年產(chǎn)7000噸醋酸酐吸收工序工藝設(shè)計(jì)—課程設(shè)計(jì)(可編輯)

1、年產(chǎn) 7000 噸醋酸酐吸收工序工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)制藥工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目:年產(chǎn) 7000 噸醋酸酐吸收工序工藝設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:1、物料衡算;2、熱量衡算;3、典型設(shè)備的工藝計(jì)算以及選型;4、管道及儀表流程圖PID 圖 ,1 張 ;5、設(shè)計(jì)說明書。三、生產(chǎn)條件（包括年操作日、生產(chǎn)方式及其它限制性條件）1、連續(xù)生產(chǎn), 四個(gè)班組三班倒;2、年操作日為333日 ,8000 h;3、醋酐精制采用連續(xù)精餾, 選用浮閥塔。四、設(shè)計(jì)中主要參考資料（ 包括參考書、資料、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等）1、中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（ 上、下冊(cè) ）（ 第三版 ）. 化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

2、2、 時(shí)鈞 , 汪家鼎 , 余國琮 , 陳敏恒編 . 化學(xué)工程手冊(cè)（第二版 ）. 化學(xué)工業(yè)出版社,1996.3、馬沛生編著. 石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)（ 第一版 ）. 化學(xué)工業(yè)出版社 ,1993.4、 黃路 , 王保國編 . 化工設(shè)計(jì)（第一版 ）. 化學(xué)工業(yè)出版社,2001.5、王志祥. 制藥工程學(xué). 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社,20086、 化工部化工工藝配管設(shè)計(jì)技術(shù)中心站. 化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定（HG 20519-92）. 化工部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心,1993.五、進(jìn)度安排序號(hào) 教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配1 講解工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容, 下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書第 1 日2 確定設(shè)計(jì)方案第 2 日3 查閱文獻(xiàn)

3、 , 收集有關(guān)數(shù)據(jù)第 3 日4 工藝計(jì)算第 48日5 繪制工藝圖紙第 912 日6 編制設(shè)計(jì)說明書第 13 日七 設(shè)計(jì)考核及評(píng)定成績(jī)第 14 日合計(jì) 14 日六、本設(shè)計(jì)必須完成的任務(wù):1、查閱文獻(xiàn)和搜集資料;2、工藝流程說明及論述;3、工藝計(jì)算;4、撰寫設(shè)計(jì)說明書;5、繪制圖紙（ 執(zhí)行HG 20519-92標(biāo)準(zhǔn) ）。七、設(shè)計(jì)時(shí)間: 4 月 26 日到 5 月 4 日八、備注:本任務(wù)書一式三份, 學(xué)院、教師、學(xué)生各執(zhí)一份學(xué)生須將此任務(wù)書裝訂在課程設(shè)計(jì)材料中。化學(xué)化工學(xué)院指導(dǎo)教師:系 （室 ）主任 : 學(xué)院院長(zhǎng) :目錄1 緒論 62 物料衡算62.1 總則 72.2 物料衡算72.2.1 精餾工序

4、物料衡算62.2.2 吸收工序物料衡算92.3 附圖 1 123 熱量衡算153 . 第二吸收塔的熱量衡算164 .2 第一吸收塔的熱量衡算.194 設(shè)備的工藝計(jì)算及選型214.1 第一吸收塔214.2 第一吸收塔冷卻234.3 第一吸收塔吸收液輸送泵25參考文獻(xiàn)29致 謝 30設(shè)計(jì)圖311 緒論醋酸酐 , 又名乙酸酐, 無色透明的液體, 有強(qiáng)烈乙酸氣味。易溶于有機(jī)溶劑, 有機(jī)合成中常用來乙酰化試劑或失水劑。乙酐用于制造纖維素乙酸酯, 乙酸塑料, 不燃性電影膠片; 在醫(yī)藥工業(yè)中用于制造合霉素, 痢特靈 , 地巴唑 , 咖啡因和阿絲匹林, 磺胺藥物等；在染料工業(yè)中主要用于生產(chǎn)分散深藍(lán)HCL,分散

5、大紅S-SWEL分散黃棕S-2REL等；在香料工業(yè)中用于生產(chǎn)香豆素，乙酸龍腦酯 , 葵子麝香, 乙酸柏木酯, 乙酸松香酯, 乙酸苯乙酯, 乙酸香葉酯等;由乙酐制造的過氧化乙酰, 是聚合反應(yīng)的引發(fā)劑和漂白劑。不過 , 吸入乙酸酐后對(duì)呼吸道有刺激作用, 引起咳嗽、胸痛、呼吸困難。蒸氣對(duì)眼有刺激性。眼和皮膚直接接觸液體可致灼傷?？诜苽谇缓拖? 出現(xiàn)腹痛、惡心、嘔吐和休克等。慢性影響:受該品蒸氣慢性作用的工人, 可有結(jié)膜炎、畏光、上呼吸道刺激等。同時(shí)它還可引起水體污染, 灼傷人的皮膚。所以 , 一旦皮膚接觸了乙酸酐 , 需要用大量流動(dòng)清水沖洗至少15 分鐘并及時(shí)就醫(yī)。物料衡算5.1 總則生產(chǎn)能

6、力 : 年產(chǎn) 7000 噸醋酸酐;計(jì)算范圍: 裂化工序、吸收工序和精餾工序（ 不含回收工序）;生產(chǎn)方式: 連續(xù)操作計(jì)算基準(zhǔn) : 單位時(shí)間生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量為計(jì)算基準(zhǔn) 全年時(shí)間：365 X 248760小時(shí)；檢修時(shí)間：31.7 X 24760小時(shí)；生產(chǎn)時(shí)間:8760-7608000 小時(shí) ;每小時(shí)產(chǎn)量:7000000 / 8000 875.000 kg/h 。計(jì)算精度: 質(zhì)量 （kg） 取小數(shù)點(diǎn)后三位; 組成（ 質(zhì)量,%）取到小數(shù)點(diǎn)后四位。5.2 精餾工序物料衡算 計(jì)算依據(jù) :年產(chǎn)成品醋酸酐7000 噸 ;成品醋酐一級(jí)品: 含醋酸酐98%,醋酸2%;精制過程中酐損失3%（以成品純醋酐計(jì), 其中第一塔

7、損失2.5%,第二塔損失0.5%）;粗醋酐組成含酐85%,酸 15%;精餾塔塔頂出料組成醋酸99%,醋酐1%;殘液回收中, 醋酐未計(jì)入計(jì)算中。 物料平衡圖見圖5-1:圖 5-1 精餾工段總物料平衡 物料平衡計(jì)算:總物料衡算: Win Wt2 +Wp2 + Wb1 + Wb2組分物料衡算：a對(duì)醋酸衡算：Win X 15% Wt2 x 99%+ Wp2 x 2%b 對(duì)醋酊衡算：Win X85% Wt2 X1%+ Wp2 X98%+ Wb1 + Wb2c釜液衡算:Wb1 + Wb2 =3%x Wp2 x 98%Wb1 =2.5%< Wp2 X 98%;Wb2 =0.5%< Wp2 X 9

8、8%解上述方程a、 b、 c 最后得到結(jié)果如下:Win 1040.7354 kg/h;Wt2=140.0104kg/h;Wp2 =875.000 kg/h;Wb1= 21.4375 kg/h;Wb2 4.2875kg/h。物料平衡計(jì)算結(jié)果見表5-1 。表 5-1 精餾工段總物料平衡序號(hào) 名稱 酸含量( 質(zhì)量,%)醋酸量(kg/h) 酐含量( 質(zhì)量,%)醋酐量(kg/h) 總量(kg/h)進(jìn)料1 粗醋酐15 156.11085 884.6251040.735合計(jì)1040.735出料 1 餾出液99 138.6101 1.400 140.0102 采出液2 17.50098 857.500875.

9、0003 蒸餾塔釜液0010021.437521.43754 精餾塔釜液001004.28754.2875合計(jì) 1040.736 分塔物料衡算:粗酐蒸餾塔物料平衡見圖5-2:a. 全塔物料衡算:Win Wb1 + Wt1b.對(duì)醋酸衡算：Win x 15% Wtix % HAc圖 5-2 粗酐蒸餾塔物料平衡解上述兩式得:Wt1 =1019.298kg/h; % HAc=15.3155%.物料平衡計(jì)算結(jié)果見表5-2。表 5-2 粗酐物料平衡序號(hào) 名稱 酸含量( 質(zhì)量,%)醋酸量(kg/h) 酐含量( 質(zhì)量,%)醋酐量(kg/h) 總量(kg/h)進(jìn)料1 粗醋酐15 156.1105 85 884.

10、6251040.736合計(jì)1040.736出料 1 蒸出液15.3155 138.6105 84.6845863.18751019.2982 蒸餾塔釜液0 17.5 10021.4375 21.4375合計(jì) 1040.736醋酐蒸餾塔物料平衡見圖5-3:圖 5-3 醋酐精餾塔物料平衡全塔物料衡算:Wt1=Wt2 +Wp2 + Wb2表 5-3 醋酐物料平衡序號(hào) 名稱 酸含量( 質(zhì)量,%)醋酸量(kg/h) 酐含量( 質(zhì)量,%)醋酐量(kg/h) 總量(kg/h)進(jìn)料1 蒸出液15.3155 156.1105 84.684574.098941019.298合計(jì)1019.298出料 1 餾出液99

11、 138.6105 10.875 140.01052 采出液2 17.5 98 85.75 8753 精餾塔釜液0 0 10087.5 4.2875合計(jì) 1019.2985.3 吸收工序物料衡算計(jì)算依據(jù):吸收用醋酸為一級(jí)品, 含醋酸99%,水 1%;第一吸收塔吸收乙烯酮90%,第二吸收塔吸收10%;裂化反應(yīng)乙烯酮選擇性為90%,這是由于副反應(yīng)生成廢氣所致。每蒸發(fā)100kg原料醋酸,就有4m琳準(zhǔn)廢氣產(chǎn)生，具組成為：CO2 13.9% C2H422.7% CO46.9% CH416.5%;裂化中醋酸轉(zhuǎn)化率為80%;裂化中用醋酸濃度為95%醋酸 ,5%水 ;吸收過程中乙烯酮全部轉(zhuǎn)化為醋酐吸收反應(yīng)方程

12、式:主反應(yīng) :CH3COOH+CH2CO CH3 CO2O 6042 102副反應(yīng):CH3 CO2O+2 H2O2CH3COOH第一吸收塔及第二吸收塔循環(huán)液體積均為35 m3 /h; 精制過程中酐損失3%; 粗酐組成含酐85%,酸15%;成品醋酐一級(jí)品: 含酐98%,酸2%。物料平衡圖見圖5-4: 5-4 吸收工段總物料平衡總物料衡算總物料衡算式：（Wt2、Wb1見精儲(chǔ)工序物料衡算）WF +Win +Wt2 =Wb1 +Wg對(duì)醋酸衡算:a. 廢氣夾帶醋酸量的計(jì)算:已知條件：第二吸收塔塔頂真空度 0.08MPa;塔頂溫度20c從兩個(gè)方面考慮: 一是低溫時(shí)蒸氣壓低, 醋酸損失小; 二是乙烯酮吸收反

13、應(yīng)為放熱反應(yīng), 低溫有利20時(shí), 查石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)盧煥章等編著P6370.001510MPa存在下列關(guān)系:在裂化管內(nèi)每小時(shí)廢氣產(chǎn)生量 V廢WF 4/47.88m3設(shè)第二吸收塔吸收循環(huán)液入塔濃度為:含 醋 酸 :91.4%（ 質(zhì) %）; 含 醋 酐 :8.6%（ 質(zhì) %） 含 醋酸 :94.755%（摩爾 %）;含醋酐 :5.245%（ 摩爾 %）X0.94755:根據(jù)公式：X X/P- XX=（Wg /MHAc ）/V 廢 /22.4P 0.1013-0.080.0213MPa: V 廢 WFX 4/47.88:代入上式后整理得:Wg=0.01610 WF kg/hb. 對(duì)醋酸列物料衡算

14、式:Wt2X 99%+ Win< 99% Wb 115%+ WF 60/42+ 0.01610 WF -Win-X0.01 x 120/18c. 對(duì)醋酐物料衡算:Wt2X 1%+ W F 102/42 Wb1 x 85%+ WinX 0.01 x 102/18聯(lián)解上兩式得:WF =376.005kg/h ;Win 530.937kg/h; Wg=6.054kg/h廢氣量:V l&=WF 4/47.88=31.4125m3 39.608kg/h廢氣平均分子量 28.244物料平衡計(jì)算結(jié)果見表5-4。表 5-4 吸收總物料衡算序號(hào) 名稱 酸含量（ 質(zhì)量,%）醋酸量（kg/h） 酐含量

15、（ 質(zhì)量,%）醋酐量（kg/h） 總量（kg/h）進(jìn)料 1 冰醋酸99 525.6274 水 :14.640475 530.26752 乙烯酮376.00593 醋酐精餾塔餾出液99 138.6105 11.4140.01054 廢氣 （ 裂化 ） 39.60775合計(jì) 1085.892出料 1 粗醋酐15 156.1105 85 884.6251040.7365 廢氣 （ 裂化 ） 39.607756 夾帶酸6.054125合計(jì) 1086.397分塔物料衡算:第一吸收塔物料平衡見圖5-5:a. 全塔物料衡算:WF+WR Wb1+W;Wo o 10%WF WR Wb1-90%WF702.330

16、1kg/hb . 醋酐衡算: 假設(shè)第一吸收塔內(nèi)沒有水存在, 即隨冰醋酸帶入的水全部在第二吸收塔內(nèi)反應(yīng)掉WRX % Ac2O WbK 85%-0.9 x WF102/42 %Ac2O 8.9394% HAc 91.0606%圖 5-5 第一吸收塔物料平衡物料平衡計(jì)算結(jié)果見表5-5。表 5-5 第一吸收塔物料衡算序號(hào) 名稱 酸含量（ 質(zhì)量 ,%） 醋酸量(kg/h) 酐含量( 質(zhì)量 ,%) 醋酐量(kg/h) 總量(kg/h)進(jìn)料 1 吸收液702.33012 乙烯酮376.00593 廢氣 ( 裂化 ) 39.60775合計(jì) 1117.944出料 1 粗醋酐15 156.1105 85 884.

17、6251040.7364 廢氣 ( 裂化 ) 39.607755 乙烯酮37.6005合計(jì) 1117.944c. 第一吸收塔循環(huán)吸收液的組成計(jì)算:設(shè) 第 一 吸 收 塔 塔 頂 循 環(huán) 吸 收 液 濃 度 為 :83.600%含 醋酐 ,16.400%含醋酸吸收液溫度t25 C,查石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)P636,P678得：p HAc1044kg/m3,p Ac2O1075kg/ m3p mix 1/ % HAC / p HAc + % Ac2O / p Ac2O 1046.698kg/ m3循環(huán)吸收液的計(jì)算: 吸收液流率為:35m3/h則：塔頂循環(huán)液質(zhì)量流率 W 35 x p mix 3663

18、4.430kg/h塔底循環(huán)液質(zhì)量流率 W低 W頂 -WR36634.430-702.330135932.1kg/h計(jì)算塔頂循環(huán)吸收液組成:含醋酊百分比:WRX 8.922%+WMX85%/W® 83.52%含醋酸百分比：WRX 91.078%+W氐 X 15%/ WM 16.48%第二吸收塔物料平衡見圖5-6:圖 5-6 第二吸收塔物料平衡a. 全塔物料衡算:Wo+Wt2+Win=WR+Wgb. 循環(huán)吸收液的計(jì)算: 吸收液流率為:35m3/h, 溫度為 25查石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)P636得p HAc1044 kg/m3, p Ac2O 1075 kg/ m3民 HAc=0.914,民

19、 Ac2O=0.086p mix 1/ % HAC / p HAc + 民 Ac2O / p Ac2O 1/0.914/1044+0.086/10751046.596kg/ m3質(zhì)量流率： Wp mix x 351046.5963536630.860kg/hWR2W-Wt2-Win35964.063kg/h物料平衡計(jì)算結(jié)果見表5-6。5.4 裂化工序的物料衡算 計(jì)算依據(jù) :物料流率見吸收工段物料衡算;每噸成品醋酐消耗1.7kg 磷酸三乙酯催化劑,0.6kg 純氨。 （在計(jì)算中未考慮）主反應(yīng) : CH3COOH CH2CO+H2O副反應(yīng) : 2CH3COOH CH32CO+H2O+CO22CH2

20、CO C2H4+2COCH2CO H2O+2CCH3 CO2O CH2CO+CH4表 5-6 第二吸收塔物料衡算序號(hào) 名稱 酸含量（ 質(zhì)量,%）醋酸量（kg/h） 酐含量（ 質(zhì)量,%）醋酐量（kg/h） 總量（kg/h）進(jìn)料 1 精餾塔餾出液99 138.6105 11.4140.01052 乙烯酮37.60053 廢氣（ 裂化 ） 39.607754 冰醋酸99 525.6274 水 :15.3095530.9369合計(jì) 748.1556出料 1 去一塔吸收液91.06068.9394702.33012 廢氣 （ 裂化 ） 39.607753 夾帶酸 6.054125合計(jì) 747.992物料

21、平衡圖圖 7 裂化工段物料平衡物料平衡計(jì)算總物料衡算:W1=WF +WP+W2+Wc對(duì)乙烯酮作物料衡算:W1 X 95%< 0.80 X 42/60 x 0.9=WFW1785.309kg/h對(duì)醋酸作衡算：W2=W 1 0.95 X 1-80%+ W1X 5%+ W僅 0.95X 18/60 X0.80 其中各項(xiàng)意義如下：W1 X 0.95 X20%未反應(yīng)醋酸 W僅5%W1 0.95 X 18/60 反應(yīng)中生成水W2=367.5245kg/h;其中 認(rèn) HAc W1X 95%X 0.20/ W240.5983%結(jié)碳量的計(jì)算：Wc=W1-WF-WP-W2=2.171kg/h物料平衡計(jì)算結(jié)果

22、見表5-7。表 5-7 裂化工段總物料衡算序號(hào) 名稱 酸含量( 質(zhì)量,%)醋酸量(kg/h) 水含量( 質(zhì)量,%)水量(kg/h) 總量(kg/h)進(jìn)料1 裂化用醋酸95 746.0434 539.26563 785.309合計(jì)785.3108出料 1 乙烯酮375.9982 稀醋酸溶液40.5983 149.2085 59.4017218.316367.52453 結(jié)碳量2.1708754 廢氣量39.6078合計(jì) 785.30116 熱量衡算6.1 第二吸收塔熱量衡算6.1.1 計(jì)算依據(jù) 熱量平衡圖: 熱焓零點(diǎn) , 設(shè)為0圖 6-1 第二吸收塔熱量平衡 由于吸收塔內(nèi)溫度與環(huán)境溫度相差很小,

23、 設(shè)備熱損失不計(jì)熱平衡式為: Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q6+Q8+Q9=Q7+Q2 各點(diǎn)溫度:t1=30 ; t2=25 ;t8=25 ;t9=20 ;t5=30 熱熔數(shù)據(jù) :醋酸平均比熱:CpHAC=133.9357kJ/kmol? 2.3223kJ/kg? 醋酐平均比熱:197.6588 kJ/kmol? 1.9378 kJ/kg? 吸收液循環(huán)量:35 m3/h 反應(yīng)熱 CH3COOH+CH2CO 2CH3 CO2O + 62.76kJ/mol冰醋酸帶入水與酐反應(yīng)放熱量很小, 可以忽略。 物料平衡表吸收工序設(shè)備套數(shù)裂解爐臺(tái)數(shù)/21 臺(tái)6.1.2 熱量計(jì)算進(jìn)料氣帶入熱量Q1:t30

24、 ;w37.60kg/h+39.6078kg/h77.20kg/h廢氣帶入熱量:250.8035kcal/kmol=1272.2751 kJ/kmolQ0.469X 874.541+0.139 X 1066.165+0.227 X 1049.836+0.165 X 1272.275)X 39.6078/28.2441411.5925kJ/h乙烯酮帶入熱量:176.4631kcal/kmol736.8159kJ/kmolQCH2CO=37.60/42 736.816659.73kJ/hQ1 Q+QCH2CO1411.5925+659.732071.3225kJ/h 精儲(chǔ)塔儲(chǔ)出液帶入熱量Q8:t8

25、=25 C ;W8140.011kg/h99%醋酸 ,1%醋酐CpHAc2.3223 kJ/kg? CpAc2O197.6588/1021.9378 kJ/kg? C kJ/kg? Q140.011kJ/h 醋酸帶入熱量Q9: Wg530.936kg/hkJ/kg? kJ/kg? Cpmix0.99 x 2.322+0.01 乂 4.1782.340 kJ/kg? CQ530.93624847.846kJ/h 塔頂循環(huán)吸收液帶入熱量Q2:t2=25 ;W236634.26kg/h91.4%酸 ,8.6%酐kJ/kg? kJ/kg? kJ/kg? Q 反應(yīng)放出熱量Q3:WF37.60kg/h,

26、HR62.76kJ/molQ337.60X 875X 1/42 X 62.7649169.85kJ/h帶出熱量的計(jì)算: 塔底循環(huán)液帶出熱量 Q6:設(shè)t625.5 C,W635931.983kg/hCpHAc2.322 kJ/kg? CpAc2O1.938 kJ/kg? Cpmi x2.322 x 0.910606+1.938 x 0.0893942 .288kJ/kg? CQ635931.983X 2.288 X t6 待求 去第一吸收塔液帶出熱量Q:W4702.330kg/h（組成:91.078%酸 ,8.922%酐 ）設(shè) t4=25.5 CpHAc2.322 kJ/kg? CpAc2O1.

27、938 kJ/kg? Cpmix2.322 x 0.91078+1.938 x 0.089222.288kJ/kg? CQ4702.330X 2.288 Xt4 待求 廢氣及夾帶酸帶出熱量:t5=30 W5 廢氣 39.593kg/h+ 夾帶酸 6.055kg/h廢氣帶出熱量:Q1411.5925kJ/h夾帶酸帶出熱量:457.3328kcal/kmol1914.7608kJ/kmolQ6.055X (1/60) x 1914.761193.23kJ/hQ5193.23+1411.59251604.8225kJ/h6.1.3 總熱量衡算: Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q 62071.3225

28、+2096395.70+49169.85=702.330 X 2.288 xt4+1604.8 225+35931.983X2.288 Xt6t4=t6=25.60 得 :Q441139.51 kJ/h ;Q62104883.49kJ/hQ6+Q8+Q9=Q7+Q2即 2104883.49+8117.1087+24847.846-2096395.7041452.755 kJ/h6.1.4 熱量平衡表表 6-1 第二吸收塔熱量衡算表序號(hào) 名稱 熱量 (kJ/h)帶入熱量 1 進(jìn)料氣帶入熱量,Q1 2071.32252 精餾塔餾出液帶入熱量,Q8 8117.10873 冰醋酸帶入熱量,Q9 248

29、47.8464 吸收反應(yīng)放熱,Q349169.85合計(jì)84206.127帶出熱量1 去塔吸收液帶出熱量,Q441139.512 廢氣及夾帶酸的熱量,Q51604.82253 換熱器移出的熱量,Q7 41452.755合計(jì) 84197.0886.1.5 換熱器冷卻水用量的計(jì)算進(jìn):20 C7出:25C, At5 cm55260.9755X 4.1782645.331kg/h6.2 第一吸收塔熱量衡算6.2.1 計(jì)算依據(jù) 熱量平衡圖如圖6-2 所示 熱平衡式Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q6+Q8=Q7+Q2 已知各點(diǎn)溫度:t1=-5 ; t2=25 ;t8=25.84 ;t5=30 塔頂循環(huán)吸

30、收液流量:35 m3/h6-2 第一吸收塔熱量平衡6.2.2 熱量計(jì)算帶入熱量的計(jì)算:1 進(jìn)料氣帶入熱量:t1=-5 ;W45.266kg/h;Q=-0.469 X 145.902+179.537 X0.139+202.091 X 0.227+0.165 X170. 058 X 39.60/28.244 -197.577kJ/h乙烯酮帶入熱量:QCH2CO2270.989 乂 376.06/42 -20334.06kJ/hQ1 Q + QCH2CO-197.577+20334.06-20565.7kJ/h3 吸收反應(yīng)放熱量:Q3rm H376.06/42 X 875X62.76 X 90%50

31、5674.2kJ/h4 吸收劑帶入熱量:Q841394.55kJ/h5 塔 頂 循 環(huán) 吸 收 液 帶 入 熱 量:t2=25 C ;W236634.430kg/h（83.333% 酊,16.667%酸）CpHAc2.322 kJ/kg? CpAc2O1.938 kJ/kg? Cpmix2.322 x 0.16667+1.938 x 0.833332.002kJ/kg? CQ2mCpAt36634.430 X 2.002 X 251833553.222kJ/h帶出熱量的計(jì)算5 廢氣及未反應(yīng)乙烯酮帶出熱量:Q52569.082kJ/h6 塔底循環(huán)吸收液帶出熱量W635831.767kg/hkg/

32、h初設(shè) t6=25.5 CpHAc2.322 kJ/kg? CpAc2O1.938 kJ/kg? Cpmix2.322 x 0.15+1.938 x 0.851.9956 kJ/kg? CQ635831.767 X 1.9956 Xt6 待求7 粗醋酐帶走熱量:W41189.412kg/hQ41189.412 X 1.9956 Xt4 待求6.2.3 總熱量衡算 a.即-20531.603+1833553.222+577913.3561189.412 X 1.9956 乂 t4+2569.082+35831.767 X 1.9956 X t6t4=t6=30.5 得 :Q467062.84kJ

33、/h ;Q62020309.0kJ/h故Q7Q6+Q8-Q22020309.0+41134.506-1833553.222457344.6kJ/h熱量平衡表6-3表 6-3 第一吸收塔熱量衡算表序號(hào) 名稱 熱量 (kJ/h)帶入熱量 1 進(jìn)料氣帶入熱量,Q1 -20565.72 塔吸收液帶入熱量,Q8 41394.553 吸收反應(yīng)放熱,Q3505674.2合計(jì) 526503.0帶出熱量1 粗醋酐帶出熱量,Q4 67062.842 塔頂氣體帶出熱量,Q5 2247.9473 換熱器移出的熱量,Q7 457344.6合計(jì)526655.47 設(shè)備工藝計(jì)算及選型7.1 第一吸收塔T0201 設(shè)計(jì)依據(jù)

34、操作條件的確定:塔內(nèi)平均操作溫度:(T 頂 + T 釜 )/2 30.63 303.78 K塔內(nèi)平均操作壓力: 塔頂 23.998kPa( 絕壓 )塔底24.931kPa(絕壓)全塔操作壓力:P(23.998+24.931)/224.465kPa表 7-1 填料主要性能參數(shù)公稱尺寸d(mm)外徑x高x厚dxhx er (mm) 比表面(m2/m-3) 空隙率& (m3/ m3)個(gè)數(shù)N（m-3） 堆積密度rp（kg/ m3） 干填料因子a/ & （m-1） 濕填料因子（|）（m-1）2525X25X 2.5 1900.78 49000 575400450填料塔填料的選擇（ 拉西環(huán)

35、 , 亂堆 ）選擇25X25X2.5的拉西環(huán)（亂堆）填料，查“化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版（上 ）” P2-140, 得到的填料主要性能參數(shù)見表7-1 。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)取填料層高度:H4000mm 流量 :液相取進(jìn)口速率:L 36634.430kg/h（35 m3/h）氣相取進(jìn)口速率:G429.721+45.266474.987 kg/h 物性數(shù)據(jù)液相黏度的計(jì)算: 查 “石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)”P636,平均溫度下的純物質(zhì)黏度如下:a 純物質(zhì)黏度：醋酸1.061X10-3 Pa?S;醋酊 0.803 x 10-3Pa?S液相組成: 醋酸 :（ 質(zhì)量 ）16.4% （ 摩爾 ）0.2501醋酐 :（ 質(zhì)

36、量 ）83.6% （ 摩爾 ）0.7499?區(qū) m匯 x i? w i 0.2501 x lg1.061 x 10-3 + 0.7499 x1g 0.803 x 10-3 區(qū) m 0.8609 x 10-3 Pa?Sb 液相密度計(jì)算:查 “石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)”P636-679, 得到平均溫度下的純物質(zhì)密度如下:p HAc 1038.756 kg/ m3p Ac2O 1069.756 kg/ m3p mix1/0.164/1038.756+0.836/1069.7561064.5658 kg/ m3c 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算:氣相進(jìn)料組成: 乙烯酮 429.72 kg/h 10.2315

37、kmol/h廢氣 45.266 kg/h 1.7410 kmol/h進(jìn)料摩爾數(shù): 乙烯酮摩爾數(shù)+ 廢氣摩爾數(shù)10.2315+1.741011.9725 kmol/h平均相對(duì)分子質(zhì)量為:= 429.72 +45.266/11.972539.6731 kg/kmold 氣相密度計(jì)算:P 均 24.465kPa,T 均 303.78 Kp Gm/vPM/RT 24.465 乂 39.6731/8.315/303.780.3843kg/m3 氣體流量的計(jì)算Vn 進(jìn) RT/P 11.9725 X8.315 X303.78/24.465 1236.1212m3/h 氣速的確定:泛點(diǎn)速度的計(jì)算:查“ 化工工

38、藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版（ 上 ） ” P2-145, 用下式計(jì)算返點(diǎn)速度 :? W/g?(a/ & 3)?(rG/ rL)? 0.022-1.75(L/G)1/4(rG/rL)1/8 L/G 36634.430 / 474.987 77.1272rG/ rL 0.3843 / 1064.5658 3.6099 x 10-4 a/ £ 3 400 L 0.86 09x 10-3 Pa?S代入上述數(shù)據(jù):解得 :WF 1.8648 m/s操作氣速:u 1.8648 X0.751.3986m/s塔徑確定:DT0.5592 m圓整 , 取塔徑 DT 600mm修正操作氣速：u 1236.12

39、12/3600 x 0.785 x 0.62 1.2150m/s液泛分率:1.2150/1.86480.6515 壓力降的計(jì)算:查“ 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版(上 ) ” P2-145, 用下式計(jì)算:(L/G)?(rG/ rL)1/2 77.1272 X 3.6099 X 10-4 1/21.4654 液相 密度校正系數(shù) rW/rL 1000/1064.56580.9394(W2/g)?0 ? ?(rG/ rL)?w 1.2152/9.81 X450X 0.9394 x 3.6099 x 10-4 x 0.8609 x 10-3 0.2 0.005598查“ 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版(上 ) ”

40、P2-147 圖填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖得: P 20( 毫米水柱/米填料)填料壓力降=20 x 480mmH2O 0.785 kPa7.2 第一吸收塔冷卻器E2001 設(shè)計(jì)依據(jù) : 查 化 工 設(shè) 計(jì) 黃 璐 編 P230, 傳 熱 系 數(shù) K426.768kJ/(m2?h? ) 采用列管式換熱器 設(shè)備材質(zhì): 傳熱溫差計(jì)算: 循環(huán)液進(jìn)冷卻器前的溫度計(jì)算混合的兩種溶液分別為:35864.063kg/h(85% 酐 ,15%酸 );t32.29 Q1=2113787.705kJ/h802.663kg/h(8.922% 酐 ,91.078%酸 );t25.76 Q2=47308.058kJ/h混合后

41、溶液: 設(shè)混和后溫度t27 則CpHAc2.2385 kJ/kg? CpAc2O1.9456 kJ/kg? Cpmix2.2385 乂 0.164+1.9456 x 0.8362.0100 kJ/kg? CQ336637.65X 1.948 XtQ1+Q2 Q3t(2236249.196+400040.226)/(36637.65 X 2.0100)30.91 C 傳熱溫差計(jì)算2025C 30.89 C t15 t21.9792 AtmAt2- At1/? At2/ t15.43 C 傳熱面積的計(jì)算QK?A? tmAQ/(K? tm)462186.112/(426.768 X 5.43)199

42、.4459 m2 換熱器的選定:F199.4459 m2, 一臺(tái)吸收塔選用兩臺(tái)換熱器,每臺(tái)換熱器換熱面積F99.7230 m2換熱器選型:表 3-2 列管式固定管板熱交換器基本參數(shù)( 換熱面積按管外徑)公稱直徑mm 管程數(shù)N 管數(shù)n 換熱面積 (m2) 管邊流通截面積不銹鋼管0 25X 2 公稱壓力PgMPa管長(zhǎng)i mm800 2 450102.40.0.0779 0.630007.3 第一吸收塔吸收液輸送泵P2001 計(jì)算依據(jù) : 吸收液流量Q35m3/h Z2-Z115m 管邊上有9 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭,1 個(gè)球心閥(標(biāo)準(zhǔn) ),1個(gè)孔板流量計(jì), 總管長(zhǎng) 19m 阻力系數(shù)查“ 化學(xué)工程手冊(cè)第二版上、

43、下卷” P3-25, 把局部阻力系數(shù)列于表3-3 。表 7-3 阻力系數(shù)阻力系數(shù)七當(dāng)量長(zhǎng)度/管徑c c/d標(biāo)準(zhǔn)彎頭( 90 ° ) 0.75 35標(biāo)準(zhǔn)閥 ( 全開 ) 6.0300孔板流量計(jì)dA/dB 20.61.8© 110X5(不銹鋼)中間有兩個(gè)換熱器設(shè)備工藝計(jì)算:流動(dòng)型態(tài)確定物性:tm(25+30.89)/227.945C p HAc 1040.466% HAc0.164x HAcO.2525 p Ac2O1071.466 認(rèn) Ac2O 0.836 x Ac2O 0.7475p m1/(0.164/1040.466+0.8365/1071.466)1066.307 k

44、g/m3w HAc1.085X 10-3Pa?SAc2O0.8188X 10-3Pa?Slg w m匯 x i?lg w i0.2525 x lg1.085 x 10-3+0.7475 乂lg0.8188 x 10-3wm0.8791X10-3Pa?S流速:uQ/A35/(3600 X0.12 X 兀/4)1.2385m/s流動(dòng)形態(tài) ：Redup0.1 X 1.2385 X1066.307/0.879 1X 10-3150224.2315流體流動(dòng)處于湍流區(qū)域阻力系數(shù)的計(jì)算:查“化工原理”夏青、陳常貴編，P53,采用顧毓珍等公式：入 =0.0056+0.5/Re0.320.01663所需泵揚(yáng)程計(jì)算:列柏努力方程：P1/ p g+Z1+H=P2/p g+Z2 +Ehf0分項(xiàng)計(jì)算:a P1-P2/pg 800 x 102/(1068.0588 X9.81)7.648mb Z2-Z115m c Ehf0 計(jì)算:(u2/2g0.0782m)進(jìn)口阻力：0.5 Xu2/2g0.0391m;出 口阻力:1 x u2/2g0.0782m標(biāo)準(zhǔn)彎頭阻力損失:9 X 0.75