萬(wàn)噸醋酸生產(chǎn)工藝模擬與回收工段設(shè)計(jì)

1、誠(chéng)信聲明本人聲明：我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn)5萬(wàn)噸醋酸生產(chǎn)工藝模擬與回收工段設(shè)計(jì) 函授站： 吉化職工大學(xué) 專業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班級(jí)： 吉化升131 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 1設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)根據(jù)北

2、京化工大學(xué)下達(dá)的任務(wù)書(shū)，依據(jù)103廠現(xiàn)有乙酸裝置的反應(yīng)工序進(jìn)行模擬設(shè)計(jì) ,最終掌握設(shè)計(jì)和撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等文件的一般程序和方法。2設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容基本要求：要求學(xué)員能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)畫圖內(nèi)容：生產(chǎn)方法的選擇、生產(chǎn)原理、生產(chǎn)工藝條件的論證、生產(chǎn)工藝流程反應(yīng)器的物料衡算：原料乙醛和氧氣用量的計(jì)算，接觸劑乙酸錳的設(shè)計(jì)計(jì)算，氧化液的計(jì)算；反應(yīng)器的熱平衡，冷卻水用量的計(jì)算；反應(yīng)器設(shè)備的計(jì)算：乙醛儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)計(jì)算，乙酸錳循環(huán)泵的工藝計(jì)算。3進(jìn)度安排序號(hào)設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱起 止 日 期1下廠搜集相關(guān)的設(shè)計(jì)資料1月15日至2月1日2文獻(xiàn)查閱2月2日至2月20日3論文撰寫

3、、繪圖階段2月21日至4月1日4畢業(yè)論文修改潤(rùn)色階段4月2日至4月15日5編輯設(shè)計(jì)資料、準(zhǔn)備答辯4月16日至4月25日6畢業(yè)答辯4月25日年產(chǎn)5萬(wàn)噸醋酸生產(chǎn)工藝模擬與回收工段設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要運(yùn)用了PRO/II等模擬工具，查閱了化工原理課程設(shè)計(jì)、化學(xué)工藝手冊(cè)以及化工原理、分離工程、化工設(shè)計(jì)教材等資料，參考了中國(guó)石油吉林石化公司電石廠醋酸車間的裝置。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要對(duì)年產(chǎn)5萬(wàn)噸醋酸生產(chǎn)裝置中的回收工段用化工模擬軟件PRO/II運(yùn)用進(jìn)行了模擬，其中氧化塔物料衡算和熱量衡算及醋酸回收塔和稀酸回收塔及設(shè)備計(jì)算進(jìn)行手算，并對(duì)附屬的換熱器進(jìn)行選型。醋酸回收塔和稀酸回收塔的物料衡算和熱量衡算利用P

4、RO/II模擬得出。同時(shí)設(shè)計(jì)出了回收工段的工藝流程，繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、管道布置圖和設(shè)備布置圖。關(guān)鍵詞：醋酸；工藝設(shè)計(jì)；工藝流程；PRO/II；回收Annual output of 50000 tons of acetic acid production process simulation and recycling section designAbstractThis design process mainly USES the PRO/II simulation tool, refer to the principles of chemical engineering cours

5、e design, as well as the principles of chemical engineering, separation engineering, chemical process manual chemical design teaching materials and other information, refer to the China petroleum jilin petrochemical company of acetic acid calcium carbide factory workshop. In the design process, the

6、main recycling section of annual output of 50000 tons of acetic acid production device in chemical process simulation software PRO/II using simulated, including oxidation tower material balance and heat balance and acetic acid recovery tower and dilute acid recovery tower and equipment calculation b

7、y hand, and the selection of attached heat exchanger. Acetic acid recovery tower and dilute acid recovery tower material balance and heat balance of PRO/II simulation. At the same time to design the process flow of recovery section, mapped the control points of process flow diagram, piping layout an

8、d equipment layout.Key words: Acetic acid; Process design; The process flow; PRO/II. recycling目錄第一篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2第 1 章 緒論21.1 指導(dǎo)思想21.2 設(shè)計(jì)的必要性21.3 車間布置與概況31.3.1 車間布置31.3.2 醋酸車間概況31.4 安全生產(chǎn)制度31.5 廠址的選擇41.5.1 廠址選擇地點(diǎn)41.5.2 廠區(qū)自然條件41.5.3 三廢的處理4第 2 章 工藝流程論證62.1 醋酸生產(chǎn)方法的論述62.2 乙醛氧化法制醋酸的基本原理62.3 原料、公用工程及產(chǎn)品規(guī)格62.3.1 原料

9、規(guī)格62.3.2 公用工程規(guī)格72.3.3 產(chǎn)品規(guī)格72.3.4 醋酸的主要用途72.4 工藝流程敘述8第 3 章 經(jīng)濟(jì)核算103.1 流動(dòng)資金估算103.2 成本估算103.2.1 制造成本103.2.2 期間費(fèi)用113.2.3 稅金和附加稅113.3 利潤(rùn)估算：12第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)12第 1 章 設(shè)備物料衡算131.1 氧化塔物料衡算131.1.1 工藝條件131.1.2 反應(yīng)計(jì)算141.1.3 循環(huán)錳計(jì)算161.1.4 尾氣及工業(yè)氮?dú)獾挠?jì)算171.1.5 氧化液的計(jì)算181.1.6 氧化塔物料衡算結(jié)果181.2 醋酸回收塔的物料衡算191.2.1 進(jìn)料量191.2.2 塔頂采出量191

10、.2.3 塔底采出量201.2.4 物料平衡表201.3 稀酸回收塔的物料衡算211.3.1 進(jìn)料量211.3.2 塔頂采出量211.3.3 塔底采出量211.3.4 物料平衡表22第 2 章 熱量衡算222.1 氧化塔熱量衡算232.1.1 物性數(shù)據(jù)232.1.2 已知數(shù)據(jù)232.1.3 計(jì)算過(guò)程242.2 醋酸回收塔熱量衡算272.3 稀酸回收塔熱量橫算27第 3 章 PRO/模擬283.1 Pro/II軟件介紹293.2 PRO/II模擬工藝流程303.3 模擬數(shù)據(jù)與工廠控制參數(shù)31第 4 章 塔設(shè)備的設(shè)計(jì)334.1 醋酸回收塔工藝設(shè)計(jì)334.1.1 塔徑的計(jì)算334.1.2 填料層高度

11、及塔高的計(jì)算344.1.3 填料塔壓降的計(jì)算354.1.4 液體分布器的計(jì)算354.1.5 動(dòng)能因子384.2 稀酸回收塔工藝設(shè)計(jì)384.2.1 填料選擇384.2.2 塔徑的計(jì)算384.2.3 填料層高度及塔高的計(jì)算394.2.4 填料塔壓降的計(jì)算404.2.5 液體分布器的計(jì)算404.2.6 動(dòng)能因子43第 5 章 換熱器的設(shè)計(jì)435.1 醋酸回收塔底再沸器工藝設(shè)計(jì)445.1.1 設(shè)計(jì)方案445.1.2 總傳熱系數(shù)445.1.3 傳熱面積455.1.4 換熱器的工藝結(jié)構(gòu)尺寸455.1.5 再沸器核算485.1.6 主要結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)果515.2 醋酸回收塔頂冷凝器工藝設(shè)計(jì)505.2.1 設(shè)計(jì)方

12、案515.2.2 總傳熱系數(shù)525.2.3 傳熱面積525.2.4 換熱器的工藝結(jié)構(gòu)尺寸535.2.5 冷凝器核算555.2.6 主要結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)果58結(jié)論59參 考 文 獻(xiàn)59前 言本設(shè)計(jì)是依據(jù)北京化工大學(xué)下達(dá)的任務(wù)書(shū)和模擬中國(guó)石油吉化電石廠醋酸裝置設(shè)計(jì)而成。在此，我要感謝指導(dǎo)教師楊祥民和同學(xué)們對(duì)我的大力支持。雖然經(jīng)過(guò)了三年的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，但是只是初步掌握工藝設(shè)計(jì)的一般程序和方法，綜合運(yùn)用能力有待進(jìn)一步提高。在今后的工作實(shí)踐中仍然希望得到老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，使自己分析、解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力得到提高。受時(shí)間，水平有限等因素影響，并且還是初次搞設(shè)計(jì)，因此，設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和存在的問(wèn)題是在所難免的，

13、敬請(qǐng)給予批評(píng)指正，使我在此基礎(chǔ)上得到更大的提高。第一篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章 緒論1.1 指導(dǎo)思想本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想主要包括：（1）生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)控制，機(jī)械化操作。（2）采用乙醛氧化生產(chǎn)技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過(guò)程安全。（3）對(duì)于易燃易爆場(chǎng)所，設(shè)計(jì)采用可靠的控制，報(bào)警消防設(shè)施。（4）廠房、車間、設(shè)備布置要嚴(yán)格按土建標(biāo)準(zhǔn)，以保證生產(chǎn)和正常進(jìn)行及操作人員的安全。（5）設(shè)計(jì)中按規(guī)定達(dá)到環(huán)保的要求，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)污水的排放要進(jìn)行處理，以保證環(huán)保要求。 1.2 設(shè)計(jì)的必要性醋酸是最重要的有機(jī)化工原料之一，主要用于合成醋酸乙烯、醋酸酯、醋酸鹽和氯代醋酸等產(chǎn)品，是合成纖維、膠粘劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料的重要原

14、料，也是優(yōu)良的有機(jī)溶劑，在塑料、橡膠、印刷、印染等行業(yè)中也有十分之泛的用途。近年來(lái)，由于PTA及醋酸下游產(chǎn)品的發(fā)展，已促使醋酸成為少數(shù)產(chǎn)能和需求量迅速增長(zhǎng)的少數(shù)幾個(gè)石化產(chǎn)品之一。目前，我國(guó)共有醋酸生產(chǎn)廠約50家，生產(chǎn)能力達(dá)到135萬(wàn)噸，約占世界的15%，產(chǎn)量約占世界的14.3%，達(dá)到97萬(wàn)噸左右。其中醋酸乙烯、聚乙烯醇等約占醋酸總消費(fèi)量的20%，對(duì)苯二甲酸約占18%，醋酸乙酯/醋酸丁酯，乙腈等占15%，染料占14%，醋酐占8%，醫(yī)藥占10%，其它占15%。中國(guó)醋酸工業(yè)的發(fā)展前景持樂(lè)觀態(tài)度。但是，目前裝置小而散和生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)不合理的狀況必須改變。目前世界上低壓甲醇羰基合成法已占總生產(chǎn)能力的70以

15、上，而我國(guó)醋酸的生產(chǎn)還是乙烯法、乙醇法、羰基化法“三分天下”，這已經(jīng)不能適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需要。因此，加快發(fā)展低壓甲醇羰基合成法工藝是當(dāng)務(wù)之急，首先，對(duì)現(xiàn)有的企業(yè)進(jìn)行改擴(kuò)建，使其生產(chǎn)能力至少達(dá)到20萬(wàn)噸-30萬(wàn)噸以上。同時(shí)在有條件的地區(qū)，再新建1-2套30-50萬(wàn)噸的生產(chǎn)裝置，使我國(guó)低壓甲醇羰基合成工藝的比例至少提高到60%，這樣才能不斷提高我國(guó)醋酸在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，才也可能滿足國(guó)內(nèi)醋酸及其下游衍生物市場(chǎng)發(fā)展的需要。本設(shè)計(jì)主要基于吉化電石廠醋酸車間的生產(chǎn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套年產(chǎn)9萬(wàn)噸的醋酸生產(chǎn)裝置。1.3 車間布置與概況1.3.1 車間布置本設(shè)計(jì)的設(shè)備布置，既滿足了生產(chǎn)實(shí)際需要，又考慮了設(shè)備的

16、安裝、檢修方便，節(jié)約空地。布置設(shè)備時(shí)，注意遠(yuǎn)近相結(jié)合。既緊湊又要符合生產(chǎn)工藝和安裝要求，生產(chǎn)裝置界區(qū)根據(jù)工藝流程和安全的需要，盡可能縮短裝卸物料線。本著滿足工藝條件的原則，首先確定關(guān)鍵設(shè)備的位置，其他設(shè)備則盡可能在主要設(shè)備四周，以便于操作、檢修和配管。在廠房的四面，從一樓至二樓配有走梯。閥門、儀表等部件距地面較近，以利于手工操作和檢修。界區(qū)明確，工藝流程通暢，安全合理。1.3.2 醋酸車間概況本車間的年工作日是300天，即7200h，大修30天，其余為小修或其它原因。本車間采用連續(xù)生產(chǎn)操作，工作制度采用四班倒制，連續(xù)三班操作，每班定員6人其中有一班負(fù)責(zé)車間維修及衛(wèi)生等工作。車間平面為生產(chǎn)區(qū)，包

17、括工段、控制室及辦公生活區(qū)。表1-1 車間定員時(shí)間職務(wù)人數(shù)職務(wù)人數(shù)8 點(diǎn)16點(diǎn)班長(zhǎng)1書(shū)記116點(diǎn)24點(diǎn)操作工4安全員10點(diǎn)8點(diǎn)儀表工2工段長(zhǎng)1另一班休息分析工2采購(gòu)員1包裝工4材料員1核算員1技術(shù)員21.4 安全生產(chǎn)制度1.嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，特別是氧化塔的操作，在氧化過(guò)程中生成過(guò)氧醛酸，不僅在90100 oC時(shí)能突然分解爆炸，即便在低壓時(shí)，也會(huì)因過(guò)多的積累而引起爆炸，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常分析氧化液中醋酸錳的含量0.080.12%，當(dāng)過(guò)氧醋酸含量過(guò)高時(shí)，應(yīng)立即采取措施。同時(shí)萬(wàn)一儀表失靈，氣相溫度一旦超過(guò)液相溫度10oC以上或氣相溫度突然急劇上升，應(yīng)立即關(guān)閉氧氣。否則可能發(fā)生爆炸。2.氧化塔所用的檢測(cè)

18、儀表需經(jīng)常檢查，防要爆膜耐壓不超過(guò)3kg/cm2（表壓），需要做爆破預(yù)檢，爆破膜需定期更換，一般使用不能超過(guò)半年。3.裝置同裝置周圍嚴(yán)禁吸煙，不準(zhǔn)穿帶釘鞋，不準(zhǔn)使用有色金屬打擊管道，避免設(shè)備產(chǎn)生火花造成爆炸。4.本裝置中除了生產(chǎn)需要的原料外，不準(zhǔn)堆放其他易燃易爆物品。任何情況下必須保持安全通道的暢通。5.如果裝置中任何設(shè)備或管道發(fā)生泄露，應(yīng)立即報(bào)告執(zhí)班負(fù)責(zé)人，并采取相應(yīng)的措施解決。6.定期檢查安全閥，不得變動(dòng)規(guī)定的使用壓力。7.乙醛管道避免同蒸汽管道一起鋪設(shè)，以防乙醛自燃而發(fā)生火災(zāi)。8.對(duì)較高設(shè)備應(yīng)考慮避雷措施，以免發(fā)生雷擊火災(zāi)，各設(shè)備管道及設(shè)備（室外）考慮接地防止靜電。1.5 廠址的選擇1.

19、5.1 廠址選擇地點(diǎn)本車間應(yīng)建于吉林市江北化工區(qū)，地處松花江畔，水源充足，水質(zhì)優(yōu)良。同時(shí)有鐵路與全國(guó)各地相連，交通便利。而且這里是全國(guó)最大的化工生產(chǎn)基地，原料充足，便利。附近有動(dòng)力廠、電廠，所需動(dòng)力、蒸汽供應(yīng)方便、經(jīng)濟(jì)合理，特別是化工區(qū)地處吉林市的東北部，而該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂?、西北風(fēng)，對(duì)市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無(wú)影響。下游還有污水處理廠，能將工業(yè)、生活污水進(jìn)行有效的處理。因此，該處建廠，地址最佳。1.5.2 廠區(qū)自然條件吉林市地處東北腹地長(zhǎng)白山脈，向松嫩平原過(guò)渡地帶的松花江畔，三面臨水、四周環(huán)山。氣候類型屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。春季少雨干燥，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽多晴?/p>

20、冬季漫長(zhǎng)而寒冷。交通便利。1.5.3 三廢的處理醋酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的三廢：廢水，廢渣，廢氣。廢渣主要是粘稠的高廢物。廢氣為氧化塔廢氣。副產(chǎn)品有醋酸甲酯和稀醋酸。三廢處理情況見(jiàn)下表：表1-2 三廢處理情況表名稱排除地點(diǎn)成分排除量處理方式 廢渣蒸發(fā)器醋酸80.15%200t/a用清水和蒸餾水清洗蒸發(fā)器各三次,回收稀醋酸后用大量水清洗然后排入污水處理廠高沸物19.76%醋酸錳0.09%廢氣氧化尾氣吸收塔氧氣1.33%900m3/h經(jīng)旋風(fēng)分離器，冷凝器水洗塔分離，冷凝分離洗滌后排入大氣二氧化碳42.4%氮?dú)?5.77%有機(jī)物0.5%廢水沖地水、檢修清洗水醋酸0.5%9000t/次不定期排放第二章 工藝流程

21、論證2.1 醋酸生產(chǎn)方法的論述目前世界上生產(chǎn)醋酸的工業(yè)化方法約有六種：亞丁烷法，輕油氧化法，甲醇法，乙烯法，酒精法，電石法。1）乙烯法：乙烯法制醋酸國(guó)內(nèi)有4套裝置，生產(chǎn)能力為24.5萬(wàn)噸/年，占醋酸的生產(chǎn)能力的60%，乙烯收率和轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%，這是其最大的優(yōu)點(diǎn)。2）丁烷或輕油氧化法：該方法轉(zhuǎn)化率低，選者性差，生成的副產(chǎn)物較多。3）甲醇羰基化法。該方法采用了活性高、選擇性好的銠系催化劑，它一方面可以節(jié)約設(shè)備投資，另一方面促進(jìn)原料利用率的提高，減少了用于回收副產(chǎn)物的設(shè)備投資，提高了它的工藝的經(jīng)濟(jì)性。另外，該法的反應(yīng)系統(tǒng)和精制系統(tǒng)呈一體，可以采用電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)巧妙的進(jìn)行工藝控制，實(shí)現(xiàn)操作條件的

22、最優(yōu)化。2.2 乙醛氧化法制醋酸的基本原理乙醛很容易被氧化，即使在常溫下，如果吸收空氣中的氧氣也能被氧化成醋酸。工業(yè)生產(chǎn)醋酸以醋酸錳為催化劑，方程式如下： 該反應(yīng)的產(chǎn)物較為復(fù)雜，除了醋酸以外，還可生成一定量醇、醛、酮和二氧化碳等。工業(yè)上為了得到高純度的醋酸，應(yīng)選擇合適的工藝流程。2.3 原料、公用工程及產(chǎn)品規(guī)格2.3.1 原料規(guī)格原料規(guī)格見(jiàn)下表：表2-1 原材料規(guī)格覽表No名稱指標(biāo)名稱指標(biāo)%備注1乙醛乙醛含量99.70吉Q/JH2012-87A裝置HG/T2034-912氧氣氧含量99.03醋酸錳醋酸錳97.0硫酸根0.02氯離子0.01水不溶物0.01硫離子0.302.3.2 公用工程規(guī)格公

23、用工程規(guī)格見(jiàn)下表：表2-2 公用工程規(guī)格覽表No名稱指標(biāo)名稱指標(biāo)備注1工業(yè)水入口溫度15 oC溫度為年平均值入口壓力0.60 mpa2蒸汽入口壓力0.60 mpa3電電壓220/380V4氮?dú)庋?.5%5儀表壓縮空氣入口壓力0.50 mpa6消防水溫度15 oC溫度為年平均值壓力0.60 mpa2.3.3 產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)下表：表2-3產(chǎn)品規(guī)格覽表No指 標(biāo) 名 稱優(yōu)等品一等品合格品分 析 方 法1外觀鉑鈷色號(hào)102030比色法2乙酸含量99.899.098.0中和法3水分含量0.15卡爾·費(fèi)休法4甲酸含量0.060.150.35次溴酸鈉法5乙醛含量0.050.050.10無(wú)水亞硫

24、酸氫鈉法6蒸發(fā)殘?jiān)?.010.020.03重量法7鐵含量0.000040.00020.0004比色法8高錳酸鉀氧化值分305比色法允許鋁制包裝桶所產(chǎn)生的混濁2.3.4 醋酸的主要用途1. 制醋酸乙炔醋酸乙炔是聚乙烯醇、纖維的主要原料；它可以作為膠乳、滌料、織物整理劑、膠粘劑的原料，生產(chǎn)醋酸乙烯是目前醋酸的最大用途之一。2. 制醋酸纖維素生產(chǎn)醋酸酐，自加工成醋酸纖維是醋酸的第二大用途。醋酸和醋酸纖維素被廣泛的應(yīng)用于制造塑料、人造絲、噴漆、照相底片、透明紙、染料及醫(yī)藥等。3. 制醋酸酯類溶劑醋酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯和戊酯被大量用于工業(yè)溶劑。多用于噴漆、增塑劑、制藥和香料等。4. 制取氯醋酸和醋酸

25、鹽一氯醋酸是制造除草劑2，4D等的原料。醋酸鈉是制除草劑、織物、染料、照相底片的中和劑和媒染劑。5. 作織物整理劑醋酸可以作為尼龍、丙烯纖維、織物的整理劑，是生產(chǎn)染料、滌料的重要中間體。6. 用于制藥醋酸在醫(yī)藥工業(yè)方面可用制維生素B1煙酸、乙酰胺、阿司匹林、黃連素、甲基硫氧嘧啶、磺胺硫脲和磺胺甲基嘧啶等重要原料。7. 制取乙?；衔锎姿峥梢陨梢阴Ｂ?、乙酰胺、二甲基乙酰胺和乙酰苯胺等。2.4 工藝流程敘述從脫低塔T0101塔頂脫除的低沸物氣體，進(jìn)入醋酸回收塔T0301中。經(jīng)蒸餾，從塔底得到濃度85%的醋酸，經(jīng)液位控制，流量調(diào)節(jié)后，連續(xù)流入高沸物蒸發(fā)器內(nèi)，重新蒸餾。T0301塔底溫度TI0305

26、由再沸器E0301遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥FRC0302調(diào)節(jié)蒸汽流量控制在115120。液位LIC0301控制在儀表刻度的4060%。壓力控制在540 KPa，由PI0303記錄。T0301塔頂溫度由TRC0301、FRC0301加水串級(jí)調(diào)節(jié)，溫度控制在95102，壓力PI0301控制在015KPa。塔頂未凝之乙醛、醋酸甲酯、水及醋酸混合蒸汽，經(jīng)稀酸冷凝器E0305冷凝，液相流入稀酸回收塔T0302中，未凝之氣體連續(xù)進(jìn)入稀酸回收塔T0302頂部。通過(guò)稀酸回收塔T0302的分餾，從塔底得到總酸濃度35%的稀醋酸、甲酸和水的混合物，經(jīng)流量調(diào)節(jié)LIC0302調(diào)節(jié)控制，進(jìn)入包裝工序稀酸貯罐V0301內(nèi)。塔底溫

27、度由TI0310指示由加熱蒸汽量FRC0304調(diào)節(jié)，控制在8090。液位LIC0302控制在儀表刻度的5060%，壓力PI0307控制在540 KPa。稀酸回收塔T0302塔頂溫度由FRC0303、TRC0303加水串級(jí)調(diào)節(jié)控制在3545，頂壓PI0305控制在015 KPa。塔頂餾出之乙醛、醋酸甲酯等混合蒸汽進(jìn)入醛酯冷凝器136，經(jīng)冷凝，液相連續(xù)進(jìn)入醛酯回收塔T0303中。通過(guò)醛酯回收塔T0303的分餾，從塔底得到濃度80%的混合甲酯，經(jīng)液面控制，流量調(diào)節(jié)，進(jìn)入包裝工序V0303儲(chǔ)罐內(nèi)。塔底溫度TI0314由加熱蒸汽FRC0306調(diào)節(jié)控制在4555，壓力PI0311控制在010KPa。塔底液

28、位LIC0303控制在儀表刻度的5060。醛酯回收塔T0303塔頂溫度由FRC0305、TRC0305加水串級(jí)調(diào)節(jié)控制在1921，塔頂壓力為常壓。從塔頂餾出之乙醛含量85%的乙醛蒸汽，經(jīng)乙醛尾凝器E0304冷凝，冷凝液流入乙醛中間槽V0302中，經(jīng)分析合格后用氮?dú)鈮旱揭胰┘恿瞎?1中， 未凝氣體經(jīng)回收乙醛放空緩沖罐放入大氣。第三章 經(jīng)濟(jì)核算3.1 流動(dòng)資金估算醋酸的出廠價(jià)格為3600元/噸，（2010.12.11 東北地區(qū)吉化出廠報(bào)價(jià)）醋酸的年銷售收入萬(wàn)元我國(guó)化工行業(yè)的銷售收入流動(dòng)資金率一般較國(guó)外較高，所以，取銷售收入流動(dòng)資金率為20%，則：流動(dòng)資金額=銷售收入資金率×年銷售收入取流

29、動(dòng)資金年利率為5.58%，則：流動(dòng)資金年利息 3.2 成本估算3.2.1 制造成本（1）原材料費(fèi) ，取原料乙醛（99.5%）的消耗定額為5634.596kg/h；氧氣（99.0%）的消耗定額為2386.528kg/h；氮?dú)猓?9%）的消耗定額為595.184kg/h，已知原料乙醛單價(jià)為：4590元/t；氧氣單價(jià)為：0.45元/m3；氮?dú)鈫蝺r(jià)為：0.28元/m3，則：原材料費(fèi)為（2）燃料及動(dòng)力費(fèi) 取工業(yè)水（30.60MPa）的消耗定額為75t/t；電（380V）的消耗定額為16kwh/t；蒸汽的消耗定額為（0.6 MPa）：2t/t。已知：工業(yè)水單價(jià)：0.25元/t，電單價(jià)：0.65元/度，蒸汽

30、單價(jià)：1800元/t所以，燃料及動(dòng)力費(fèi)（3）直接工資 ，取生產(chǎn)工人工資為3.5萬(wàn)元/年則（4）其他直接支出費(fèi)用按直接工資費(fèi)用的12%計(jì)算，則：（5）制造費(fèi)用 則：制造成本=原材料費(fèi)+燃料及動(dòng)力費(fèi)+直接工資+制造費(fèi)用3.2.2 期間費(fèi)用（1）管理費(fèi)用取制造成本6%，即： （2）財(cái)務(wù)費(fèi)用取流動(dòng)資金利息2倍，即（3）銷售費(fèi)銷售費(fèi)=銷售收入×2%=18000×2%=360萬(wàn)元總成本費(fèi)用：總成本費(fèi)=制造成本+期間費(fèi)用期間費(fèi)用=管理費(fèi)+財(cái)務(wù)費(fèi)用+ 銷售費(fèi) =179+401.76+360=940.76萬(wàn)元?jiǎng)t：總成本費(fèi)用=2984.44+940.76=3949.61萬(wàn)元3.2.3 稅金和附

31、加稅1、增值稅=銷項(xiàng)稅額-進(jìn)項(xiàng)稅額增值稅額 =銷項(xiàng)稅額-進(jìn)項(xiàng)稅額=2615.38-0.28=2615.10萬(wàn)元2、城鄉(xiāng)維護(hù)建設(shè)稅城鄉(xiāng)維護(hù)建設(shè)稅=增值稅額×城建稅率=2615.66×7%=183.10萬(wàn)元 3、教育費(fèi)附加教育費(fèi)附加=增值稅額×3%=2615.66×3%=78.47萬(wàn)元 4、消費(fèi)稅取銷售收入的17%為：18000×17%=3060萬(wàn)元?jiǎng)t：銷售稅金及附加稅=2615.10+183.10+78.47+3060=5937.23萬(wàn)元3.3 利潤(rùn)估算年利潤(rùn)總額年銷售收入年成本估算年期間費(fèi)用年銷售稅金及附加稅 180002984.443946.

32、615937.235128.72萬(wàn)元第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)第一章 設(shè)備物料衡算1.1 氧化塔物料衡算1.1.1 工藝條件乙醛和氧氣反應(yīng)生成醋酸各反應(yīng)方程式以及乙醛分配率如下：A 94.7%B 0.25%C 0.45%D 3.6%E 1.0%已知原料組成見(jiàn)表1-1。表1-1 原料組成產(chǎn)物分類組成工業(yè)乙醛乙醛99.50%丁烯酸0.04%水0.40%三聚乙醛0.10%工業(yè)氧氣氧氣99%氮?dú)?.00%工業(yè)氮?dú)獾獨(dú)?9%氧氣1.00%工業(yè)乙酸乙酸97%水1.02%甲酸0.27%醋酸錳1.19%循環(huán)錳催化劑中醋酸錳含量占1.19%，催化劑醋酸錳量占1000kg乙醛的0.36%表1-2 產(chǎn)物組成產(chǎn)物分類組成氧化

33、塔尾氣（mol%）乙醛氮?dú)庋鯕馀c二氧化碳0.45%66.55%33%成品組成（wt%）醋酸甲酸 水乙醛99.9%0.02% 0.08%0.01%表1-3 物質(zhì)分子的量物質(zhì)名稱分子量物質(zhì)名稱分子量604474467086146132173氧化塔T0104進(jìn)料及排料情況：圖1-1氧化塔物料衡算1.1.2 反應(yīng)計(jì)算醋酸產(chǎn)量：5萬(wàn)噸/年，一年按300天計(jì)， 每天24小時(shí) ，共7200小時(shí)1、每小時(shí)醋酸的產(chǎn)量： 2、醋酸的純度為99.5%，則每小時(shí)純醋酸的產(chǎn)量：3、醋酸精制過(guò)程中損失3.6%，所以純醋酸的實(shí)際生產(chǎn)量： 4、乙醛用量計(jì)算：以100工業(yè)乙醛進(jìn)料為基準(zhǔn)進(jìn)行氧化塔的物料衡算：工業(yè)乙醛純度為99.

34、5%，則純乙醛的量為：10099.5%=99.5乙醛的轉(zhuǎn)化率為99.3%，則轉(zhuǎn)化的乙醛為：99.599.3%=98.804則未轉(zhuǎn)化的乙醛量：5、生成醋酸總量：主反應(yīng) 94.7% 副反應(yīng) 1 0.25% 2 0.45% 3 3.6% 4 1.0% 生成醋酸總量為則： 得乙醛進(jìn)料量： 比例因子：6、已知乙醛純度99.5%，乙醛轉(zhuǎn)化率99.3%未反應(yīng)的乙醛： 7、氧化塔：實(shí)際參加反應(yīng)的的量= 生成的量生成的量生成的量生成的量生成的量生成的量生生成物總量(不包含)消耗總量已知氧氣純度99%，利用率99 % ,則消耗工業(yè)氧氣摩爾總量: 未反應(yīng)的氧氣量：氧氣中夾帶的氮?dú)獾牧浚汗I(yè)氧氣量：8工業(yè)各物質(zhì)的量及

35、組成見(jiàn)下表表 1-4 原料乙醛中各物質(zhì)的量的組成物質(zhì)名稱物質(zhì)的量的百分含量實(shí)際物質(zhì)的量乙醛99.5%水0.36%聚甲醛0.1%丁烯酸0.04%1.1.3 循環(huán)錳計(jì)算已知催化劑中醋酸錳含量占1.19%，催化劑中醋酸錳量占1000kg乙醛的0.36%，設(shè)的量為m ,則 ，得 循環(huán)錳量根據(jù)循環(huán)錳的組成分別求出各組分的量表1-5循環(huán)錳溶液量成 分質(zhì)量數(shù)kg/h摩爾數(shù)kmol/h質(zhì)量分率%摩爾分率%醋酸1645.1727.429795.57水17.300.961.023.347甲酸4.580.0990.270.354丁烯酸2.540.040.150.139亞乙基二醋酸酯2.880.01970.170.0

36、69醋酸錳20.180.121.190.418三聚乙醛3.390.0250.20.087總計(jì)1696.0528.68371001001.1.4 尾氣及工業(yè)氮?dú)獾挠?jì)算設(shè)計(jì)尾氣中二氧化碳摩爾分率為28.2%，設(shè)尾氣總量，則： 得： 則尾氣中各物質(zhì)含量：表1-6尾氣各組分含量物質(zhì)摩爾分率%摩爾數(shù)kmol/h質(zhì)量數(shù)kg/h質(zhì)量分率%氮?dú)?2.60 21.790 610.12 52.92 氧氣7.20 2.506 80.192 6.96 乙醛2.00 0.69630.6242.66 二氧化碳28.20 9.816 431.90437.46 總計(jì)100.00 34.8091152.84 100.00 尾氣

37、計(jì)算尾氣中總氮?dú)鉃?10.12kg/h工業(yè)氮?dú)庵屑兊獨(dú)鉃?610.12-20.888=589.232kg/h中氮?dú)饧兌葹?9%，需工業(yè)氮?dú)獾獨(dú)鈳氲难鯕饬?.1.5 氧化液的計(jì)算氧化液中各物質(zhì)的量=反應(yīng)生成的量+循環(huán)錳帶入的量醋酸質(zhì)量=反應(yīng)生成的量+催化劑帶入的量： 水質(zhì)量=催化劑帶入量+工業(yè)乙醛帶入量+反應(yīng)生成的量：乙醛質(zhì)量(液相)= 乙酸甲酯質(zhì)量=亞乙基二醋酸酯質(zhì)量=反應(yīng)生成的量+催化劑帶入的量：甲酸質(zhì)量=反應(yīng)生成的量+催化劑帶入的量： 三聚乙醛質(zhì)量=催化劑帶入量+工業(yè)乙醛帶入量： 丁烯酸質(zhì)量=催化劑帶入量+工業(yè)乙醛帶入量：醋酸錳質(zhì)量=各物質(zhì)的量見(jiàn)下表：表1-7氧化液組成物質(zhì)質(zhì)量(kg/h

38、)質(zhì)量分率（%）摩爾數(shù)(kmol/h)摩爾分率（%）醋酸8885.0796.307152.65391.812乙醛8.80.2800.6250.364乙酸甲酯21.0160.2280.2230.176水204.1762.21211.5657.028亞乙基二醋酸酯18.210.1980.1230.077甲酸23.9920.2600.5260.323三聚乙醛20.2860.2200.1180.095丁烯酸6.9260.0760.0650.050醋酸錳20.1830.2200.1270.073總計(jì)9208.659100154.2091001.1.6 氧化塔物料衡算結(jié)果表1-8氧化塔物料衡算結(jié)果物質(zhì)名稱

39、質(zhì)量數(shù)(kg/h)總計(jì)進(jìn)塔工業(yè)氧氣2383.55510359.385工業(yè)氮?dú)?95.184工業(yè)乙醛5684.596循環(huán)錳1696.05出塔尾氣1152.8410361.499氧化液9208.659M進(jìn)M出，所以物料守恒。1.2 醋酸回收塔的物料衡算醋酸回收塔通過(guò)PRO/II軟件的模擬計(jì)算則：1.2.1 進(jìn)料量醋酸=4.958660=297.516kg/h水 =2.081218=37.4706kg/h甲酸=0.3273 46=15.0588kg/h乙醛=0.148444=6.5296kg/h甲乙基醋酸酯=0.3545146=51.757kg/h1.2.2 塔頂采出量水 =1.735218=31.

40、2336kg/h甲酸=0.317546=14.605kg/h乙醛=0.148444=6.5296kg/h甲乙基醋酸酯=0.3545146=51.757kg/h1.2.3 塔底采出量醋酸：4.559760=1427.7kg/h水 :0.346518=52.3818kg/h甲酸：46=0.4523kg/h乙醛：44=0.1796kg/h甲乙基醋酸酯：146=1.121864kg/h1.2.3 物料平衡表表1-9 T0201物料平衡表1.3 稀酸回收塔的物料衡算1.3.1 進(jìn)料量稀酸回收塔的進(jìn)料=醋酸回收塔塔頂出料水 :1.735218=31.2336kg/h甲酸：0.317546=14.605kg

41、/h乙醛：0.148444=6.5296kg/h甲乙基醋酸酯：0.3545146=51.757kg/h1.3.2 塔頂采出量乙醛：0.148444=6.5296kg/h甲乙基醋酸酯：0.3521146=51.4066kg/h 1.3.3 塔底采出量水 :1.735118=41.2318kg/h甲酸：0.317546=24.605kg/h甲乙基醋酸酯：2.4538146=0.3583kg/h1.3.4 物料平衡表表1-10 T0201物料平衡表第二章 熱量衡算2.1 氧化塔熱量衡算2.1.1 物性數(shù)據(jù)表2-1物性數(shù)據(jù)名稱狀態(tài)cH(298K)kcal/kg分子Cp(kcal/kmol·k

42、)Cp(kcal/kmol·k)a1000bCH3CHOl-28050012.5027.4820.55CH3COOHl-20830013.1055.0029.50HCOOHl-6450023.67-23.67CH3COOCH3l-42780021.2046.5434.63(CH3CHO)3l47.14103.7078.00CH3CH=CHCOOHl-47780024.5049.0043.00CH3CH(0C0CH3)2l-69800052.50105.0083.80Mn(CH3C00)237.2281.9561.60H2Og017.966-17.996CO2g06.858.5338.

43、874O2g06.1483.1027.017N2g06.5241.2506.8962.1.2 已知數(shù)據(jù)圖2-1氧化塔熱量情況 表2-2Q1-氧氣帶入熱（20 ）Q6-反應(yīng)熱（80）Q2-進(jìn)料氮?dú)鈳霟幔?0）Q7-尾氣帶走熱（55）Q3-進(jìn)料乙醛帶入熱（20）Q8 -氧化液帶走熱（70）Q4-循環(huán)錳帶入熱（40）Q9-熱損失0.01×（Q3+Q6）Q5-回收乙醛帶入熱（25）Q10-循環(huán)水帶走熱冷卻水進(jìn)口溫度15，出口60以0為溫度基準(zhǔn)2.1.3 計(jì)算過(guò)程 (1)Q: O帶入熱(20)通入量74.579kmol/h,Cp(O2)=7.017 kcal/kmol·k (2)

44、Q2: N2帶入熱(20)N2通入量21.044kmol/h,Cp(N2)=6.896kcal/kmol·k (3) Q3: CH3CHO帶入熱(20)CH3CHO通入量128.059kmol/h,Cp(CH3CHO)=20.55kcal/kmol·k (4) Q4: 循環(huán)錳帶入熱(40)各組分熱量=摩爾數(shù)×Cp表2-2 循環(huán)錳帶入熱成 分質(zhì)量數(shù)kg/h摩爾數(shù)kmol/hCp(kcal/kmol·k)熱量kcal/h醋酸1645.1727.4229.50 32355.6 水17.300.9617.996691.0464 甲酸4.580.09923.67

45、93.7332 丁烯酸2.540.0443.00 68.8 亞乙基二醋酸酯2.880.019783.80 66.0344 醋酸錳20.180.1261.60 295.68 三聚乙醛3.390.02578.00 78.00 總計(jì)1696.0528.683733648.894 (5) Q5: 回收乙醛帶入熱，可以忽略不計(jì)， (6) Q6: 反應(yīng)熱(80) 則：主、副反應(yīng)所放出總熱量 (7) Q7: 尾氣帶走熱(55)表2-4尾氣帶走熱量物質(zhì)質(zhì)量數(shù)kg/h摩爾數(shù)kmol/hCpkcal/kmol·K熱量kcal/h氮?dú)?10.1221.7906.8968264.511 氧氣80.1922.

46、5067.017967.153 二氧化碳431.9049.8168.8744790.895 乙醛30.6240.69620.55786.654 總計(jì)1152.8434.80914809.213 乙醛汽化潛熱為5944kcal/kg分子所以 (8) Q8: 氧化液帶走熱(70)氧化液中醋酸占絕大部分，其他組分帶走熱量可以忽略不計(jì)，則 (9) Q: 熱損失由熱量守恒即：10466.417+2902.388+52632.249+33648.894+21555160.13 =18946.237+305794.493+216077.924得：循環(huán)水用量注：正負(fù)號(hào)只代表吸熱還是放熱，不代表大小。2.2 醋

47、酸回收塔熱量衡算由Pro/模擬及計(jì)算響應(yīng)數(shù)據(jù)得：表2-5 醋酸回收塔熱量衡算名稱熱量 MkJ/h總計(jì) MkJ/h進(jìn)塔S20.468塔釜熱負(fù)荷出塔S60.4679S7塔頂熱負(fù)荷-0.0614.，所以醋酸回收塔熱量守恒。2.3 稀酸回收塔熱量橫算由Pro/模擬及計(jì)算響應(yīng)數(shù)據(jù)得：表2-6 稀酸回收塔熱量衡算名稱熱量 MkJ/h總計(jì) MkJ/h進(jìn)塔S80.00270.0385塔釜熱負(fù)荷0.0358出塔S90.00250.0385S100.0003塔頂熱負(fù)荷-0.0357，所以醋酸回收塔熱量守恒。第三章 PRO/模擬3.1 Pro/II軟件介紹PROII是一個(gè)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛的工藝模擬軟件，在WIN

48、DOWS95、98以及NT上運(yùn)行。PROII功能強(qiáng)大，除了具備上述軟件具有的功能之外，它的模擬特征被世界上許多工藝工程師所熟知，結(jié)合PROVISION 窗口界面，能夠很容易地建立和模擬包括精餾塔、壓縮機(jī)、反應(yīng)器、換熱器、混合器等工藝裝置在內(nèi)的工藝流程。容易操作，便于學(xué)習(xí)與應(yīng)用。應(yīng)用流程：1、建立一個(gè)新的流程：從 File 菜單中選擇 new 選項(xiàng)，從浮動(dòng) PFD 圖板中選取工藝裝置、物流線等，用于設(shè)計(jì)流程圖可以一步一步地在 PFD上選取處理單元、物流線等，建立一個(gè)工藝流程圖。2、在圖中畫出物流線：浮動(dòng) PFD 圖板可以用鼠標(biāo)點(diǎn)住面板頂部，移動(dòng)到屏幕的任何位置。在浮動(dòng) PFD 圖板上單擊 Str

49、eam 按鈕，就能夠在流程圖上加上物流線。只要選擇了 Stream，所有單元圖上可能的出口部分都將出現(xiàn)。出口部分為紅色顯示，被連接后變?yōu)榫G色。加物流線時(shí)裝置出口或外部引入物流連續(xù)上述操作，直到圖上的所有物流線都連上為止。再次單擊 Stream 或按 ESC 鍵取消 S。3、定義組份表：在屏幕頂部的 Input 菜單中，單擊 Component select 選項(xiàng)這時(shí)可以輸入一個(gè)組份。單擊 ADD 或回車，將組份 NITROGEN 移入 List of Selected Component。4、定義一個(gè)熱力學(xué)方法：在工具條上單擊圖標(biāo)，可以在普通熱力學(xué)方法、歸納相關(guān)系數(shù)、液體活性方法、特殊包、狀態(tài)法方程表中進(jìn)行選擇?；蛘咴谄聊豁敳繂螕?Input，在菜單中選擇單擊 Thermodynamic data 選項(xiàng)。PROII 允許指定預(yù)定的熱力學(xué)計(jì)算方法系統(tǒng)。5、指定工藝裝置和物流數(shù)據(jù)：需要輸入每一個(gè)工藝裝置或物流所需數(shù)據(jù)時(shí)，可以對(duì)其雙擊，出現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸