年产10万吨醋酸工艺设计样本.doc

年产10万吨醋酸工艺设计第一章 概述醋酸是一个有机化合物，又叫乙酸（ethanoic acid）别名：醋酸(acetic acid)、冰醋酸(glacial acetic acid)。分子式：C2H4O2（常简写为HAc）或CH3COOH。是经典脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味起源。纯无水乙酸（冰醋酸）是无色吸湿性液体，凝固点为16.7 C (62 F) ，凝固后为无色晶体。尽管依据乙酸在水溶液中离解能力它是一个弱酸，不过乙酸是含有腐蚀性，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一个简单羧酸，是一个关键化学试剂。乙酸也被用来制造电影胶片所需要醋酸纤维素和木材用胶粘剂中聚乙酸乙烯酯，和很多合成纤维和织物。在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，乙酸是要求一个酸度调整剂. 醋酸是一个用途广泛基础有机产品, 也是化工、医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺乏关键原料。伴随醋酸衍生产品不停发展, 以醋酸为基础工业不仅直接关系到化学工业发展, 而且和国民经济各个行业息息相关, 醋酸生产和消费正引发世界各国普遍重视, 醋酸生产工艺及相关问题研究开发正在日益加深和发展。从最初粮食发酵, 木材干馏生产醋酸开始, 合成醋酸工艺路线关键有乙醛氧化法、乙炔电石法、乙醇氧化法、乙烯氧化法、丁烷氧化法和羰基合成法等。这些方法全部各有它优点和缺点，在选择合成醋酸路线时，应和当地原料资源情况亲密联络起来，因地制宜，按醋酸用量大小，工业技术条件等作综合平衡. 本设计采取成熟乙醛氧化法合成醋酸. 首先确定乙醛氧化法生产醋酸工艺步骤，其次对整个工艺过程进行物料和能量衡算，然后对其中单元设备精馏塔进行设备设计，最终对此进行经济效益分析. 1.1 醋酸生产历史沿革早在公元前三千年，人类已经能够用酒经过多种醋酸菌氧化发酵制醋。1 十九世纪后期，大家发觉从木材干馏制木炭副产馏出液中能够回收醋酸，成为醋酸另一关键起源. 但这两种方法原料起源有限，全部需要脱除大量水分和很多杂质，浓缩提纯费用甚高，所以，伴随20世纪有机化学工业发展，诞生了化学合成醋酸工业. 乙醛易氧化生成醋酸，收率甚高，成为最早合成醋酸有效方法. 19，德国建成了第一套乙醛氧化合成醋酸工业装置并快速推广到其它国家.2早期乙醛来自粮食、糖蜜发酵生成乙醇氧化，1928年德国以电石乙炔进行水合反应生成乙醛，是改用矿物原料生成醋酸开始. 二次大战后石油化工兴起发展了烃直接氧化生产醋酸新路线，但氧化产物组分复杂，分离费用昂贵. 所以19571959年德国Wacher-chemie和Hoechst两企业联合开发了乙烯直接氧化制乙醛法后，乙烯乙醛醋酸路线快速发展为关键醋酸生产方法. 70年代石油价格上升，以廉价易得、原料资源不受限制甲醇为原料羰基化路线开始和乙烯路线竞争。 甲醇羰基化制醋酸虽开始研究于20年代，60年代已经有BASF企业高压法工业装置，但直到1971年美国Monsanto企业甲醇低压羰基化制醋酸工厂投产成功，证实经济上有压倒优势，现已替换乙烯路线而占领先地位。 1989年世界醋酸总生产能力为480kt，一套甲醇低压羰基化装置生产能力总计kt/a以上，除部分厂外，全部已建成投产。中国工业生产合成醋酸一样从发酵法、乙醇乙醛氧化法及电石乙炔乙醛氧化路线开始，60年代末全国已形成60kt/a生产能力. 70年代开始发展乙烯路线，引进了每套年产约7万吨大型装置. 轻油氧化制醋酸，天然气制甲醇，低压羰基化制醋酸工艺路线正主动研究。 能够肯定这些将会使中国醋酸生产出现一个飞跃。 1.2 醋酸物理性质 醋酸关键物性数据列于表1-1名 称数 值熔点，沸点，比热容CP，J/(gk)蒸汽液体溶解热，J/g汽化热，J/g黏度，mPa. s202540介电常数液体固体折射率nD20生成热Ho，kJ/mol液体（25）气体（25）燃烧热Hc，kJ/mol液体标准熵So，J/(mol. k)液体（25）气体（25）闪点(闭杯)离解常数02550临界压力Pc，Mpa16.66118. 0（101. 3kp）1.110(25)2.043(19. 4)19.5394.5（沸点时）11.8310.978.186.170（20）2.665（-10）1.3719-484.50-432.25-874.8159.8282.5434.784.754.795.786表1-1 纯醋酸物理性质31.3 醋酸化学性质1.3.1 酸性 羧酸中，比如乙酸，羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放出来，造成羧酸酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75（25），浓度为1mol/L醋酸溶液（类似于家用醋浓度）pH为2.4，也就是说仅有0.4%醋酸分子是解离。 乙酸酸性促进它还能够和碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。 2CH3COOH + Na2CO32CH3COONa + CO2 + H2O 2CH3COOH + Cu(OH)2 (CH3COO)2Cu + 2H2O CH3COOH + C6H5ONa C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa 1.3.2 乙酸二聚体,虚线表示氢键 乙酸晶体结构显，分子间经过氢键结合为二聚体（亦称二缔结物），二聚体也存在于120蒸汽状态。二聚体有较高稳定性，现在已经经过冰点降低测定分子量法和X光衍射证实了分子量较小羧酸如甲酸、乙酸在固态及液态，甚至气态以二聚体形式存在。当乙酸和水溶和时候，二聚体间氢键会很快断裂。其它羧酸也有类似二聚现象。 1.3.3 溶剂 液态乙酸是一个亲水（极性）质子化溶剂，和乙醇和水类似。因为介电常数为6.2，它不仅能溶解极性化合物，比如无机盐和糖，也能够溶解非极性化合物，比如油类或部分元素分子，比如硫和碘。它也能和很多极性或非极性溶剂混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛利用化学品。 1.3.4 化学反应 对于很多金属，乙酸是有腐蚀性，比如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表明会形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。金属乙酸盐也能够用乙酸和对应碱性物质反应,比如最著名例子：小苏打和醋反应。除了醋酸铬（II），几乎全部醋酸盐能溶于水。 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) 乙酸能发生一般羧酸经典化学反应，尤其注意是，能够还原生成乙醇，经过亲核替换机理生成乙酰氯，也能够双分子脱水生成酸酐。一样，乙酸也能够成酯或氨基化合物。440高温下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。 1.3.5 判别 乙酸能够经过其气味进行判别。若加入氯化铁（III），生成产物为深红色而且会在酸化后消失，经过此颜色反应也能判别乙酸。乙酸和三氧化砷反应生成氧化二甲砷，经过产物恶臭能够判别乙酸。1.4 醋酸生产方法评述1.4.1 甲醇羰基化 大部分乙酸是经过甲基羰基化合成。此反应中，甲醇和一氧化碳反应生成乙酸，方程式以下 CH3OH + CO CH3COOH 这个过程是以碘代甲烷为中间体，分三个步骤完成，而且需要一个通常由多个金属组成催化剂（第二部中） (1) CH3OH + HI CH3I + H2O (2) CH3I + CO CH3COI (3) CH3COI + H2O CH3COOH + HI 经过控制反应条件，也能够经过一样反应生成乙酸酐。因为一氧化碳和甲醇均是常见化工原料，所以甲基羰基化一直以来备受青睐。4早在1925年，英国塞拉尼斯企业Henry Drefyus已经开发出第一个甲基羰基化制乙酸试点装置。然而，因为缺乏能耐高压（200atm或更高）和耐腐蚀容器，此法一度受到抑制。直到1963年，德国巴斯夫化学企业用钴作催化剂，开发出第一个适合工业生产措施。到了1968年，以铑为基础催化剂(cisRh(CO)2I2)被发觉，使得反应所需压力减到一个较低水平而且几乎没有副产物。1970年，美国孟山全部企业建造了首个使用此催化剂设备，以后，铑催化甲基羰基化制乙酸逐步成为支配性方法（孟山全部法）。590年代后期，BP化学成功将Cativa催化法商业化，此法是基于钌，使用(Ir(CO)2I2)它比孟山全部法愈加绿色也有更高效率，很大程度上排挤了孟山全部法。1.4.2 乙醇氧化法 由乙醇在有催化剂条件下和氧气发生氧化反应制得。工艺陈旧,生产规模小,原料和动力消耗高,应严格控制,杜绝新建小规模生产装置。1.4.3 乙烯氧化法 由乙烯在催化剂(所用催化剂为氯化钯:PdCl2、氯化铜：CuCl2和乙酸锰：(CH3COO)2Mn）存在条件下,和氧气发生反应生成.此反应能够看作先将乙烯氧化成乙醛，再经过乙醛氧化法制得。乙烯法醋酸即使比乙炔法和酒精法优异,但和低压甲醇羰基合成法相比,原料和动力消耗高,技术经济上缺乏竞争性,不宜再用该技术新建装置。原有装置可借鉴乙烯直接氧化法进行改造。 1.4.4 丁烷氧化法 丁烷氧化法又称为直接氧化法，这是用丁烷为关键原料，经过空气氧化而制得乙酸一个方法，也是关键乙酸合成方法。1.4.5 巴斯夫高压法 巴斯夫高压法尽管已工业化多年,和其它原料路线相比,含有一定竞争性;但和低压法相比,对应压力高,原料消耗定额高,副反应多,工艺复杂。6所以,不提倡发展高压法。1.4.6 UOP/ 千代田工艺 UOP/ 千代田工艺技术优异,在一些方面比BP技术更有吸引力,但还没有工业化生产装置,引进风险大。7周修和.国外合成醋酸概括J.石油化工，1993，2(3):251263.假如在对其风险性进行充足论证情况下,可主动引进。1.4.7 乙醛氧化法乙醛氧化法在孟山全部法商业生产之前，大部分乙酸是由乙醛氧化制得。8尽管不能和甲基羰基化相比，此法仍然是第二种工业制乙酸方法。乙醛能够经过氧化丁烷或轻石脑油制得，也能够经过乙烯水合后生成。当丁烷或轻石脑油在空气中加热，并有多个金属离子包含镁，钴，铬和过氧根离子催化，会分解出乙酸。化学方程式以下： 2 C4H10 + 5 O2 4 CH3COOH + 2 H2O 此反应能够在能使丁烷保持液态最高温度和压力下进行，通常反应条件是150和55atm。副产物包含丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因为部分副产物也有经济价值，所以能够调整反应条件使得副产物更多生成，不过分离乙酸和副产物使得反应成本增加。 在类似条件下，使用上述催化剂，乙醛能被空气中氧气氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 2 CH3COOH 使用新式催化剂，此反应能取得95%以上乙酸产率。关键副产物为乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因为副产物沸点全部比乙酸低，所以很轻易经过蒸馏除去。 第二章 工艺步骤设计 综合文件分析，结合当地域特点，本设计采取乙醛氧化法生产醋酸工艺。 乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一强放热反应，总反应式为： 乙醛氧化时先生成过氧醋酸，再和乙醛合成AMP 9分解即为醋酸： 乙醛和催化剂溶液自反应塔中上部加入，为了使乙醛不被大量惰性气体带走，工业上通常采取氧作催化剂，且氧分段鼓泡通入反应液中，和乙醛进行液相氧化反应，氧化过程释放大量反应热经过外循环冷却而移出，出反应器反应尾气经冷凝回收乙醛后放空，反应液首先经蒸发器除掉醋酸锰催化剂，醋酸蒸汽则先经精馏塔1蒸出未反应乙醛、甲酸、醋酸甲酯、水、三聚乙醛等轻组分，然后经精馏塔2脱除高沸点副产物后得成品醋酸，要求纯度99%，其它则进入醋酸回收塔回收粗醋酸. 工艺步骤图图2-1：图2-1 工艺步骤图第三章 物料衡算3.1 设计依据 醋酸生产消耗定额见表3-1表3-1消耗定额10名称单耗（每吨醋酸）乙醛氧气冷却水醋酸锰770kg260m3250m32kg 醋酸年产量：10万吨 选择年开工时间：8000小时 则 每小时生产醋酸 依据消耗定额得每小时乙醛进料量为： 所以，选择每小时乙醛进料量为10000kg3.2 氧化塔物料衡算 （1）氧化塔物料衡算中已知数据 每小时通入氧化塔乙醛量为10000kg/h 氧化过程中乙醛总转化率为99. 3% 氧化过程中氧利用率为98. 4% 氧化塔塔顶补充工业氮使其浓度达成45% 未转化乙醛在气液相中分配率（体积%） 气相：34% 液相：66% 原料组成见表3-2表3-2 原料组成11原料乙醛%（质量）工业氧%（质量）工业氮%（质量）催化剂溶液%（质量）乙醛 99. 5醋酸 0. 1水 0. 3三聚乙醛0. 1氧气 98氮气 2氮气 97氧气 3醋酸 60醋酸锰 10水 30 催化剂中醋酸锰用量为氧化塔进料乙醛重量0. 08% 氧化过程中乙醛分配率12 主反应 96% 副反应 1. 4% 0. 25% 0. 95% 1. 4%（2）氧化塔物料衡算图见图3-1图3-1 氧化塔物料衡算图（3）反应式衡算 纯乙醛量：1000099. 5%=9950 主反应 96% a. 乙醛用量：99500. 9930. 96=9485. 14kg b. 需用氧量(x) 44:16=9485. 14:x x=3449. 14kg c. 生成醋酸量(y) 44:60=9485. 14:y y=12934. 28kg 副反应 1. 4% a. 乙醛用量：99500. 9930. 014=138. 32kg b. 需用氧量(x) 132:96=138. 32:x x=100. 60kg c. 生成醋酸量(y) 132:120=138. 32:y y=125. 75kg d. 生成甲酸量(z) 132:46=138. 32:z z=48. 20kg e. 生成水量(w) 132:18=138. 32:w w=18. 86kg f. 生成二氧化碳量(v) 132:44=138. 32:v v=46. 11kg 副反应 0. 25% a. 乙醛用量：99500. 9930. 0025=24. 70kg b. 需用氧量(x) 132:32=24. 70:x x=5. 99kg c. 生成亚乙基二醋酸量(y) 132:146=24. 70:y y=27. 32kg d. 生成水量(z) 132:18=24. 70:z z=3. 37kg 副反应 0. 95% a.乙醛用量：99500. 9930. 0095=93. 86kg b.需用氧量(x) 88:48=93. 86:x x=51. 20kg c.生成醋酸甲酯量(y) 88:74=93. 86:y y=78. 93kg d.生成二氧化碳量(z) 88:44=93. 86:z z=46. 93kg e.生成水量(w) 88:18=93. 86:w w=19. 20kg 副反应 1. 4% a.乙醛用量：99500. 9930. 014=138. 32kg b.需用氧量(x) 88:160=138. 32:x x=251. 49kg c.生成水量(y) 88:72=138. 32:y y=113. 17kg d.生成二氧化碳量(z) 88:176=138. 32:z z=276. 64kg 依据反应式衡算出来反应物总耗量及反应生成物总量以下： 反应掉乙醛总量 100000. 9950. 993=9880. 35kg 未转化乙醛量 100000. 9950. 007=69. 65kg （其中液相中乙醛含量69. 650. 66=45. 97 气相中乙醛含量69. 650. 34=23. 68kg) 反应掉氧气总量 3449. 14+100. 60+5. 99+51. 20+251. 49=3858. 42kg 则所需工业氧气量 其中： 氧气=40014. 80. 98=3921. 16kg 氮气=4001. 180. 02=80. 02kg 所以未反应氧气=3921. 16-3858. 42=62. 74kg 反应生成物重量 醋酸：12934. 28+125. 75=13060. 03kg 二氧化碳：46. 11+46. 93+276. 64=369. 68kg 水：18. 86+3. 37+19. 20+113. 17=154. 60kg 甲酸：48. 20kg 亚乙基二醋酸酯：27. 32kg 醋酸甲酯：78. 93kg（4）催化剂用量 已知催化剂溶液中醋酸锰用量为氧化塔进料乙醛重量0.08%，催化剂中醋酸锰含量为10%，设催化剂溶液用量为x 其中： 醋酸锰 80. 650. 1=8. 06kg 水 80. 650. 3=24. 20kg 醋酸 80. 650. 6=48. 39kg（5）保安氮用量 设保安氮为xkg 塔顶干气量计算： 氮气：80. 02+0. 97x 氧气 ：62. 74+0. 03x 二氧化碳：369. 68kg 则 =45% x=289. 57kg（其中氮气：289. 570. 97=280. 88kg 氧气：289. 570. 03=8. 69kg） 塔顶干气量 氮气: 80. 02+0. 97x=360. 90kg 氧气: 62. 74+0. 03x=71. 43kg 二氧化碳: 369. 68kg 整理以上数据，列出氧化塔物料平衡结果，见表3-3表3-3氧化塔物料衡算结果进 料出 料含量(%)质量（kg）含量（%）质量（kg）原料乙醛乙醛醋酸水三聚乙醛99. 50. 10. 30. 19950103010氧 化 液醋酸醋酸甲酯水亚乙基二醋酸甲酸乙醛三聚乙醛醋酸锰96. 00. 801. 500. 680. 390. 380. 180. 0713118. 4278. 93208. 8027. 3248. 2045. 9710. 008. 06工业氧氧气氮气9823921. 1680. 02工业氮氮气氧气973280. 888. 69催化剂醋酸水醋酸锰60301048. 3924. 208. 06放空废气二氧化碳氮气氧气乙醛369. 68360. 9071. 4323. 68总计14371. 40kg14371. 40kg3.2 蒸发器物料衡算已知数据： （进料中醋酸锰含量） （完成液中醋酸锰含量） 蒸发器进出物料图见图3-2图3-2 蒸发器进出物料图列衡算式： 3.3 精馏塔物料衡算 3.3.1 精馏塔1物料衡算已知数据：（1）进料流量13245. 68kg/h （2）醋酸质量分数0. 968，水质量分数0. 0154 （3）馏出液中醋酸含量3%，釜液中醋酸回收率为98% （4）醋酸和水摩尔质量分别为60kg/kmol和18kg/kmol精馏塔1进出物料图见图3-3图3-3 精馏塔1进出物料图则：进料组成 进料平均摩尔质量进料流量列衡算式： =0. 97 =0. 98得： 即： 3.3.2 精馏塔物料衡算已知数据：（1）进料流量F=12825.92kg/h （2）进料醋酸含量98%，釜残液醋酸含量10%，成品醋酸含量99. 8%精馏塔2进出物料图见图3-4图3-4 精馏塔2进出物料图列衡算式： 得： 3.4 醋酸回收塔物料衡算已知数据：（1）进料流量F=419.76+257.09=676.85kg/h （2）经回收后得到粗醋酸含量65%以上（按65%计算） （3）从精馏塔出来醋酸含量20%，副产物中含5%醋酸醋酸回收塔进出物料图见图3-5图3-5 醋酸回收塔进出物料图列衡算式： F=X+Y F0. 2=0. 05X+0. 65Y得： X=507.64kg/h Y=169.21kg/h整理以上数据，得总物料衡算结果，见表3-4表3-4总物料衡算结果进 料出 料名 称质量（kg）名 称质量（kg）乙 醛乙醛醋酸水三聚乙醛9950103010放空废气二氧化碳氮气氧气乙醛369. 68360. 9071. 4323. 68工业氧气氧气氮气3921. 1680. 02催化剂残液成品醋酸粗醋酸其它副产物量116. 9212568.83169.21690.74工业氮气氮气氧气280. 888. 69催化剂醋酸水醋酸锰48. 3924. 208. 06总 计14371. 40kg14371. 40kg 第四章 精馏塔设计4 精馏塔设备设计已知数据：（1）由前面物料衡算，得 （2）塔顶温度13：100103 塔底温度：118124（3）常压精馏：P=101. 3kp（4）水和醋酸安托尼常数见表5-1表5-1 水和醋酸安托尼常数14常数ABC水醋酸7. 074066. 424521657. 461479. 02227. 02216. 82设备设计过程：4.1 回流比和理论塔板数计算（1）相对挥发度计算 假设泡点t=116. 5 对水： 对醋酸： 则 和十分靠近，故假设t=116. 5(泡点)正确 则相对挥发度 （2）回流比R计算 设进料为泡点进料 依据公式18 带入已知数据，得 取 （3）理论塔板数计算 利用简练法计算理论塔板数 全回流时理论板层数18 则 由附录一吉利兰图 查得 精馏段理论板层数 横坐标 不变，则纵坐标读数也不变 既 所以加料板为从塔顶往下数第12层4.2 塔有效高度计算（1）全塔效率 15 其中： 相对挥发度 塔顶和塔底平均温度下液相粘度 查得： 则 （2）塔有效高度 其中： 塔内所需理论板层数 塔板间距m (取) 则 取上层塔板和塔顶盖之间距离为1. 0m，取下层塔板和塔底之间距离为2. 0m 所以精馏塔总高度为 4.3 塔径计算（1）气液相密度 液相密度 气相密度（以进料状态计算） 由 （2）气液相流量 气相流量 液相流量 （3）塔径确实定 塔径 u由得到，式中c由计算，其中 由附录二史密斯关联图查得，其横坐标为 取板间距，板上液层高度，则 查图，得 则 所以 取安全系数为0. 65，则空塔气速 所以塔径 按标准塔径圆整后，取 塔截面积 空塔气速 4.4 塔板设计 从塔板生产能力、板面利用率、结构、造价等方面考虑进行比较后，选择筛板塔. （1）溢流装置计算 依据塔径及液体流量和溢流类型关系，可选择单溢流弓形降液管，采取凹型受 液盘，各项计算以下 堰长 取 溢流堰高度 由 选择平直堰，堰上液层高度由计算，其中E由附录三液流收缩系数图可查，其横坐标为 查得 E=1. 00，则 故 其符合范围 弓形降液管宽度和截面积 由，查附录四弓形降液管参数图，得 故 检验液体在降液管中停留时间即5s 故降液管设计合理 降液管底隙高度 取液体经过底隙时流速 故降液管底隙高度设计合理，选择凹型受液盘，深度（2）塔板部署 因D1. 5m，取（3）筛孔计算及其排列 本设计中所处理物系有腐蚀性，可选择不锈钢塔板，筛孔直径 筛孔按正三角形排列，取孔中心距 筛孔数目 其中 则 所以 开孔率 4.5 流体力学验算（1）塔板压降 气体经过一层塔板压降为 干板压降 其中为气体经过筛孔速度 由 故 气体经过充气液层压降 则气相动能因子 查附录六充气系数关联图，得 故 液体表面张力所产生压降 计算表明，液体表面张力所产生压降很小，可忽略不计 所以，塔板压降 每层塔板压降 （2）液泛 为预防塔内发生液泛，降液管内液层高应服从 醋酸水属通常体系，取安全系数 则 而 其中， 因为板上不设进口堰，则 所以 符合 故不会发生液泛现象（3）漏液 对筛板塔，取漏液量10%时气相动能因子为 则 实际孔速 稳定系数 符合 ，故不发生漏液现象（4）液沫夹带 其中 则 故液沫夹带量在许可范围内4.6 塔板负荷性能图（1）漏液线 前已求得 故 据此可作出和液体流量无关水平漏液线1（2）液沫夹带线 认为限，求关系以下: 故 所以 整理，得 列表计算以下：LS/(m3/s)0. 0050. 0100. 0200. 030VS/(m3/s)4. 9984. 9804. 8504. 790 由上表数据即可作出液沫夹带线2（3）液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度作为最小液体负荷标准由 得 据此可作出和气体流量无关垂直液相负荷下限线3（4）液相负荷上限线以作为液体在降液管中停留时间下限由 得 据此可作出和气体流量无关垂直液相负荷上限线4（5）液泛线 令 由 联络，得 忽略关系式带入上式，并整理，得 其中， （） 将相关数据带入，得 故 列表计算以下：LS/(m3/s)0. 0040. 0100. 0200. 030VS/(m3/s)4. 4504. 1703. 6003. 001 由以上数据即可作出液泛线5 依据以上各方程，可作出筛板塔负荷性能图，见图5-1图5-1 筛板塔负荷性能图在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，既作出操作线，由图可看出，该筛板操作上限为液泛控制，下限为漏液控制，由图查得 故操作弹性为 所设计筛板塔关键结果汇总见表5-2表5-2 筛板塔设计结果序号项 目数值序号项 目数值123456789101112精馏塔高度H/m塔径D/m板间距HT/m溢流型式降液管型式堰长lw/m堰高hw/m板上液层高度hl/m堰上液层高度how/m降液管底隙高度ho/m筛孔直径d0/m筛孔数目221. 800. 50单溢流弓形1. 440. 050. 070. 020. 0420. 0057135131415161718192021222324孔心距t/m安定区宽度WS/m边缘区宽度WC/m鼓泡区面积Aa/m2开孔率空塔气速u/(m/s)筛孔气速u0/(m/s)稳定系数K每层塔板压降Pp/pa汽相负荷上限VS，max/(m3/s)汽相负荷下限VS，max/(m3/s)操作弹性0. 0150. 10. 071. 39101. 42022. 032. 471077. 874. 201. 044. 038 结论乙醛氧化法生产醋酸工艺是最能适应市场生产方法，尤其在山西、陕西、内蒙宁夏等地域。地理、资源优势还有成熟生产工艺让其成为比较有竞争力方法。整个设计过程中包含资料文件起源于宁夏大学图书馆和网上。计算过程中包含问题基础能够靠以前学过专业课知识能够处理。所以，掌握好基础专业知识是设计成功基础条件。在整个设计过程中我完成了基础物料衡算、能量衡算、反应器设计、精馏塔设计和基础技术经济分析得出投资回收期。过程设计即使比较粗糙，不过过程还算完整，起到了锻炼自己作用，达成了巩固知识和综合利用知识目标。同时还锻炼了自己各方面能力。参考文件1 张爱娟. 醋酸生产综述J. 乙醛醋酸及其衍生物. ，14(2):2224.2 李方伟，迟克棚，王桂芝等. 醋酸生产技术现实状况及发展方向J. 应用化工，30(4):36.3 化工百科全书编辑委员会.化工百科全书M.北京:化学工业出版社，1996.4 杨松清.醋酸生产技术综述J.江苏化工，30(1):141.5 周修和.国外合成醋酸概括J.石油化工，1993，2(3):251263.6 佟项军.乙醛氧化法合成醋酸M.吉林:吉林化工出版社，1990.7 王富平.国外合成醋酸综述J.石油化工，1993，3(2):4547.8 宗言恭. UOP/Chiyoda 醋酸生产新工艺J. 化工技术经济，1998，16(3):1415.7.9 吴指南.基础有机化工工艺学M.修订版.北京:化学工业出版社，1990年. 282286.10 化工百科全书编辑委员会.化工百科全书M.北京:化学工业出版社，1996.11 时均，王家鼎.等. 化学工程手册M. 第二版.上册.北京:化学工业出版社1996.12 倪进方.化工设计M.上海：华东理工大学出版社. 1994，52-170.13 吴俊生，邵会鹤.等.精馏设计和操作控制M.北京:中国石化出版社，1997.14 潘国昌，郭庆丰.化工设备设计M.北京：清华大学