【8万吨年产甲醇羰基化法醋酸车间回收工艺设计11000字（论文）】

万吨年产甲醇羰基化法醋酸车间回收工艺设计目录TOC\o"1-2"\h\u13024引言 2277431产品及合成方法介绍 2311161.1醋酸概述 2216901.2醋酸制备方法 4276431.3醋酸生产工艺比较 6227961.4国内外醋酸生产现状 7127492工艺设计及原理 8241542.1工业设计 8123453物料衡算 9593.1计算基准 968523.2蒸发器物料衡算 10228263.3脱轻塔物料衡算 11109833.4低压吸收塔物料衡算 12107774热量衡算 13158004.1蒸发器热量衡算 13173864.2脱轻塔热量衡算 14205004.3换热器的热量衡算 17270125设备选型及计算 18217245.1蒸发器 18224135.2脱轻塔 22323155.3吸收塔 28182075.4再沸器E101A 2966815.5再沸器E102A 30109875.6冷却器E104A 30253795.7泵 3188696财务预算 32294546.1设计投资估算 32160546.2原料及其他费用估算 32102446.3年销售收入估算 32159976.4年利润估算 3277666.5经济分析 3214557三废处理及安全防护 32104757.1三废处理 32106397.2安全注意事项 33179298结论 3415199参考文献 34摘要：醋酸是医学制药、工业、纺织业生产及有机物合成的重要原料，全球醋酸需求量也在不断增加。本设计为年产8万吨甲醇羰基化法制醋酸车间回收工段初步设计，对回收工段进行了物料衡算、热量衡算，并对工段所涉及的相关设备进行合理选型，轻重组分经过蒸发器和塔进行分离，回收碘甲烷返回至反应器，为反应提供可循环的组分。关键词：甲醇羰基化；醋酸；回收设计引言醋酸的用途非常广泛，是合成乙酸乙酯、醋酸酯及醋酸纤维等产品的原材料之一；喷漆所用的溶剂中关键成分是醋酸或多种低级脂肪醇形成的酯，醋酸跟不饱和醇反应形成的酯，能够聚合成高分子化合物，这些化合物可以被制成纤维；其中有些醋酸与不饱和醇反应形成的酯为食用香料，如乙酸异戊酯，是食品生产中的香蕉精。醋酸也是有机合成工业中的一种重要合成原料，醋酸能生成金属乙酸盐，比如乙酸锰、乙酸铝，其中乙酸铝在衣物制作的染色环节中常被用作染剂，醋酸同样也是染料合成的原材料之一。全球已有日本、美国等多个国家，采用以甲醇为原料，使用羰基化法制备醋酸，甲醇羰基化法合成醋酸工艺有许多优点：催化剂活性高，使用时间长，原料消耗小，产率高；压力相对较低容易控制，反应过程中副产物较少；安全性能高；操作简便，生产成本较低。本设计为甲醇羰基法醋酸车间回收工段的初步设计，回收工段中各种组分经过蒸发器和塔分离，将有催化剂重组分再次返回反应器，回收带有催化剂的碘甲烷，为下一个工序做铺垫，将可燃气体在焚烧炉焚烧，使整个工艺符合国家清洁生产的标准，燃烧产生的热量用来加热蒸汽用来换热，热量利用率较高，能源使用较节约，生产效率较高，生产成本较低，对于生产工艺具有十分重要的作用。1产品及合成方法介绍1.1醋酸概述1.1.1醋酸性质醋酸又可以称为冰醋酸，醋酸是一种有机单酸，同时也是短链饱和脂肪酸，该物质的冰点为16.7℃（62℉），凝集后为无色晶体；醋酸是一种简单的弱酸，醋酸可以挥发出酸性气味，醋酸的蒸汽具有刺激性；醋酸还有抑菌性，这种性质是通过其未解离的部分借助细菌的细胞壁被动扩散来完成，并且由此引起的内部pH值的变化，释放质子对细菌有抑制作用。1.1.2醋酸的作用（1）醋酸可以使用纯净水将其浓度浓缩在4%左右，然后再次加入其他的调味剂后，被制成食用醋。在气味方面进行比较，醋酸的味道与酿造可以食用的醋相似，但是不同的方面是醋酸可以被制作成软性饮料、食用糖果、烘煮烹饪的食品、食用布丁、家庭调味品等；日常生活里，冰醋酸可以被算作一种酸味剂和增味剂，也可以被生产成为居家使用的食用醋。（2）醋酸也是一种关键的有机酸，能被用做生产各种酸酐、醋酸脂类，同样也能够被制作成为薄膜与粘合剂，醋酸还是合成纤维尼龙的关键原料之一。像醋酸这种有机酸可以使用在农业、医疗科学、染料与纺织、医学制药、车辆橡胶等各行业，运用范围十分宽广，并且涉及行业较多；其中醋酸纤维素能够被工人制作成人造丝制品、衣物薄膜；醋酸盐类也是一种十分优良的溶剂，并且在工业上应用很多；醋酸还能够于合成乙酸酐，能够被用于制作解热镇痛药类的药物，例如阿司匹林。（3）醋酸具有防腐的作用，其1.5%具有显而易见的抗菌性质；并且只要在3%的范围以内，就绝不可能出现发霉引起的果肉青黑的现象，所以在抗菌方面可以被应用在生活生产、工厂、家用消毒等各个方面。（4）醋酸纤维，俗称醋酸布，又名雅沙，是英语醋酸的汉语谐音。醋酸酯是以醋酸加纤维素作为主要的合成原材料，制造方法经过酯化、合成，最终得到纤维。醋酸纤维也是人造纤维的分支；醋酸纤维是拥有先进的纺织技术；并且具有色泽鲜艳、外观亮丽、手感光滑、光泽的特点，性能接近桑蚕丝；由于其醋酸材料特性，也可以用分散染料染色，着色性能良好；与其他面料相比，染色颜色更加鲜艳，色泽优良。同时，醋酸有很强的延伸性，不像丝绸会收缩。醋酸纤维可以很好的保持设计风格，使西服风格更加立体的设计。洗涤后不会起皱、硬化、收缩，因为醋酸材料的水分膨胀率比其他面料低得多，因此具有优良的稳定性。这种稳定性可以保证成衣的状态始终处于完美如初，并且随时随地都不容易起皱，能够始终保持衣服的外观。1.2醋酸制备方法1.2.1轻烃液相氧化法轻烃液相氧化法的第一种是运用正丁烷来制备醋酸，正丁烷液相氧化产物不只有醋酸还有甲酸、丙酸等；另一种方法的原料是石脑油，通过石脑油氧化成醋酸，被氧化产物经数次精馏，再经过分离之后才可以制成乙酮、醋酸等产品，但是大部分的国家在制备醋酸时，采取轻烃液相氧化方法合成醋酸的使用次数在不断减少。正丁烷液相氧化要求必须在200℃以下和160℃以上进行氧化，但是工艺的过程中用或者不要催化剂（比如钴或锰）都可以；其中产出的主要产品有所不同，有醋酸、甲酮；同时还合成丁酸、丙酸、甲酸以及其他醇类有机产品，如甲醇、乙醇；生产工艺中的产品比例是可以根据实际工艺的需要进行适当的调整。1.2.2乙醛氧化法乙醛氧化方法有不同的两种类型的方法，一种是谷物类产生食用酒精；另一种运用乙炔所氧化产生的物质，乙醛氧化合成醋酸的方法是将乙醛的钙水化，之后再将得到的乙醛氧化为醋酸；此过程还需要硫酸汞作为催化剂，但是这种方法消耗大量的电能，才能将乙炔氧化成乙醛；所以这种乙醛氧化生产醋酸的过程是对环境是有着十分严重的污染，也不利于工厂生产，不符合现在提倡的绿色化学，所以这种氧化的方法，并不建议长期在工业生产中使用，这种方法在国内外很少使用；但是在20世纪30年代和40年代，借助乙醛的氧化是一种传统常用的方法，但是这种方法需要2吨谷物来生产1吨醋酸，所以成本很高，并且规模不大，这种方法在一些发展中国家仍在继续使用，发达国家早已放弃采用了，这种方法最终将会被新的技术发展所取代[1]。1.2.3乙烷氧化法这种方法是利用在0.1～5.0MPa的工艺压强标准条件下，乙烷、氧气、水蒸气等混合原料在150～450℃的温度条件下预热后，注入选定好的反应器进行氧化，使用的原材料和催化剂以及一些其他原料可以在反应后分离并恢复。乙烷用通电转移超过51%醋酸，能产生42%的二氧化碳，二氧化碳的选择性是57%左右，是反应过程中最重要的副产品之一。因此，在未来生产化工中，此种方法可以成为一种具竞争力和改造力的醋酸生产方法；开发在不同的行业中此方法的重要的作用。乙烷氧化法进一步改变了催化剂，专注于提高乙烷和催化剂的活性，在工业生产过程中，研究发现在水中含量低的情况下，会增加乙烷转变成为乙酸酶。1.2.4乙烯直接氧化法通过乙醚进行直接氧化成乙烯，这样就可以不使用含有乙醚反应，将乙烯直接被氧化成醋酸，该反应设定的温度要大于140℃小于170℃，此种反应是一种放热过程在反应器中进行，在此种反应器中使用的原材料是乙烯、空气、水蒸汽、氮气。其中，蒸汽可以被用来改善醋酸的多项选择性。乙酰胆碱的选择占有78%以上，乙酸和碳水化合物；氧化反应堆中必须回收乙酰氨基酶，从而进一步明显的提高醋酸能的总体贡献。但是相对于乙醛氧化来的方法，乙烯直接氧化法可以更少的投资资金，拥有更简单方便的进程和更加少的污水排放的效果，并且日本昭和公司能够生产设施在此种反应条件下，乙烯的转化率可以至8.4%，乙醛、醋酸、一氧化碳的选择性分别为7.1%、85%、5.5%[2]。1.2.5甲醇羰基化法甲醇羰基化合成醋酸的全过程：一氧化碳气化有气化、预硫、压缩、脱硫、脱碳等过程；醋酸生产。醋酸是用一氧化碳和甲醇合成的有两种方式，第一种高压，另外种是采用低压的方法。由于大规模的资金投资和化学能源的消耗，第一种高压反应有着一些缺点，已经被第二种方式可以取代；大多数用碘作为催化剂，在比较相对温和的反应条件，压力约3.2MPa；低压力下合成了甲醇，产量庞大，甲醇的选择性超过了99.8%，生产成本也很低，所以该种方法可以得到很快的传播推广。整个醋酸生产路线包括:反应工艺原料的预处理、原料合成、进行转化、进行蒸发、轻重组分分离、含有水的醋酸送至脱水工序、产品进行蒸馏、脱去烷基、得到成品。从20世纪70年代以来，全球大范围内出现新的设施，并且已经开始使用低压下甲醇与一氧化碳合成技术，提高了生产等级并采用了较高效率的催化剂，这一种方法的优点更加显而易见。现如今，甲醇羰基化生产醋酸已成为醋酸生产的主流技术之一，醋酸的产量已占全球生产醋酸产量的70%以上。全球早已有近10个发达国家和发展中国家，采用以甲醇和一氧化碳为原料，使用羰基化法制备醋酸。此外，很多国家的化工厂不断改进醋酸工艺；其中，美国跨国公司孟山都开发了铑碘催化体系，使用该催化剂体系作为甲醇羰基化制醋酸的催化剂；与高压法相比，低压合成法的反应条件相对比较温和，压力约3.2MPa。甲醇反应后，其中一部分原料生成醋酸，另一部分原料未完全反应完，这种反应在反应容器中进行，可循环使用甲基碘为催化剂。欧美一些大型企业生产醋酸的原料路线中；反应温度约为150℃~180℃，甲醇作为原料的所占有的比例从1970年的14%提高到2010年的94%。以一氧化碳和甲醇为原料，催化剂组成为羰基铑和碘化氢，并且这两种催化剂可以组成的复合催化剂。低压闪蒸器生产出高温反应液，粗醋酸就即刻会从催化剂中被分离出来，被分离的催化剂可以从闪蒸的底部循环回到反应器，接着参加之前的一系列的化学催化反应[3]。1.3醋酸生产工艺比较通过对乙烷直接氧化生成醋酸、甲醇羰基化法制备醋酸、乙烯直接氧化法合成醋酸进行比较，得出结果甲醇羰基化法工艺是这三种方法中最节约经济投资、技术手段最先进、产品醋酸的转化率最高，原料简单易取的生产方法。甲醇羰基化这种工艺操作条件需求相对比较低，醋酸生产出的质量高，在大部分的发展中国家与发达国家都得到了越来越多的应用。此外，这种甲醇羰基化工艺有工业原料便宜，合成产途径相对方便、工艺较为先进、公用工程资金投入相对较低催化剂性能相对稳定、化学生产的副反应相对较少、催化剂的活性比较高、总预期的经济投资相对较低、车间的设备布置方便、工厂占地面积比较小等优势。乙烷直接氧化法、乙烯直接氧化法与甲醇羰基化法进行的规模、总用投资、利润等各个方面作比较，结果如下表1所示。表1醋酸生产工艺比较工艺方法乙烯直接氧化甲醇羰基化乙烷直接氧化工厂三井LyondellBasellSaudiBasicIndustries公用工程使用费用/美元398211423总原料成本/美元/t678321557投资回收率（10%）/美元/t404099工厂生成规模/kt/a200600300总资金投资/百万美元166135166工艺成本/美元/t6002213571.4国内外醋酸生产现状（1）国内醋酸现状在2000年，中国自建醋酸的装置工程装有自旋技术，在第二年时，设备开始运作，目前有超过八十个醋酸生产设施，总生产量约为13450万吨。总生产能力约为每年36.8万吨/年。目前有四座生产乙烷、乙烯、乙酸的大型设施，实际的生产能力约为434567吨/年，2000年相比1998年高12.11%。醋酸的消费量从2004年的1361万吨，增加至1881万吨，国内2007年醋酸需求量达到2111万吨，在醋酸的各个消费结构中，安息香酸乙酯、醋酸酐、醋酸纤维素（纤维素的醋酸酯）、氯醋酸分别占15.7%、10.3%和7.2%；化工行业占醋酸消费总量的92%左右。其中，聚乙烯醇（PVA）占17.6%，乙酸酯类占25.2%，醋酸乙烯脂占16.6%[4]。2018年醋酸产量是620.44万吨，2019年醋酸产量是717.42万吨。现如今，醋酸的消费占总经济消费的31.7%左右，中国醋酸主要用在醋酸酯、精对苯二甲酸和醋酸纤维等的生产，精对苯二甲酸的占28.1%左右、氯乙酸的占5.9%左右、醋酸乙烯酯的占26.0%左右、乙酸酐的占6.3%左右，其他方面是3.0%左右。近年来，中国醋酸需求年均增长率为20%。(2)国外醋酸现状美国作为发达国家的代表，其生产能力为251万吨/年，醋酸合成工厂有Eastman工厂、Celanese公司，生产设施最大的是德克萨斯州工厂，该工厂生产方法为甲醇碳基化法，工厂经过数年的经营，设备总占地不停扩大，德克萨斯州工厂的生产规模早已达到120万吨/年，并且从2010扩大到1000万吨，全球新增设备产能较高的地区主要集中在美国、西欧和东南亚地区[5]。东北亚为全球醋酸生产产量集中所在，生产量占67.8%左右，北美国家占17.9%左右，世界上生产醋酸量占全球比例较大，发展中国家占生产能力的56%左右，其次是美国等一些发达国家占17.8%左右；在使用方法中低压甲醇羰基化制醋酸方法占68%左右、乙醛直接法合成醋酸占15.3%左右、乙烯直接合成醋酸法占6.3%左右，其他合成法占11.5%左右。2工艺设计及原理2.1工业设计2.1.1设计条件原材料为甲醇和一氧化碳，产物为醋酸，醋酸纯度约为99%；年产8万吨甲醇羰基化法生产醋酸；工作8000小时/年。2.1.2工艺原理反应器得出的各种组分经过蒸发器和塔分离，将有催化剂重组分再次返回反应器，回收带有催化剂的碘甲烷，再将可燃气体按照标准需要进行燃烧排出，把含有水的醋酸送至下一个脱水工序。2.1.3工艺参数表2工艺参数序号项目单位工艺参数1设备塔顶部压力MPa0.16~0.202设备塔顶部压力MPa0.16~0.203吸收进料量t/h8.0~12.04设备塔板温度°C135~1565蒸发器温度°C1256低压吸收塔顶部压力MPa0.1~0.1357设备塔冷冻水出口温度°C208设备塔底部温度°C159~1652.1.4合成路线醋酸碘甲烷、甲醇醋酸碘甲烷、甲醇甲醇、CO甲醇、CO水脱水塔蒸发器脱重塔脱轻塔反应器水脱水塔蒸发器脱重塔脱轻塔反应器母液母液醋酸醋酸图1合成醋酸路线图3物料衡算3.1计算基准生产时间为8000h，计算基准为3.1.1基本数据主反应：CH副反应：CH3C2CH3CH3H2表3进料组成规格表组分名称百分含量%HI3.089CO0.336CH3COOCH30.401CH3I5.920CH3COOH83.254CH3OH0.100H2O6.9003.2蒸发器物料衡算蒸发塔内60%蒸发为气体表4蒸发器顶部气体组成规格表组分名称质量HI（1000+W）×60%×0.15%CO（1000+W）×60%×0.056%CH3COOCH3（1000+W）×60%×0.65%CH3I（1000+W）×60%×9.81%CH3COOH（1000+W）×60%×82.674%CH3OH（1000+W）×60%×0.12%H2O（1000+W）×60%×6.54%W表示脱轻塔塔底回流量由于（1000+W）×60%×9.81%=59.20（碘甲烷为气体）所以W=5.78由上表得塔顶出料组成：表5出料组成单位kJ/h组分名称质量流量HI0.905CO3.360CH3COOCH34.00CH3I59.200CH3COOH498.911CH3OH1.000H2O39.467由于回流(1000+5.78)×40%=402.312因此，器底部母液回流计算得：mmm综上所述整理得：表6蒸发器物料衡算表单位kJ/h物料名称进料塔顶出料塔底母液塔底回流HI30.900.90530.5760.581CO3.363.3600CH3COOCH34.004.0000CH3I59.2059.2000CH3COOH832.54498.911341.8448.215CH3OH1.001.0000H2O69.0039.46729.8920.3593.3脱轻塔物料衡算根据醋酸产量为1×104所以计算扩大倍数得1×根据物料守恒，扩大倍数后的蒸发器物料衡算表：表7蒸发器扩大倍数后的物料衡算表单位kJ/h物料名称进口物料塔底母液塔底回流塔顶出料HI700.194692.85213.16520.5073CO76.1380076.138CH3COOCH390.640090.64CH3I1341.472001341.472CH3COOH11370.2447746.185186.15211305.323CH3OH22.660022.66H2O1563.54677.3538.135894.322扩大倍数后的脱轻塔的物料衡算：表8脱轻塔扩大倍数后的物料衡算表单位kJ/h组分名称进料塔侧出料塔顶出料塔底出料HI20.50707.34213.165CO76.138076.1380CH3COOCH390.64090.640CH3I1341.47201341.4720CH3COOH11305.323441.3681117.772186.152CH3OH22.66022.660H2O894.322555.351330.8368.1353.4低压吸收塔物料衡算YX以国家标准要求，CH3I的排放量浓度取50×YVYLLV(X表9吸收塔物料衡算表单位kJ/h物料名称进料出料CO76.13876.138CH3I9.9050×10-64热量衡算4.1蒸发器热量衡算表10物质的汽化热表物质名称HICH3COOCH3CH3ICH3COOHCH3OHH2O汽化热kJ/kg154.46368106.6440611092023表11物质的比热容物质名称HICOCH3COOCH3CH3ICH3COOHCH3OHH2O比热容kJ/kg0.2381.0383.421.981.982.294.31(物料进入蒸发器的温度为175℃，出塔时温度125℃)qHIqH2qCHqqqQ吸=143054.57+25129.94+33355.52+1818156.63+3167.51+=6.6×106kJ/h（汽化吸热）当Δt=50℃

mmmmmmmQ=（2656.11+51.89+309.99+3854.53+4.88+221.32+76.14）×50=1.47×106则Q供=Q吸-Q放=5.13×106表12蒸发器热量衡算单位kJ/h降温放热供热汽化吸热1.47×1065.13×1066.6×1064.2脱轻塔热量衡算（1）物料出蒸发器带进脱轻塔的热量，如下计算（t=125℃）mmmmmmmQ=（=3.675×10（2）D=120.097kmol/hV=（R+1）D（3）塔顶上升蒸汽温度所产出的热量，物料质量为脱轻塔塔顶出料（t=101℃）mCH3OHmHIcHI=27.342×0.238mCOcCO=76.138×1.038mH2OcmCH3COOCmCH3COOHmQ=（=2.043×10（4）在全凝器中进行冷凝，回流引入的热量如下计算（回流温度t=30℃）mCHmCH3COOCHmH2OcmHIcHI=20.507×0.238mCH3COOHmCOcCO=76.138×1.038=Q回==（3854.53+4.88+51.89+309.99+22383.9+79.03）×2×30=1.605×105kJ/h（5）塔底(塔底回流)出口，带走的热量（t=160℃）mCH3COOHmHIcHI=13.165×0.238mH2Q出=q=(368.58+3.13+35.06)×160=6.508×104kJ/h（6）侧线出料，带走的热量（t=133℃）mCH3COOHmH2OcQ=(=5.228×105kJ/h（7）塔底再沸器的热量Q再沸=8.836×105kJ/h（能量守恒）表13脱轻塔热量衡算单位kJ/h名称数值再沸器热量8.836×105塔顶带出热量2.043×106侧线带出热量5.228×105塔底带出热量6.508×104塔顶回流带入热量1.605×105进塔带入热量3.675×1064.3换热器的热量衡算（1）使用冷凝水冷凝温度至60℃（质量为脱轻塔塔顶出料Δt=101℃-60℃=41℃）mmCH3OHmCH3COOCmH2mHIcHI=27.342×0.238mCH3mCOcCOQ=（=8.293×105kJ/h（2）然后持续冷凝至30℃（Δt=30℃）mCH3ImCH3OHmCH3COOCmH2OcmHIcHI=27.342×0.238mCH3COOHmCOcCO=76.138×1.038Q=（2656.11+51.89+309.99+1425.90+6.50+2212.19+79.03）×30×3=6.068×105kJ/h表14换热器热量衡算单位kJ/h冷凝器热负荷（60℃）冷凝器热负荷（30℃）8.293×1056.068×1055设备选型及计算5.1蒸发器K1=1920W/(m2∙℃ΔtQAS=A×1.25=1.25×12.34=16m加热管的管径查阅规格选取фt（管心距）=50mm=0.05mnnD壳体内径320mm，选取HD=1.55，通常采用的高径比为HDA（蒸发室的允许表面汽化强度）设计选取（1100～1700）kg/(m2·h)取1400kg/(m2·h)D=4W蒸发室分离空间的高度蒸汽密度为0.9635B（蒸发室的体积汽化的强度）一般选取（1.0～1.9）m3/(m3·s)B选取1.0m3/(m3·s)VS=1615.8m2·蒸发器蒸发室的气相空间高度H溶液的密度443蒸发器的进料量V流体的流速取0.8蒸发器料液进出口接管内径d=4壁厚4mm加热蒸汽进口流量1712.0蒸汽的密度1.6649流体的流速取20加热蒸汽进口接管内径d=取100mm，壁厚4mm,二次蒸汽出口蒸汽流量1615.8kg∙h-d=冷凝水的流量为1712.0密度363.0冷凝水出口内径d=壁厚4mmδd=1.75+C1+CδσδP=PδT=PT蒸发器壁厚为3.0mm加热管管径选取ф56×2.5mm,长为5m管数中管长用（L-0.1）mn循环管的内径D循环管应选用ϕ56×2.5mm的管子,内径300mm,长度5m蒸发器底部空间h裙座的高度hL=6m顶部空间的高度顶部封头的高度加热室的高度H取U=蒸发器的蒸汽流量WHH=V=VD=取整为D查得分离室规格ϕ1400×8mm分离室高度H表15蒸发器计算表名称尺寸加热管长度/m5分离室尺寸规格/mmϕ1400×8循环管长度/m5分离室高度/m4.50加热室高度/m9.3裙座高度/m1.60加热管数/根130循环管尺寸规格/mmϕ56×2.5加热管尺寸规格/mmϕ56×2.55.2脱轻塔参考资料[6]HT（塔板间距）=0.44m,hL（板上液层高度）=0.1mHT-hL=0.34m图2史密斯由上图得C20=0.026m/sσ=75.01，cuuOP=0.6umax=0.310m/s，D0=Vsπ4×uop=查资料[7]得μm=0.57Eαααα因为q所以2.8×0.0038R通过查阅相关论文θ=0.30，RminXD=0.349，D精馏段操作线方程如下：y=y=L+qF-WW×DD提馏段操作线方程如下：y操作线方程（进料与取料板）yN由于N已知塔板间距HT=0.44m，则所以设定在第20块塔板的位置进料实际板数NP=NTH塔顶空间高度H选择t=2min=120s底部空间高度H裙座高度HH（塔体高度）=H安装1个人孔，孔径450mm,由化学工业出版社出书的《化工原理》的第四版本得：u气孔孔径d浮阀塔盘选择参考资料取F1型N=Vsu0塔板开孔率Φ=N《化工原理》第四版得，液流收缩系数E=1.008溢流堰高hw＝50mm=0.05m堰长lh=0.00284hhhc=0.051（βhh2塔板压降h浮阀塔盘雾沫夹带的计算系数：AT=0.785×Dhow+0.35×hhowAKε=uρC=e==0.00260kg液体/kg液相上限线hF史密斯图得C漏液点孔速u=4.4×0.27×=2.00V第一点为（16，1876）第二点50u=4.4×0.27×=2.29V第二点坐标为（50，2262）

Fevψ=u=0.027×=0.989uVLh=V第一点坐标为（47，9030）第二点WFLV=ev=0.1kg液沫/kg气ψ=按照泛点百分率为75%，泛点的关联图[9]得C20=0.44u=0.044×uVV第二点坐标为（69，11840）uhhVh=第一点坐标为（50，7727）第二点LVh=第二点坐标为（60，9980）表16脱轻塔计算表名称数值塔高/m18.45设计温度/℃160人孔个数1裙座上径/mm800塔板数35裙座高度/m1.60塔径/mm800人孔直径/mm450压力/MPa0.18裙座下径/mm8005.3吸收塔空塔气速为0.2m/sVs=D=4VsS=传质单元数[10]NYYN查阅《化工原理》等书籍[11]得HH=查阅资料得一般选为0.5m，塔顶的液相停留时间设为10s已知ρC塔釜的高度H=10×WL底部的空间0.40m，塔的附属空间高度选择为1.00m吸收塔总高度H=5.4再沸器E101A ∆t1=60-10=50℃∆t1+∆tm'=P=tφ∆t设定K=600W/m2·℃mCH3COOCmHIcHI=mCH3COOHmCHmCH3OHmCOcCO=mH2OcQ=（2656.11+51.89+309.99+1425.90+6.50+221.32+76.14）×30×3=6.068×105kJ/hA(传热面积)=QK由中国石化出版社《换热器设计手册》查找得：传热面积36.1m2，管长度为3mm，管子根数为158根；整台净重为2658kg，换热器管子管径25mm；公称直径为600mm。5.5再沸器E102A∆t1=250-160=90℃，∆t2∆t1+P=t∆tm'=系数φK（总传热系数）=600W/m2·℃∆tQ再沸=8.836×105kJ/h（能量守恒）传热面积A=QKΔt由中国石化出版社《换热器设计手册》查找得：传热面积为36.1m2，管长长度为3mm，管子根数为158根；整台净重为2658kg；换热器管子管径25mm；公称直径600mm。5.6冷却器E104A∆t1=101-65=36℃，∆t2=60-25=35℃∆t1+∆tm'PRφ∆tmH2OcmCOcCO=76.138×1.038mCH3COOCmCH3COOHmHIcHI=27.342×0.238mCH3OHmCHQ=（2656.11+51.89+309.99+1425.90+6.50+221.32+76.14=8.293×10K（传热系数）=600W/m2·℃A=QKΔtm由中国石化出版社《换热器设计手册》查找得：传热面积45m2管长3mm，管子根数198根。仪器净重2727kg,换热管的管径25mm。5.7泵此设计中运输送入的流量通过《化工原理》、《化工设备设计全书－塔设备》以及其他资料[12]选择泵的规格和型号，使用的泵的一些型号以及各个使用的扬程等参数如下表17表17泵的规格型号轴功率扬程转速流量效率P401A0.4120.511001.0433P402A0.512010001.7042P403A0.4020.510001.0033P404A0.208.710003.7553P405A3.354028002565P406A0.564.614002.08446财务预算6.1设计投资估算本设计投资约为36771万元，总建设投资是32700万元，工厂建设期间利息为1913万元，可用的流动资金为2157万元[13]。6.2原料及其他费用估算a.仪器维修费：400万元b.工厂电力费用：81210万元（循环水，即水费忽略不计）c.人员的工资：400万元d.原料甲醇的费用：单价3000元/每吨，使用甲醇费用24000万元c.总费用：24880万元6.3年销售收入估算以6000元/每吨为醋酸市场的出售价,得出销售收入48000万元/年。6.4年利润估算预计纳税：23120×20%=4624万元/年预计利润：48000-24880=23120万元/年纯利润：23120-4624=18496万元/年6.5经济分析设计投资总金额为36770万元，工厂运行期预计2年，试运行期后纯利润18496万元/年。7三废处理及安全防护7.1三废处理7.1.1废气a.氮氧化物以及离酸化硫等其他酸性气体都可以被氢氧化钠等碱性的溶液吸收。b.少量有毒气体要按照标准，通过特定排气设备排出室内去；对借助自然流通不断的新鲜空气不断稀释生产许多的有毒有害的气体的实验。c.当工厂中使用的有毒气体的进行实验时，必须在空气流通的场所进行。e.可燃性有机废弃性气体可以在氧气燃烧中彻底焚烧掉。7.1.2废液a.有机废液必须经过浓缩稀释后回收、转化、焚烧。b.按照废弃液体的相关的化学性质分别进行不同酸性废液以及不同的碱性废液进行中和反应处理，使pH值大于6还得小于9。c.各工厂实验室应有存放废渣、废液的相应容器。d.绝不可以或尽量的减少使用含重金属的化学试剂作实验原料。e.实验过程产生的污染环境的废渣、废液进行严格区别与分类，之后再按照标准要求必须倒入指定工厂的容器内存放着。7.1.3废弃物品a.将自然降解的有毒害的废弃物品，必须深埋于地下。b.按照国家相关标准，将特定的不能够溶解在水中的一系列化学废物必须放入指定无废水的集中收集管道里，需要收集后再集中燃烧炉里进行焚烧，或者用绿色化学的方法进行无害化绿色化学处理。c.玻璃碎了和其他尖锐的有毒废物，切口面和转角处不应倒入垃圾桶，而是应在特殊材质的废物容器中收集和倾倒。e.合理使用自然资源以避免污染以及对自然环