醋酸酐毕业设计综述(共17页)

1、PAGE 北京化工大学北方(bifng)学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY（2015）届本科生毕业设计(b y sh j)（理工类）文献(wnxin)综述 题目： 年产5万吨醋酸酐生产工艺设计 学院： 化工与材料工程学院 专业： 化工与制药 学号： 110150176 姓名： 张龙 指导教师： 于翠 教研室主任： 林贝 北京化工大学北方学院毕业设计（论文）文献综述PAGE 17文献(wnxin)综述前 言醋酸酐是重要的乙酰化试剂，用于制造纤维素乙酸酯、乙酸塑料、不燃性电影胶片等；在医药工业中用于制造合霉素、痢

2、特灵、地巴唑、咖啡因和阿丝匹林、磺胺药物(yow)等；在染料工业中主要用于生产分散深蓝HCl、分散(fnsn)大红S-SWEL、分散黄棕S-2REL等；在香料工业中用于生产香豆素、乙酸龙脑酯、葵子麝香、乙酸柏木酯、乙酸松香酯、乙酸苯乙酯、乙酸香叶酯等；由乙酐制造的过氧化乙酰，是聚合反应的引发剂和漂白剂1。精馏是一种利用回流使 HYPERLINK /doc/5944437.html t _blank 液体混合物得到高纯度 HYPERLINK /doc/5419084.html t _blank 分离的 HYPERLINK /doc/654247.html t _blank 蒸馏方法，是利用混合液

3、中各组分间挥发度的差异，通过多次部分气化，部分冷凝实现液体混合物分离，并获得高纯度产品的一种操作。在化工实际生产中，精馏是最常用的单元操作，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。在化学工业中，总能耗的40%用于分离过程，而其中的95%是精馏过程消耗的，而精馏塔正是整个精馏过程的重要组成部分,可见其在化工生产中的重要性2。1醋酸酐(sungn)的工艺路线1.1 醋酸(c sun)裂解法 醋酸裂解(li ji)法又称乙烯酮法，是以醋酸为原料，磷酸三乙酯为催化剂在高温下反应制得醋酐。整个工艺过程分两步进行，首先是气相醋酸裂解生成乙烯酮，然后醋酸和乙烯酮经吸收生产粗酐，经精馏提纯制得成品醋酐。在醋酸脱

4、水经过乙烯酮制备醋酐的工艺中，醋酸首先分解成乙烯酮和水，其最佳反应温度为730750。反应在0.2%-0.3%(wt)磷酸三乙酯催化剂存在下的气相中进行，达到平衡转化点(占醋酸量的85%90%)后通入氨气，破坏催化剂，稳定平衡。乙烯酮的选择性为90%(mo1)95%(mo1)。乙烯酮在分段冷却器系统中从沸点较高的醋酐、醋酸和水中排出，然后与循环的醋酸反应转化成醋酐。反应过程中不断补充新鲜醋酸，在此处，乙烯酮选择性接近100%。该法的最大特点是生产工艺流程复杂，副反应多，能耗大，但由于技术成熟，生产的安全性高，另外，对在醋酸裂解部分醋酸的质量要求并不高，可以使用其它装置和本身回收的醋酸，因此，在

5、国外早期建设的装置应用该法，目前我国仍普遍采用。醋酸裂解的产物乙烯酮是一种重要的中间体，它可以用于生产农药、食品防腐剂等，这种产物在羰基化的工艺中不会出现，因此，乙烯酮工艺的裂解部分是很有生命力的3。1.2 乙醛氧化法乙醛氧化制醋酐的工艺原理与乙醛氧化制醋酸的原理相似，催化剂可以是醋酸锰和醋酸铜，醋酸钴和醋酸镍，或者醋酸高脂肪酸的钴盐和铜盐，醋酸锰可以阻碍乙醛氧化过程中爆炸量的过氧醋酸的生成。乙醛氧化生成过氧醋酸，实际上是生成单过氧醋酸酯，它反应生成醋酐和醋酸。当温度在4060和铜存在下液相反应时，单过氧醋酸酯近乎定量分解为醋酐和水。由于醋酐水解，所以也有醋酸形成。如果醋酐产生率要求最大化，那

6、么水解反应必须最小化。乙醛转化成醋酸和醋酐的总选择性为95%以上，产品中醋酐与醋酸比例为56:44。为了保持产品中较高的醋酐比例，产品必须从反应器中的气相排出，以维持反应器中醋酐的限度高于醋酸浓度。使用共沸溶剂，比如醋酸乙酯也可以促进水蒸气从反应区域中排出。乙醛氧化法虽然流程简单，工艺成熟，可以实现醋酸和醋酐的联产，但腐蚀严重且操作条件要求比较高，消耗高，成本高，目前该法已逐渐被淘汰4。1.3 醋酸(c sun)甲酯羰基合成法醋酸甲酯羰基合成法是将甲醇和一氧化碳先送入羰基合成醋酸工段，进行低压羰基合成醋酸，然后(rnhu)醋酸、甲醇和稀硫酸经换热后一起送入酯化反应部分，生成醋酸甲酯，再用醋酐脱

7、水后，送入羰基合成醋酐工段与一氧化碳低压羰基合成醋酐，最后经精制分离得到纯度为99%的醋酐产品。该法具有流程短，产品质量好，消耗指标(zhbio)低，三废排放少等优点，代表了当前醋酐生产的先进技术潮流，国外发达国家普遍采用此技术生产醋酐5。1.4 技术经济指标对比及生产方法确定醋酸裂解法和醋酸甲酯羰基合成法是目前生产醋酐最常用的方法。其中醋酸裂解法生产醋酐投资较大，原料费用和公用工程消耗较高，因而生产成本较高。同样规模醋酐生产装置(年产22.7万吨)的投资，醋酸裂解法为1.63亿美元，而醋酸甲酯羰基合成法为0.96亿美元，仅为醋酸裂解法的60%，净生产成本的68%。目前虽然生产醋酐的主要方法仍

8、是醋酸裂解法，但由于该法的裂解温度高达约750 ，容易引起反应管结炭而阻塞，而且能耗高，故未来必将被醋酸甲酯羰基合成法所取代。随着对羰基合成催化剂的不断开发利用，羰基合成技术必将大大向前推进。无论是装置的投资还是生产成本都将有所下降，采用羰基法合成醋酐将成为醋酐生产的主要方法6。2 醋酸酐的市场现状概述这一部分内容太多了，你好像有点没有弄清楚让你做什么，查阅文献不是查阅这些公司每年都生产了多少，整个第二个问题要精简，差不多一页就够了。如果精简后字数不够，那就说明生产工艺你没有查清楚，答辩的时候老师会问你类似工艺的问题而不会问你产量，另外文中出现的数字、百分号什么的像下面我给你改过这样是的2.1

9、 世界醋酐的生产消费现状及发展2.1.1 生产现状2006年，世界醋酐的总生产能力为238.4万吨/年，产量约为185.8万吨/年，装置开工率为77.94%，其中北美地区的生产能力为126.9万吨/年，约占世界醋酐总生产能力的53.23%；西欧地区的生产能力为46.4万吨/年，约占世界总生产能力的19.46%；亚洲地区的生产能力为64.8万吨/年，约占世界总生产能力的27.18%；世界其他国家和地区的生产能力为03万吨/年，约占世界总生产能力的0.13%。在世界醋酐的所有生产装置中，采用醋酸甲酯羰基合成法工艺的生产能力约占世界醋酐总生产能力的32.51%，采用醋酸裂解工艺的生产能力约占世界总生

10、产能力的65.89%，采用乙醛氧化法的生产能力仅占世界总生产能力的1.60%。2.1.2 醋酸酐(sungn)生产技术及市场前景 19世界(shji)上最大的醋酐生产国家，生产能力为113.7万吨/年，约占世界(shji)总生产能力的47.69%。其中美国Eastman化学公司又是目前世界上最大的醋酐生产厂家，生产能力为81.6万吨/年，约占世界总生产能力的34.23%；其次是日本Daicel(大赛尔)化学工业公司，生产能力为30.0万吨/年，约占世界总生产能力的12.58%。预计今后几年，世界醋酐的生产能力将以年均约1.0%的速度增长，到2011年总生产能力将达到约260.0万吨，其中产能增

11、长主要集中在亚太地区，其中又以中国的增长最快，年均增长率将超过10.0%。2.1.3 消费现状及发展前景2006年，世界醋酐的总消费量为188.5万吨，其中北美地区对醋酐的消费量为89.9万吨/年，约占世界醋酐总消费量的47.69%；西欧地区的消费量为44.1万吨/年，约占世界总消费量的23.40%；亚洲地区的消费量为53.5万吨，约占世界总消费量的28.38%；世界其他地区的消费量为1.0万吨，约占世界总消费量的0.53%。世界醋酐产品主要用来生产醋酸纤维素(二醋酸纤维素、三醋酸纤维素和混合纤维素)、制药等领域，其中醋酸纤维素对醋酐的需求量约占总需求量的69.8%，制药的需求量约占7.0%，

12、农药中间体领域需求量约占6.0%，其他方面(主要包括香料和香精)的需求量约占17.2%。预计今后几年，世界醋酐的总消费量将以年均约1.2%的速度增长，到2011年总消费量将达到约200万吨。其中欧美国家的需求量将小幅度减少，日本的消费量基本持平，亚太其他国家和地区的消费量将不断增加7。2.2 我国醋酐的供需现状及发展前景2.2.1 生产情况我国醋酐的生产始于20世纪50年代，1958年上海化学试剂厂采用乙醛氧化联产法建成国内第一套醋酐生产装置。随后，江苏南通醋酸化工厂、山东新华制药厂、吉林石油化工公司、浙江杭州长征工厂等生产装置也相继建成投产。吉林石油化工公司从1992年开始，将原有2.0万吨

13、/年醋酐生产装置进行了3次改造，使生产能力达到10.0万吨/年，成为目前我国最大的醋酐生产厂家。江苏丹阳化工集团醋酐有限公司采用醋酸甲酯羰基合成法生产醋酐，由于该法具有流程短，产品质量好，消耗指标低，“三废”排放量少，成本低等优点，因此在近两年发展迅速，2006年生产能力达到8.0万吨年，成为世界上采用醋酸甲酯羰基合成法生产醋酐的重要厂家之一。江苏南通醋酸纤维公司是中国烟草总公司与美国塞拉尼斯公司的合资企业，2006年醋酐的生产能力达到80万吨年，该企业生产的醋酐几乎全部用作本企业生产醋酸纤维素的原料。2006年我国醋酐的生产厂家有10多家，总生产能力约为330万吨年，产量约为188万吨年，主

14、要的生产厂家有中石油吉林石油化工公司(生产能力为100万吨年，醋酸裂解法)、上海化学试剂总厂(生产能力为17万吨年，乙醛氧化法)、江苏丹化集团醋酐有限公司(生产能力为80万吨年，醋酸甲酯羰基合成法)、江苏南通醋酸纤维公司(生产能力为80万吨年，醋酸裂解法) 江苏南通醋酸化工股份有限公司(生产能力为1O万屯年，醋酸裂解法)、南京醋酐厂(生产能力为14万吨年，醋酸裂解法)以及湖州联盛醋酐厂(生产能力为14万吨年，醋酸裂解法)以及山东新华医药集团公司(生产能力为035万吨年，醋酸裂解法)等。近年来，国内醋酐价格高涨，企业效益大幅度增加，经济形势看好，使得许多企业计划新建或扩建醋酐装置。由西安北方惠安

15、化学工业有限公司与中国烟草总公司陕西中烟工业有限公司、日本大赛尔株式会社(zh sh hu sh)中国投资公司共同投资建设的浙江宁波大安化学工业有限公司计划于2007年底(nind)建成30万吨年醋酐生产装置，主要用于本企业(qy)的二醋酸纤维素生产；塞拉尼斯(南京)乙酰衍生物有限公司计划在江苏南京六合投资368亿元，新建一套100万吨年醋酐生产装置，装置计划在2009年建成投产，该公司产品主要供应其中国的合资企业珠海醋酸纤维有限公司、昆明醋酸纤维有限公司等，届时塞拉尼斯将成为我国醋酸、醋酐和醋酸纤维素产业链的主要企业之一；江苏丹化集团醋酐有限公司拟将现有装置生产能力扩建到100万吨年；山西焦

16、化集团公司拟新建一套100万吨年生产装置；山东金沂蒙集团有限公司拟投资新建150万吨年羰基合成醋酸项目，同时副产醋酸7 万吨年，装置分两期建设，第一期装置的生产能力为50万吨年，预计将于2009年建成投产。另外，江苏南通醋酸纤维公司也计划将其现有醋酐生产能力进行扩建到l9万吨年，预计到2011年，我国醋酐的总生产能力将有可能达到约6O万吨，成为世界重要的醋酐生产国家之一。22.2 进出口情况(qngkung)近年来，由于我国醋酐的消费增长较快，产量(chnling)不能满足实际生产的需求，因此(ync)每年都需要进口。年增加到513万吨，2004年进一步增加到653万吨，创历史最高记录。199

17、92004年进口量的年均增长率达到约294。近两年，由于国内醋酐产量的不断增加，进口量有所减少。2005年进口量为543万吨，2006年为5O2万吨，20012006年进口量的年均增长率约为18,70。2007年16月份进口量为189万吨。19982007年1999年我国醋酐的进口量只有18O万吨。我国醋酐进口产品主要定向供应国内醋酸纤维素厂，进口产品主要来自美国塞拉尼斯、伊斯曼以及日本大赛璐3家企业，其中日本大赛璐公司的产品主要供应旗下的宁波醋酸纤维素厂，美国塞拉尼斯产品主要供应江苏南通醋酸纤维有限公司、珠海醋酸纤维有限公司、昆明醋酸纤维有限公司。进1：3 1：3岸主要集中在宁波海关和南京海

18、关，分别约占总进口量的771和16,5。2.2.3消费现状及发展前景近年来，我国醋酐的表观消费量不断增加，2001年表观消费量只有l552万吨，2006年增加到约2382万吨，比2005年增加约862 ，2001 2006年需求量的年均增长率约为894。我国醋酐主要用于生产醋酸纤维素以及医药、染料、香料和农业等行业。2006年我国醋酐的消费结构为：醋酸纤维素(二醋酸纤维素、三醋酸纤维素和混合纤维素)对醋酐的需求量约占总消费量的441 ，医药行业的需求量约占226 ，染料行业的需求量约占84 ，变性淀粉、香料和农业等其他方面的消费量约占249。(1)醋酸纤维素。醋酸和短棉绒反应制得醋酸纤维，其中

19、，乙酰基摩尔含量在54 57 的二醋酸纤维可溶于丙酮等有机溶剂，可用作人造丝、胶卷、过滤烟嘴；乙酰基摩尔含量在50 54的二醋酸纤维可制作塑料(slio)，用于汽车方向盘、钢笔杆以及玩具等；乙酰基摩尔含量在615 62的三醋酸纤维可用作安全胶卷。目前，我国的醋酸纤维素生产技术主要由国外几家大的公司所垄断，香烟(xingyn)和纺织用醋酸纤维素主要依赖进口，2005年进口量为l760万吨，2006年为l467万吨。我国是世界上最大的香烟生产和消费国，卷烟(junyn)产量位居世界之首。对醋酸纤维素(主要是二醋酸纤维素)的年消费量在160万吨以上，目前我国二醋酸纤维素的生产厂家主要有江苏南通醋酸纤

20、维厂、日本大赛尔(西安)公司等，当前的生产能力和产量无法满足国内实际生产的需求，仍需要大量进口。2003年进口量为120万吨，2005年增加到65O万吨，2006年进一步增加到77O万吨，同比增长约185 。目前国内还有一些企业和地区如宁波大安化学工业有限公司、山东淄博、重庆等正在计划扩建或新建二醋酸纤维素生产装置，届时我国二醋酸纤维素的生产能力将大幅度增加。可以说，香烟过滤嘴将是我国未来醋酐最具有潜力的市场，预计201 1年烟用纤维对醋酐的需求量将达到220万吨。由于受成本比较低的聚酯纤维的影响，国内纺织市场对三醋酸纤维的需求量主要依赖进口，2004年进口量为1O7万吨，2006年为63万吨

21、。随着国际市场纺织品配额的放开，我国三醋酸纤维的用量还将有一定的增长，从而推动国内醋酐消费量的增加。由此可见，未来醋酸纤维素仍将是我国醋酐最主要的消费领域，预计2011年总消费量将达到约290万吨。(2)医药工业。在医药工业上，醋酐与水扬酸反应可制备阿斯匹林(乙酰水扬酸)，还可以制造解热药剂非那西丁及扑热息痛、呋喃西林、呋喃生酮、甲基睾丸素、黄体酮、安茶碱、维生素B1、维生素B6以及痢特灵等。医药行业消费量基数较大，下游产品的出口形势看好。预计到2011年对醋酐的需求量将达到约60万吨。(3)染料工业。在染料方面，醋酐可用于生产分散深蓝HGL、分散大红SSWEL、分散黄棕S一2REC等。近两年

22、，由于环保等方面的原因，一些染料中间体生产厂家不得不减产或停止生产，因此对醋酐的需求量近两年有所减少。预计今后几年需求量仍将继续减少，到201 1年对醋酐的需求量约为10万吨。(4)其他方面。在其他方面，醋酐可用于生产香豆素、乙酸龙脑酯、葵子麝香(shxing)、乙酸柏木酯、乙酸松香酯、乙酸苯乙酯、乙酸香叶酯等。此外，醋酸酐还可用于制备麻醉剂海洛因橡胶改性剂和RDX炸药(zhyo)，用于合成氯乙酸等化工中间体，并用于生产高级塑料增塑剂(环氧乙酰蓖麻(b m)酸甲酯)和光刻胶原料桂批酸等，用途十分广泛。近两年，我国醋酐在其他方面的应用在不断开拓发展，如无锡化工集团公司在消化国外先进技术的基础上，

23、采用醋酐法建成国内首套醋酐法氯乙酸生产装置。氯乙酸是一种重要的精细化工产品，广泛地应用于农药、医药和染料等的合成。长期以来，我国的氯乙酸生产大都采用硫磺法，该法存在严重的“三废”污染，而且能耗较高，劳动强度大，所得产品杂质多。醋酐法氯乙酸生产工艺，可以减轻该法所得产品质量高，原料消耗少，且对原料氯要求不太苛刻，可以用液氯尾气或气体氯气进行生产。采用乙酸酐作为均相催化剂代替间歇法所酸作触媒，在高的反应温度(80150 oC)和水共存下进行醇解反应。酸触媒是在聚环氧亚烷基化合物中可溶的有机磺酸类。该发明所生产的聚合度大于4 000的高聚合度PVA，克服了以前高聚合度PVA溶解性差的缺点，无须粉碎而

24、具有良好的溶解性。该方法所制成的高聚合度PVA的醇解度，无特别限制，其值根据酸性触媒的浓度、醇解温度、醇解时间而变化。既可进行部分醇解，也可进行完全醇解。但一般醇解度在70(mo1)以上。用催化剂硫磺和赤磷，不仅催化效率高，而且解决了硫磺的环境污染问题，另外还由于乙酸酐与乙酸中的微量水分反应，减轻了反应物对设备的腐蚀。目前该方法是世界上生产氯乙酸的主要方法，美国、日本、德国、荷兰、加拿大等国的大型氯乙酸生产企业均采用该方法进行生产。虽然目前我国大多数厂家仍采用硫磺法，但从长远来看，随着国内采用羰基合成法生产醋酐规模的扩大，醋酐价格将有所下降，同时，我国氯乙酸出口量快速增长，对产品质量要求提高，

25、再加上国家环保部门对企业环保监察力度的加大，迫使硫磺法氯乙酸生产企业加大自身环保投入，硫磺法被醋酐法所取代将是一种必然趋势，届时对醋酐的需求量将大大增加。预计到201 1年我国其他方面对醋酐的需求量将达到约40万吨。由此可见，由于醋酸纤维素以及医药工业不断发展，预计今后几年我国对醋酐的需求量将以年均约109的速度增长，到2011年，我国对醋酐的总消费量将达到约400万吨。3 精馏(jn li)精馏(jn li)一种利用回流使 HYPERLINK /doc/5944437.html t _blank 液体(yt)混合物得到高纯度 HYPERLINK /doc/5419084.html t _bl

26、ank 分离的 HYPERLINK /doc/654247.html t _blank 蒸馏方法。3.1精馏原理进行双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置，包括 HYPERLINK /doc/6779173.html t _blank 精馏塔、再沸器、 HYPERLINK /doc/2167032.html t _blank 冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液

27、体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应

28、用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。3.3指标评价3.3.1 产品的纯度。板式塔中的塔板数或填充塔中填料层高度，以及料液加入的位置和回流比等，对产品纯度均有一定影响。调节回流比是精馏塔操作中用来控制产品纯度的主要手段。3.3.2 组分回收率。这是产品中组分含量与料液中组分含量之比。操作总费用。主要包括再沸器的加热费用、冷凝器的冷却费用和精馏设备的 HYPERL

29、INK /doc/2572726.html t _blank 折旧费，操作时变动回流比，直接影响前两项费用。此外，即使同样的加热量和冷却量，加热费用和冷却费用还随着沸腾温度和冷凝温度而变化，特别当不使用水蒸气作为加热剂或者不能用空气或冷却水作为冷却剂时，这两项费用将大大增加。选择适当的操作压力，有时可避免使用高温加热剂或低温冷却剂（或冷冻剂），但却增添加压或抽 HYPERLINK /doc/3935850.html t _blank 真空的操作费用。3.4计算方法3.4.1 基本(jbn)概括主要是精馏塔的计算。不论是板式塔或是填充塔，通常都按分级接触传质的概念来计算理论板数。对于双组分精馏塔

30、的设计计算，通常给定的设计条件有:液体混合物(料液)的量F和浓度(nngd)xf（以易挥发组分的 HYPERLINK /doc/4902187.html t _blank 摩尔(m r)分率表示），以及塔顶和塔底产品的浓度xd和xw。计算所需的理论板数NT和实际板数NP 。计算前必须先确定合理的回流比。理论塔板数的计算方法有：3.4.2 图解法最常用的是麦凯勃蒂利图解法（ HYPERLINK /doc/2188339.html t _blank 美国W.L.麦凯勃和E.W.蒂利在1925年合作设计的双组分精馏理论板计算的图解方法）用于双组分精馏计算。此法假定流经精馏段的汽相摩尔流量V和液相摩尔

31、流量L以及提馏段中的汽液两相流量V和L都保持恒定。此假定通常称为恒摩尔流假定，它适用于料液中两组分的摩尔汽化潜热大致相等、混合时热效应不大、而且两组分沸点相近的系统。图解法的基础是组分的物料衡算和汽液平衡关系。取精馏段第n板至塔顶的塔段为对象，作易挥发组分物料衡算得： HYPERLINK /t01294ef7d13752917d.jpg 精馏 HYPERLINK /t01f3e959088d8e007a.jpg 、精馏式中D为塔顶产品流量;xn为离开第n板的液相浓度;yn+1为离开第n+1板的汽相浓度。根据精馏段操作线方程，在y-x图上是斜率为L/V的直线。同样取提馏段第m板至塔底的塔段为对象

32、，作易挥发组分物料衡算得： HYPERLINK /t01ccd9536f7bbb83dd.jpg 、精馏式中D为塔底产品流量。此式称为提馏段操作线方程。 将汽液平衡关系和两条操作线方程绘在y-x直角坐标上。根据理论板的定义，离开任一塔板的汽液两相浓度xn与yn，必在平衡线上，根据组分的物料衡算，位于同一塔截面的两相浓度xn与yn+1, 必落在相应塔段的操作线上。在塔顶产品浓度xd和塔底产品浓度xw范围内，在平衡线和操作线之间作梯级，每梯级代表一块理论板，总梯级数即为所需的理论板数NT，跨越两操作线交点的梯级为加料板。计入全塔效率，即可算得实际板数NP(见级效率)；或根据等板高度,从理论板数即可

33、算出填充层高度(见微分接触传质设备)。3.4.3 过程简介精馏过程的核心在于回流，而回流必须消耗(xioho)大量能量。降低能耗是精馏过程发展的重大课题。除了选择经济上合理的回流比外，主要的节能措施有：热泵(r bn)精馏。将塔顶蒸气绝热压缩(y su)（见热力学过程）升温后，重新作为再沸器的热源(见热泵蒸发)；多效精馏。精馏装置由压力依次降低的若干个精馏塔组成，前一精馏塔塔顶蒸气用作后一精馏塔再沸器的加热蒸气（见多效蒸发）；采用高效精馏塔，可用较小的回流比；采用高效 HYPERLINK /doc/2394057.html t _blank 换热器，可降低传热温度差，这样就可以减少有效能损失。

34、采用电子计算机对过程进行有效控制，减小操作裕度，确保过程在最低能耗下进行。 4 塔设备气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔属于连续接触式的气液传质设备，板式塔为逐级接触型气-液传质设备。4.1 板式塔板式塔种类繁多，根据塔板上气-液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、喷射型塔和穿流板塔等多种。下面介绍几种常见的板式塔。从塔器技术发展历程来看，20世纪80年代以来，我国的塔器技术研究非常活跃，发展也十分迅速，在许多方面其硬件技术已经世界先进水平，但管理和制造水平还有待于提高。4.1.1 泡罩塔梯形和矩形泡罩塔上部两侧均开有条形栅条孔

35、，升气管下端与塔板间有一定的间隙，塔内上升的气体通过升气管时形成低压区，加上塔盘上液层的静压力，使塔盘上的液体从升气管底部间隙中进入，被上升的气体拉膜雾化，充分接触传质，通过升气管顶部栅条孔进入外侧泡罩通道延续着传质过程，最后通过泡罩下部的细缝进入塔盘上液层内鼓泡传质，从而完成垂直筛板和泡罩塔盘双重传质过程。4.1.2 浮阀塔浮阀塔盘操作时的气液流程是：蒸气自阀孔上升，顶开阀片，穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫.浮阀能够随着气速的增减，在相当宽广的气速范围内自由调节、升降、以保持稳定操作。4.1.3 筛板塔筛板塔是在塔板上开有许多均匀分布的筛孔，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板

36、上液层中鼓泡而出，与液体密切接触。筛孔在塔板上作正三角形(zhn sn jio xn)排列，其直径宜为3.8mm，孔心距与孔径之比在2.54.0范围内。塔板上设置溢流堰以使板上维持一定厚度的液层。在正常操作(cozu)范围内，通过筛子上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。液体通过降液管逐板流下。筛板塔的优点是结构简单，金属耗量小，造价(zoji)低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞。实验操作经验表明，筛板在一定程度的漏液状况下操作时，其板效率并无明显下降；其操作的负荷范围虽然较泡罩塔为窄，但设计良好的塔，其操作弹性仍

37、可达23。近年来对大孔(直径10mm以上)筛板的研究和应用有所进展。大孔径筛板塔采用气、液错流方式，可以提高气速以及生产能力，而且不易堵塞。4.1.4 喷射型塔 在这类塔板上，气体喷出的方向与液体流动的方向一致，充分利用气体的动能来促进两相间的接触，提高了传质效果。气体不必再通过较深的液层，因而压强降显著减少，且因雾沫夹带量较小，故可采用较大的气速。可分为舌形塔板和浮动喷射塔板。4.1.5 穿流板塔这种塔的塔板亦称淋降板，是一种结构简单的板型，没有降液管，塔板上开有栅缝或筛孔气液两相同时逆流通过。操作时气体由孔或缝中上升，对液体产生阻滞作用，在板上造成一定的液层。气体穿过部分筛孔或缝鼓入此液层

38、，形成泡沫层和雾滴层进行气液接触。在塔板上与气体接触的液体又不断的通过部分筛孔或缝下落，在筛孔或缝中形成了气液的上下穿流。但气液并非同时在所有的同一筛孔中穿流，而是气流通过部分筛孔或缝，在塔板上与液体形成鼓泡层；液体则经另部分筛孔或缝落下，而且气液交叉通过的孔或缝的位置是不断变化着的。4.2 填料塔填料塔是一种应用很广泛的气液传质设备，它具有结构简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点。对于理想的填料应该(ynggi)为气液两相提供合适的通道，气体流动的压降低，通量大，且液流易于铺展成液膜，液膜表面的更新迅速，此外，还应兼顾便于制造，价格低廉，有一定的强度和耐热、耐腐蚀性能，表面材质与液体的

39、润湿性好的要求。5 化工工艺(gngy)设计的程序和步骤5.1确定(qudng)生产方法：5.1.1搜集资料，调查研究5.1.2落实关键设备5.1.3对各种生产方法的技术性、经济性、安全性对比分析5.1.4对选定的生产工艺修改、补充、完善5.1.5治理三废，消除污染。5.2工艺流程设计：5.2.1确定整个生产工艺流程的组成，确定每个过程或工序组成5.2.2确定控制方案，确定各过程的连接方法，选用合适仪表，5.2.3建立工艺流程方案（概念设计方框图），勾画工艺物料流程草图，不断修改、补充、完善。5.3化工计算及绘制主要设备图、管道仪表流程施工图：5.3.1根据资料基础数据，进行物料衡算、热量衡算

40、和设备选型工艺计算，确定生产设备型号、规格尺寸和台数、材质等，编制设备表。5.3.2绘制主要设备图，绘制施工阶段管道仪表流程图。5.4车间布置设计:5.4.1任务：确定界区内厂房及场地配置、厂房或框架结构形式，确定工艺流程图中全部设备平面布置的具体位置。5.4.2绘图：绘制平面与立面车间布置图。5.5化工管路设计5.5.1任务：根据输送介质物化参数，选择流速、计算管径以及管材材质壁厚，确定管道连接方式及管架形式、高度、跨度等。确定工艺流程图中全部管线、阀件、管架、管件的位置，满足工艺要求，便于安装、维修，整齐美观。5.5.2绘图：绘制平面与立面车间管路布置图。5.6提供设计条件：向其他总图、土

41、建、外管、设备、水、电、气、制冷等非工艺专业提设计条件，使其他专业更好地为生产工艺配套(pi to)服务。5.7编制(binzh)设计说明书设计(shj)说明书，是设计人员在完成本车间工艺（装置）设计后，为了阐明本设计时所采用的先进技术、工艺流程、设备、操作方法、控制指标及设计者需要说明的问题而编制的。车间工艺设计的最终产品是设计说明书、附图（总平面布置图、流程图、设备布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。6 计算过程(1) 初步确定操作压力。(2) 进行物料衡算，得出进料量与塔顶、塔釜流量及其组成之间的关系。(3) 根据气液平衡关系进而得出操作压力，估算塔顶、塔釜温度。(4) 确定最小回流比，充分考虑生产成本。(5) 确定理论塔板数和加料位置。(6) 进行全塔包括塔釜再沸器、塔顶冷凝器的热量衡算。(7) 对塔板总效率进行估计，再确定实际塔板数。(8) 塔的有效高度的计算。(9) 塔径的计算，根据史密斯关联图先确定负荷因子的取值，再选取适宜的空塔气速，最后求出合适的塔径。(10) 塔板的工艺尺寸设计 溢流装置的设计。 塔板设计。结 论近年来研究者们在醋酸酐合成工艺及催化剂开发方面做了大量工作，陆续开发一些合成工艺。目前，我国企业主要采用生产醋