 水蒸气吸热量其它吸热可以忽略所以3、被载热油带走的热量a. 假设反应器有热损失（经验取值） 则:b假设反应器无热损失则：4、反应热利用率 反应器热量衡算: 相关物质的物性参数表其中丙酮 5、导热油用量 （）a. 反应器有热损失 b反应器内无热损失5、6 分离器热量衡算 一段冷却：（控制温度范围：180100，一段出料温度：100, 醋酸温度5090） 反应器出口混合汽的温度经汽液分离器一段冷却后，温度由180降到100，在此过程中大部分重组分醋酸冷凝下来，同时水，巴豆醛也几乎全部冷凝下来，余下的组分通往二段继续冷却。所以 一段总冷量二段冷却 （气体温度 100-50）醋酸温度（20-30）由一段冷却来的气体经过二段冷却后温度由100降到50，在此过程中相对重的组分VAC（