年产10万吨乙酸乙酯毕业设计说明书

第11页共54页年产10万吨乙酸乙酯生产工艺设计1绪论1.1乙酸乙酯的物化性及用途1.1.1乙酸乙酯的物理性质乙酸乙酯（C2H8O4），又称醋酸乙酯，英文缩写EA，它是一种具有果香味的无色透明液体，流动性比较大，而且易挥发，能溶于有机溶剂和水中，但当遇到碱性溶液时，不只是溶解，水解成乙酸和乙醇，溶液显酸性。乙酸乙酯与水和乙醇都能形成二元共沸混合物、三元共沸混合物，下表1介绍乙酸乙酯的详细物理性质：表1乙酸乙酯的物化参数[1]熔点(℃)-83.6临界温度(℃)250.1折光率（20℃)1.3708-1.3730临界压力(MPa)3.83沸点(℃)77.06辛醇/水分配系数的对数值0.73对密度(水=1)0.894-0.898闪点(℃)7.2相对蒸气密度(空气=1)3.04引燃温度(℃)426饱和蒸气压(kPa)13.33(27℃)爆炸上限%(V/V)11.5燃烧热(kJ/mol)2244.2爆炸下限%(V/V)2.01.1.2乙酸乙酯的主要用途乙酸乙酯是重要的精细化工原料。它是一种既有优秀溶解机能又有快干性能的溶剂，已经广泛应用于化工、医药、纺织、染料、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂的制造中，可作为原料、或作为工艺溶剂、萃取剂、稀释剂等；因为它有一种天然的果香味，因此可以作为调味剂成分，用于香料，食品工业；也可以为粘合剂用于印刷油墨、人工珍珠等的出产；作为提取剂用于医药、有机酸的产品的生产等；它也可以作为菠萝，香蕉，草莓等多种水果香精和威士忌、奶油等香料的原料。纵观世界，相比较我国的乙酸乙酯用量来说，美国和欧洲国家乙酸乙酯最大的应用领域来看，涂料占了70%，这其中美国涂料方面的消费量约占总消费量的60%，而欧洲在涂料行业的消费量约占总消费量的50%。相比较临近我国的日本重要应用在涂料，油墨两方面，分别约占总消费量的40%和30%。我国主要应用于涂料，粘合剂和制药等领域[3]。1.2乙酸乙酯的产能和市场需求1.2.1世界乙酸乙酯的产能与消费情况日前乙酸乙酯的生产与消耗主聚集在欧美和亚洲地区，这其中亚洲地区的生产和消费又主要集中在日本，中国及东南亚国家[4]。近年来，国际乙酸乙酯的生产能力持续上涨。2001年全世界乙酸乙酯的生产能力仅有125.0万吨/年,2006年生产能力增加到222.0万吨/年，2001~2006年生产能力的年均增长率高达惊人的12.2%。尤其是英国的BP化学公司是目前世界上最大的乙酸乙酯生产厂家，生产能力为22.0万吨/年，约占全世界总生产能力的9.91%。还有中国江苏索普集团公司，生产能力为20.0万吨/年，约占9.01%。表2为国外乙酸乙酯的生产情况。在涂料方面，乙酸乙酯涂料被水性和高固含量涂料、粉末涂料和双组分涂料抢占了市场额；尽管这种变化还在继续，但乙酸乙酯市场仍旧保有实力，特别指出东南亚地区慢慢成为全球最重要的乙酸乙酯的产地和消费地，所以越来越多的资金开始投向亚洲和中国。1.2.2中国乙酸乙酯的生产消费状况（1）生产状况根据资料记载，中国的乙酸乙酯的发展史应从20世纪50年代算起。随着工业化的进程，乙酸乙酯的前景可观。特别指出集中于华南和华东地区的厂家就要20多家。国内最大的乙酸乙酯生产企业江苏索普集团产能达到20.0万吨/年，约占国内总生产能力的22.2%，80%的乙酸乙酯用于出口；第二是山东金沂蒙集团公司，生产能力为16.0万吨/年，约占国内总生产能力的13.3%，主要原料乙酸、乙醇均能自给。（2）乙酸乙酯的消费状况与发展前景随着生产能力的提升，生产量的增加，即使2008年金融危机也不能影响国内乙酸乙酯的需求，表4为我国近年来乙酸乙酯的供需关系。乙酸乙酯的消费大部分在工业发达地区，主要用途是生产涂料、制药和粘合剂，各方面的需要已达到150.0万吨/年，近年来随着新型工业的发展，乙酸乙酯的诉求量还会持续上升。随着乙酸乙酯用途的不断开发，将会使乙酸乙酯在其他方面用量的比例也有一定的增加。1.3本课题研究的目的、意义和内容1.3.1本课题研究的目的和意义乙酸乙酯有着它本身的有点，普遍用于人造香精、清漆、涂料、药物和有机酸的萃取溶剂等的原料。随着世界科学技术的发展，汽车业、药物、涂料等的大量使用，更是带动乙酸乙酯工业的飞速发展。但国内有65%以上的生产厂家采用相对落后的酯化法生产乙酸乙酯，为了防止国外技术垄断，本课题采用缩醛法生产10万吨乙酸乙酯，希望这套具有先进、可行、经济效益高的设计方案可以帮助国内改进技术，满足需求。1.3.2本课题研究的内容（1）选择原材料和制备工艺合理生产，采用先进的生产设备及控制手段，该提案的制备（工艺流程图，该报告的标题）；（2）在原材料的基础上，产品和生产规模，绘制流程草图，和物料平衡和热平衡（物料平衡图，原材料消耗，能源消耗计）；（3）对主体设备和辅助设备的工艺计算与设备选型，并列出设备一览表；（4）绘制主体设备图；（5）绘制带控制点的工艺流程图；（6）车间布局设计（车间平面布置图、立面布置图）；（7）进行技术分析、经济效益分析、安全评价与环保评价。2.乙酸乙酯的生产工艺流程比较与确定2.1乙酸乙酯的主要生产工艺目前，乙酸乙酯的工业生产方式主要有乙酸和乙醇酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙酸跟乙烯加成4种。最原始的乙酸酯化法工艺在国外被逐渐废除，因此大规模生产装置主要采用乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙酸跟乙烯加成法，其中新建装置多采用乙酸跟乙烯的加成法，我国的乙酸乙酯则主要采用乙酸酯化法进行生产[8]。下面主要介绍两种乙酸乙酯的工业生产方法。（1）乙酸/乙醇酯化法有机羧酸的主要性质之一是：有机羧酸与醇类在无机强酸催化下发生酯化作用生成酯类，乙酸乙酯便是由乙酸、95%浓度的乙醇和96%浓度硫酸(加料量的1%)催化剂作用下进行酯化反应制得的，这个反应是可逆的，通过控制乙醇的加入量，排除生成的水，可以提高乙酸乙酯的转化率，一般情况下，反应平衡时的转化率为67%。工业生产的规模决定了需要选取的原料及设备，上述反应选取浓硫酸为催化剂，有其酸性强、吸水性好、易控制、价格低的优点；也必不可少的要接受浓硫酸对设备的腐蚀，容易引起磺化、炭化和聚合等的副反应，且产物纯度有所降低，后续工作较难处理的缺陷。乙醛缩合法通过查阅资料可知；醛类在醇盐的催化作用下，可以自身缩合为酯类，如下面：由于浓硫酸的存在，所加的醇盐会被破坏，因此为了反应的持续进行，为了产物的最大产出，必须要确保足够量的醇盐，而且温度要低。通过实验表明乙醛缩合法有反应温度较低、原料耗费少、设备腐蚀程度小、工艺流程简单等的优点，是很多发达国家青睐的生产方式。但是乙醛缩合法的原料限制较大，所以选择在原料充分的地区比较实用。从一圈的来源来说，第一是从石油中获得，第二是生物合成，石油的急剧减少使得自然地方式不太适用，所以生物合成成了生产乙醛的主要途径，考虑到我国的生物生产技术比较先进，所以乙醛缩合法又是一项节能的绿色工程。2.2设计方案的确定目前在世界范围内，上述四种工艺都已经投入运行，但在国内投入运行的只有酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法，乙酸/乙烯加成法在国内还不够成熟。酯化法中新研究出的催化剂造价过高，乙醇脱氢法适合在乙醇产量高的地区或者是价格廉价的地区较合适，日本所有的乙酸乙酯都是采用乙醛缩合法,并且综合上面的概述中几种工艺的对比，本课题采用乙醛缩合法生产乙酸乙酯。2.3乙醛缩合法生产工艺2.3.1反应原理采用乙醛缩合法制备乙酸乙酯主要由以下三个阶段：（1）乙醛的缩合反应本设计中，两个串联反应釜提供了反应场所，反应式为：通过实验可以知道，在第一个釜式反应器中反应放出大量的热；而釜式反应器恰好有热量转移容易的特点，比管式反应器易控温，安全性高；第二个采用釜式反应器是考虑到后来温度下降，且造价低廉。催化剂的脱除可用加水的方法破坏掉催化剂，而后经由蒸发器将粗乙酸乙酯蒸出，氢氧化铝残液从下面排除，残液再经过一个分离器进一步分离出氢氧化铝，液体部分可以再返回蒸发器（3）精馏提纯可以用一塔脱乙醛；二塔脱乙醇，脱出的乙醇用作生产催化剂；三塔上得到产品，塔下出重组分的三塔模式。还可以巧妙地设计一个小塔，作用是分离三塔得到的重组分，有效的分离较纯副产物乙缩醛，做到循环利用。2.3.2工艺流程如下为乙醛缩合法合成乙酸乙酯各个工序的简述。图4为乙醛缩合法生产乙酸乙酸工艺流程简图。用乙醇铝作催化剂，乙醛通过自缩合反应生成乙酸乙酯，向单效蒸发器中加入过量的水，将催化剂乙醇铝破坏，再经过蒸发器将生成的氢氧化铝脱除。再依次通过脱乙醛精馏塔、脱乙醇粗馏塔和脱重组分塔，分开脱除粗乙酯中的乙醛、乙醇和乙缩醛，在脱重组分精馏塔塔顶得到较纯净的乙酸乙酯产物。图1乙醛缩合法生产乙酸乙酸工艺流程简图3物料衡算3.1数据采集3.1.1全流程的工艺数据（1）生产规模年产10万吨乙酸乙酯（2）生产时间年工作时间为8000个小时（3）生产效率一步缩合反应釜中乙醛转化率为85.4%，二步缩合反应釜中乙醛的转化率为88.3%，在两个釜中主反应的选择性都为99%。3.1.2操作条件（1）操作压力：全流程的操作为常压操作（2）操作温度：一步反应缩合反应的反应器和两步反应温度，反应器的操作温度为10℃。单效蒸发器的操作温度为90℃。脱乙醛塔塔顶温度和塔底温度为：26.2℃和77.2℃。脱乙醇塔塔顶温度和塔底温度为：76.3℃和78.2℃。脱重组分塔塔顶温度和塔底温度为：83℃和110℃。3.1.3原料和产品的控制指标表2原料乙醛和产品乙酸乙酯的标准项目优等品指标乙酸乙酯乙醛纯度/%99.799.7水分/%0.30.03乙醇含量0.1在乙醛进料前进行干燥，干燥后的乙醛纯度为99.9%。3.2一步缩合反应釜的物量衡算本次设计为连续操作，因此以单位kg/h为基准。纯净乙酸乙酯在脱重组分出口量应为：=。则需乙醛进料(纯度为0.999)：。因反应过程中有损失，将乙醛的入口流量定为12500kg/h。302.1302.1201.1201.2201.0R201图2一步缩合物料平衡简图201.0中含有：乙醛：水：201.1中含有：催化剂用量为

：则催化剂原料中含：乙酯：铝： 乙醇： 氯化铝：乙醇和铝在催化剂的作用下生成乙醇铝：53.96276.36324.3244.64*0.98224.05262.93201.1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。201.1中含有：乙酸乙酯：铝：乙醇：其它轻组分：乙醇铝：301.1流股中有纯度为99.9%的乙醛，其他为乙酸乙酯。因此301.1物料中含有：乙醛：乙酸乙酯：反应器中主反应方程式如下：88.188.1212538.5*0.99*0.85410603.21副反应方程式如下：4492.14118.1718.0210603.21*0.895*0.0141280.2102.8615.65因此在201.2流股中含有：乙酯：乙醛：乙缩醛：102.86kg/h水：乙醇：31.07kg/h乙醇铝：262.93kg/h其它微量杂量：18.84kg/h总进口流量：总出口流量：一步缩合釜中的物料衡算汇总如表2表2一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1250.5110645.48乙醛12538.51316.54乙醇85.9531.07水12.528.15乙缩醛102.86102.86轻组分18.8418.84乙醇铝262.93262.93总计12405.3912405.393.3二步缩合反应釜的物料衡算202.1202.1201.2R202图3二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：88.188.121316.54*0.998*0.991303.69副反应方程式为：4492.14118.1718.021316.54*0.883*0.018.7011.151.75所以，在202.1流股中：乙酸乙酯：乙醛：乙缩醛：水：其它轻组分：18.84kg/h乙醇：氯化铝：17.86kg/h乙醇铝

：262.93kg/h二步缩合反应器中进口物料总流量W进口为：二步缩合反应器中进口物料总量W出口为：表3二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10645.4811949.17乙醛1316.54154.04乙醇31.0722.37水28.1529.9乙缩醛102.86114.01乙醇铝262.93262.93总计12405.3912405.393.4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。301.1301.1301.2301.3202.1E301图4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：54.061621387887.74262.93223.98126.60301.1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301.1流股中重组分的质量分数为0.27，则可求得301.1物流中总质量流量为：乙缩醛在301.1流股中所占的质量分数为5%，则301.1流股中含：乙酸乙酯：乙缩醛：202.1流股是来自二步缩合釜的出口物料。301.3流股中：乙醛：乙醇：水：乙缩醛：乙酯：301.1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)3：126.60kg/h铝

：0.89kg/h氯化铝：17.86kg/h乙酯：511.41kg/h乙缩醛：26.92kg/h301.2流股中：水：乙醇：7.62kg/h乙酸乙酯：71.28kg/h乙醛：10.56kg/h表4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12020.4511955.15乙醛164.6156.14乙醇29.99253.23水117.6529.91乙缩醛114.01114.01乙醇铝262.93总计12405.3912405.393.5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=0.999,塔底轻组分乙醛的质量分数xw=0.0001。302.1302.1302.2302.3301.3C302图5脱乙醛塔物料平衡简图对其作物料衡算：D1+W+D2=F①D1xd1+Wxw+D2xD2=FxF②可求得：302.2流股中（乙醇和乙酯形成共沸精馏）：水：21.95kg/h乙醇：62.30kg/h乙酯：286.70kg/h乙醛：6.93kg/h302.3流股中：乙醛：8.91kg/h乙醇：乙酯：水：乙缩醛：47kg/h302.2流股中：乙醛：171.63kg/h乙酯：1.683kg/h表5脱乙醛塔物料衡算表进口物料kg/h出口物料kg/h乙酯11447.7411447.74乙醇253.23253.23乙醛187.47187.47水30.4130.41乙缩醛4747总计11965.8411965.843.6脱乙醇塔303.1303.1302.3C303302.3C303303.2303.2图6脱乙醇塔物料平衡简图由F=D+W①FxF=DxD+WxW②对该精馏塔作物料衡算得：303.1流股中，因乙醇和乙酯形成共沸物，该物流去回收工段：乙酯：7596.6kg/h乙醇：262.68kg/h水：5.64kg/h乙醛：5.94kg/h303.2流股中：乙酯：乙醇：乙醛：水：乙缩醛：155.1kg/h表6脱乙醇塔物料衡算表进口物料kg/h出口物料kg/h乙酯11159.3611159.36乙醇190.93190.93乙醛8.918.91水30.4130.41乙缩醛4747总计11436.6111436.413.7脱重组分塔303.2303.2304.1304.2C304图7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。由得：304.1流股中：水：乙醛：乙酯：乙醇：304.2流股中：乙酯：0.135kg/h乙缩醛：87.09kg/h表7脱重组分塔物料衡算表进口物料kg/h出口物料kg/h乙酯11159.3611159.36乙醇190.93190.93乙醛8.918.91水30.4130.41乙缩醛87.0987.09总计11436.6111436.614热量衡算4.1基本数据表8气体热容温度关联式系数[19-21]物质乙醇4.3960.6285.546-7.0242.685乙醛4.3790.0743.740-4.4771.641水4.395-4.1861.405-1.5640.632乙酸乙酯10.228-14.94813.033-15.7365.999表9液体热容温度关联式系数物质ABCD乙醇59.34236.358-12.1641.8030乙醛45.05644.853-16.6072.7000水92.053-3.9953-2.11030.53469乙酸乙酯65.83284.097-26.9983.6631表10物质的沸点及正常沸点下的蒸发焓物质蒸发焓/KJ·mol-1沸点/℃乙醇38.9378.4乙醛25.2020.8乙酸乙酯32.3277.06水40.73100乙缩醛35.83102.74.2一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：3号物流由21℃降到10℃：主反应产生的热量：++副反应产生的热量：++一步缩合反应釜需要承受的热量为：++++++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：则单位时间内需要冷冻的量为：4.3二步缩合反应釜热量衡算：主反应的反应热：++副反应的反应热：++二步缩合反应釜承受的热负荷为：+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：则单位时间内需要冷冻的量为：4.4单效蒸发器的热量衡算该蒸发器的蒸发温度为90℃，有少量的水占用的热量小，可忽略不计，且设单效蒸发器的热量损失为1%。其中流股5包括流股8，则进料流料5由原来的10℃升高到90℃放出的热量为:乙酸乙酯有135.67kmol被蒸发掉，则蒸发掉的乙酸乙酯需要的热量为：Q1=+蒸发掉的乙醛需要的热量为：Q2=+乙醇有9.34kmol被蒸发掉，则蒸发掉的乙醇需要的热量为：Q3=+乙缩醛有2.82kmol被蒸发掉，则蒸发掉乙缩醛需要的热量为：Q4=在蒸发器内部乙醇铝水解生成氢氧化铝和乙醇吸收热量

：Q5=在301.1流股中有将除氢氧化铝外的其它轻组分及乙酸乙酯换算成50kg/h的乙酸乙酯，301.1流股的温度为90℃,则需要外界提供的热量为：Q6=则蒸发器总共需外界提供的热量为：单效蒸发器需外界提供热量，该热源为100℃的饱和水蒸气，热源进口为100℃的水蒸气，出口为100℃的热水。100℃下的饱和蒸气的压力为1.0bar,汽化潜热r=2257.6[22]则单位时间内需要饱和水蒸气的质量为：4.5冷凝器的热量衡算将90℃的蒸气冷凝到饱和进料温度，脱乙醛精馏塔饱和进料温度为20.8℃。135.67kmol的乙酯从90℃蒸气冷凝到20.8℃的液体放热为：+=1.3kmol的乙醛从90℃蒸气冷凝到20.8℃的液体放出热量为：=2.83kmol的乙醇从90℃蒸气冷凝到20.8℃的液体放出热量为：+=0.855kmol的乙酯从90℃蒸气冷凝到20.8℃的液体放出热量为：=12.94则冷凝总共放出热量为：凝汽器仍然是盐水冷却，和一个水壶，壶用于冷凝器的进气冷却盐水出口盐水。并用该冷凝器中出口盐水的温度控制在10℃。则单位时间内需5℃下冷冻盐水的质量为：：

5主要设备的设计与辅助设备的选型5.1一步缩合反应釜的设计（1）缩合釜中混合物的平均密度＝＝+则混合物的体积为：m查得，装料系数为0.8.。则反应釜的体积为：m（2）确定气缸的类型和头的连接方式从该设计的局和条件和反应釜的公益性质可知其属于带搅拌的低压反应釜类型。按照惯例，圆筒形筒体和封头的选择。（3）确定筒体与封头的直径查《化工设备机械基础》得，取1.3[23]。则反应釜直径估算如下：m(式中，D——反应釜筒体内径；H——筒体高度。)调查，按照标准气缸公称直径2000mm，a。头采取相同的内径。（4）确定筒体高度可查《化工设备机械基础》，当公称通径DN=2000mm，标准椭圆封头容积V=1.1257，筒每米高体积V=3.142/m。则筒体高度为：（4-1）其中——每个釜的容积，单位为m。由的值与1.3近似相等，则可得：解得＝7.11m取H＝1.3D＝2m。（5）标准椭圆封头的封头高度与直边高度经查文献可知，标准椭圆封头的封头高度为：直边高度为500mm。（6）确定夹套直径查《化工设备机械基础》得，夹套直径为：D＝D＋100＝2100mm套头也是椭圆形，直径相同的带夹套的身上。（7）确定夹套高度夹套筒体的高度估算如下：m取H为1.8m。（8）传热面积F查《机械基础化工设备》，对FH=4.493m内部表面积的头，一个migaonei圆柱体的表面积F1=5.66m。则传热面积为：F＝Fh＋1.1×F1＝9.8795m（9）夹套筒体与封头厚度夹套体和焊缝的内筒，由于在检测困难，因此采取焊缝系数=0.6，从安全夹套焊缝被=0.6，头由板使标准椭圆形封头[22]，材料均为Q235-B钢。查《化工设备机械基础》得，夹套厚度为：夹套封头厚度为：式中，p——设计压力，0.1MPa；——在设计温度下Q235-B钢的许用压力，113MPa；C——腐蚀裕量，2mm。圆整至钢板规格厚度，取夹套筒体与封头厚度均为

：＝8mm。（10）内筒筒体厚度与封头厚度查《化工设备机械基础》，经过计算可得：内筒筒体厚度与封头厚度均取10mm。表11缩合釜设计结果一览表设计项目设计结果反应釜体积V/m37.11筒体与封头连接方式焊接气缸头的直径D/mm2000筒体高度H/mm2000夹套直径Dj/mm2100封头高度h/mm50夹套高度Hi/mm1800传热面积F/m29.8795内筒筒体厚度/mm105.2单效蒸发器的设计与选型5.2.1蒸发器的选择理由为了达到蒸发最粗酯混合物的目的，设计必须参考的蒸发器，在蒸发器的选择过程，考虑到蒸发材料和工程造价等因素特征的第一件事。其次，工程上以往经常使用的蒸发设备具耗能大，效率低等弊端，因此综合以上两个因素，本设计中的蒸发器将选用中央强制循环蒸发器。5.2.2蒸发器的设计在蒸发过程中的热量可以被称为降膜式蒸发器的热是必要的：Q=2.147×106kJ/h=（1）传热面积A=其中Q为单位时间的热量K约为1500Δt为换热面上的平均温差平均温差：℃则可求得单效蒸发器的换热面积：A=将A=10.91作为设计结果。（2）加热管的选择与管数的设计由于对易结垢的材料，蒸发器的加热管[25]，和加热管长度为1.4m。则加热管的管子数：取管子数为48。（3）循环管的选择中央循环管式蒸发器的循环管的管截面积可取加热管的总截面积的0.4-1.0：求得循环管的内径为

：经圆整得，选用热轧无缝钢管：。（4）加热室直径该加热器中加热管的排列方式为正三角形。则加热室直径：（5）分离室的直径和高度分离室的体积为：取，则分离室高度为H=1.8m，分离室直径为：D=2.7m。表12单效蒸发器设计结果一览表设计项目设计结果蒸发器传热面积A/m210.91加热管的管数n48循环管的内径D1/mm273加热室直径D/mm380分离室直径H/mm2700分离室高度D/mm18005.3脱乙醛塔的设计与计算5.3.1脱乙醛塔的基础数据已知：气相流量：Vs=0.10316m3/s气相密度：=4.0677kg/m3液相流量：Ls=0.00144m3液相密度：=841.7539kg/m3液体表面张力：σ=0.0206N/m液体黏度：μ=0.25×10-3Pa·s5.3.2塔径的确定初估塔径取塔板间距HT=0.3m取hl=0.07m查史密斯关联图得：uop=0.8uf=0.275m/s确定实际的塔径，计算圆的价值，把为0.8m。5.3.3塔板结构设计（1）选管选用单流程弓形降液管（2）堰的计算堰长lw=0.71D=0.5m选堰高hw=0.06mL/lw2.5=3600×0.0014/0.52.5=10.37查表得E=1.2how=0.00284×1.2×（3600×0.00144/0.5）2/3=0.01622mhl=hw+how=0.06622ho=hw-0.015=0.045m（3）液面梯度b=(Lw+D)/2=0.6lw/D=0.7差图得Wd=0.098mZ=D-2Wd=0.504m可以算出很小忽略。（4）塔板布置取筛孔直径d0=0.004m，t/d0=3.0，所以t=0.012m。由于操作点靠近排水管线，开孔率降低到0.06稳定区域的宽度是WS=0.05，和边缘区WC=0.04m。X=D/2-（Wd+Ws）=0.20mr=D/2-Wc=0.31mx/r=0.645Aa=0.229m2，AT=0.385Aa/AT=0.595筛孔总面积：A0=Aa×=0.229*0.06=0.014m2。筛孔数：N=A0/a0=0.014/(3.14/4)0.0042=1115个。5.3.4负荷性能图（1）漏液线以F0=8kg1/2/（s*m1/2）为气体最小负荷的标准，则：（2）液体流量上限线对落管液体停留时间限制是5秒。（3）液体流量下限线以how=0.006m作为规定最小液体符合的标准得：取E=1，=0.000425m3/s（4）雾沫夹带上限线以eV=0.1kg(液体)/kg(气体)为限，求Vs-Ls关系。代入已知量解得：（5）液泛线为了防止发生液泛，应满足式：取0.5其中：HT=0.30m,hw=0.06m其中：c0=0.84，由得：Vs=0.1936m3/s当时即Vs<0.1936m3/s时，解得:由于得出值皆大于0.1936所以不能用上式。当时即Vs>0.1936m3/s时，解得：代入数据求出值符合要求。利用上述数据进行负荷性能图如下所示VVS，m3/s0.00050.0020.00250.00150.0010.10.20.30.4液体流量上限雾沫夹带上限液泛线漏液线液体流量下限图8负荷性能图5.3.5塔高的确定Z=NTHT/ETET=0.49（αμl）-0.245将气相液相组成数据带入求平均值得：ET=0.75则Z=NTHT/ET=49.8块。解得实际板数为50块，进料口选在第13块板。取塔顶空间高度：H1=0.6m塔底空间高度：为保证塔底有10min的液体储量，塔底空间高度：裙座高度：h2=2.0+1.5D/2=2.52m所以塔高：H=（50-1）×0.3+0.6+2.25+2.52=20.07m表13精馏塔设计计算结果汇总一览表名称符号单位设计结果塔形筛孔塔塔径Dm0.7板间距m0.3溢流形式单溢流堰型平堰堰长m0.5堰宽m0.098堰高m0.06降液管底隙m0.045降液管面积0.0327降液管面积/塔截面0.085筛孔直径m0.004孔间距tm0.012孔数N1115堰液头0.01622板上清液高度0.07降液管内清液高0.131雾沫夹带量0.035.4辅助设备的选型16乙酸乙酯制备工艺辅助设备一览表序号设备名称规格材质数量1冷凝器JB/T4714-92R组合件42泵IS65-40-250组合件63再沸器JB/T4714-92R组合件34单效蒸发器组合件16安全防火与环境保护化工生产由于它的特殊性，常会有火灾、爆炸等危险，更是对环境会造成破坏，因此化工设计应高度的对安全和环保作出后续工作。6.1安全防火化工设计是一套完善的设计，厂址建设、对生产的管理、生产操作都不可有丝毫的马虎，否则会造成火灾、爆炸事故，不管你的设计有多么先进，没有安全的保护，任何个人、单位都不能采用。火灾不止损害了厂家利益，个人的身体健康，而且对社会造成严重的影响，我们要设计出对社会有利的东西来服务人们，决不能让我们赖以生存的地球再遭破坏。6.1.1火灾与爆炸发生的原因 以下三点是复杂的化工生产中发生火灾和爆炸的主要原因：（1）雷击、闪电、明火等外界因素。（2）物质的本身属性，易分解为可燃气体，着火点低等（3）在实际生产中不符合的规定的操作，对可燃气体的密封不足，设备的安全保护不当，胡乱使用照明等的情况。6.1.2防火与防爆的控制温度的控制和防止可燃物与空气共存是实际生产中防爆炸的关键所在。温度的控制主要是对一些高温设备不要轻易打开检查，定时及时对设备维修，对于易爆的物体一定要隔绝处理，密封性要强，防止可燃气体与明火接触等。6.2环境保护社会的发展必须要多种产业的共同进步为契机，而化工生产是主要的发动机，为世界的繁荣与进步有着卓重的贡献，另一方面，由于化工生产中反应众多，加之人们的认识不足，从而对我们赖以生存的环境产生了较大的破坏。环境保护主要是处理化工生产中产生的三废，即废气、废水、废渣，也可以从节约资源，降低成本，循环利用的方式来保护环境。该设计乙醛缩合法生产乙酸乙酯，采用釜式绝热缩合，从发达国家日本引进，本来就已经成熟，通过我国生产人员的实验优化才投入到实际生产中，较好的确保了反应的转化率，对副产品的收集，对三废得处理，对环境影响较小。7经