產(chǎn)噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計答辯

畢業(yè)設(shè)計答辯

年產(chǎn)3000噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)老師：覃忠瓊向?qū)W毅高分子材料與工程朱朋明09206020128目錄聚乙烯醇的概述聚乙烯醇的性質(zhì)及用途

聚乙烯醇國內(nèi)外生產(chǎn)消費現(xiàn)狀聚乙烯醇的生產(chǎn)工藝流程精餾四塔的設(shè)計塔物料平衡計算塔的氣液平衡計算塔的工藝計算塔高的計算塔高的計算四塔的附屬設(shè)備

聚乙烯醇簡介

聚乙烯醇(polyvinylalcoho1)，簡稱PVA，分子式一[CH2CH(OH)]一，為白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無味無毒、無污染，可在80～90℃水中溶解，是一種由醋酸乙烯經(jīng)醇解聚合而成的水溶性高分子聚合物聚乙烯醇的性質(zhì)及用途PVA具有獨特的強力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護膠體性、氣體阻絕性、耐磨性以及經(jīng)特殊處理具有的耐水性，因此除了作纖維原料外，還被大量用于生產(chǎn)涂料、粘合劑、紙品加工劑、乳化劑、分散劑、薄膜等產(chǎn)品，應(yīng)用范圍遍及紡織、食品、醫(yī)藥、建筑、木材加工、造紙、印刷、農(nóng)業(yè)、鋼鐵、高分子化工等行業(yè)。全球聚乙烯產(chǎn)能當(dāng)前全球PVA生產(chǎn)廠家集中于20個地區(qū)與國家，裝置40于套，總產(chǎn)能達到1100kt/a產(chǎn)量約930kt/a。近年來，產(chǎn)量平均以3.5%速度遞增。世界PVA產(chǎn)能分布狀況如圖我國聚乙烯醇消費狀況

近年來隨著我國展．對聚乙烯醇的需求量不斷增加。2004年我國聚乙烯醇的表觀消費量為46.17萬噸，2007年達到51.15萬噸，同比增長約2.90％。2009年表觀消費量47.89萬噸，同比增長約4.45％，2004-2009年表觀消費量的年均增長率約為0.73％。國內(nèi)2009年聚乙烯醇消費結(jié)構(gòu)我國聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù)原料路線石油乙烯天然氣乙炔電石乙炔優(yōu)點副產(chǎn)物少，設(shè)備腐蝕性小，催化劑活性高，產(chǎn)品質(zhì)量好熱能利用好，催化劑廉價易得，副反應(yīng)少技術(shù)成熟，投資少，催化劑易得缺點催化劑貴重乙炔成本高電石污染嚴(yán)重聚乙烯醇生產(chǎn)流程精餾工段的主要任務(wù)

將合成反應(yīng)液中的醋酸與醋酸乙烯分離并精制，精制后的醋酸乙烯和醋酸分別送往原料工段和合成工段，并回收反應(yīng)液中的副產(chǎn)物乙醛。除去反應(yīng)液、醋酸中焦油等高沸物。精餾工段工藝流程第四精餾塔4的作用是把3塔餾出液中含有的醋酸乙烯回收回來。該塔塔頂蒸出醋酸甲酯、乙醛等，冷凝冷卻后，部分回流，部分送往第八精餾塔8。釜液為醋酸乙烯，返回第三精餾塔3。三塔每小時精制出來的合格醋酸乙烯理論上必須滿足并大于每小時生產(chǎn)出成品聚乙烯醇的需要。計算三塔每小時精制出的醋酸乙烯量。再反推得到三塔的加料量，這個加料量其實就是包含了所有來源加料的總量。通過這個總量我們再根據(jù)工藝書里提供的加料組分比，計算出餾出液的量。這樣就知道了四塔的進料了。

物性數(shù)據(jù)匯總表

名稱單位進料餾出釜液精餾段平均提餾段平均平均分子量g/mol76.47559.20681.22367.84178.849比熱kJ/kg·℃2.052.042.012.052.03汽化潛熱kJ/kg421.367481.572401.223451.470411.295汽相重度kg/m33.0742.5942.8832.8342.979液相重度kg/m3928.17893.27931.11910.72929.64表面張力dyn/cm20.5219.86粘度cp0.460.12精餾塔汽液負荷計算因為塔中分子汽化潛熱不等，所以不能用恒分子流的方法計算氣液負荷。本方法計算用熱平衡與物料平衡聯(lián)立的方法計算氣液負荷通過全塔熱平衡計算再沸器的熱負荷Qs全塔熱平衡等式QS+QF+QD=QP+QM+QW+QE進料熱QF=進料比熱×進料量×加料溫度=93982kJ/h回流熱QD=餾出比熱×餾出量×回流比×餾出溫度=21870kJ/h餾出熱QR=餾出比熱×餾出量×餾出溫度=2184.269KJ/h塔頂熱QP=餾出比熱×餾出量×（回流比+1）+餾出汽化潛熱×餾出量×（回流比+1）=1139188kJ/h釜液熱QW=釜液比熱×釜液量×釜液排出溫度=183985kJ/h∵QM=0假設(shè)全塔熱損失為QE=0.03QS∴QS≈2951774kJ/h由第二塊板以下熱量衡算和物料衡算，求提餾段上升汽量和下降液體量項目符號名稱單位數(shù)值精餾段提餾段1VS′上升汽量m3/s0.7092LS′下降液體量m3/s0.00026433δ進料熱狀況參數(shù)1.1464VS1進料板氣相負荷m3/s0.6885F進料流量kg/h1528.1637Δ內(nèi)回流量kg/h408.218VS2頂板氣相負荷m3/s0.2969VS平均氣相負荷m3/s0.49210LS1進料板液相負荷m3/s0.000212111LS2頂板液相負荷m3/s0.00035112LS平均液相負荷m3/s0.00007929塔板數(shù)計算相平衡方程：精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：兩操作線交點橫坐標(biāo)為：精餾段17塊塔板第18塊塔板為加料板提留段為20塊塔板

──進料中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率；──塔頂產(chǎn)品中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率：──塔底產(chǎn)品中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率。塔體的工藝計算項目符號名稱單位數(shù)值精餾段提餾段1HT塔板間距m0.40.42D塔徑m1.21.23d0篩孔直徑m0.0050.0054t篩孔中心距m0.020.025Aa開孔區(qū)面積m20.370.376A0篩孔總面積m20.04270.04277N篩孔數(shù)目個217621768δd塔板厚度m0.0040.0049eV霧沫夾帶kg(液)/kg(汽)0.00170.0084塔高的計算項目間距單位塔板間距400mm人孔400mm裙座2000mm塔底部空間1300mm封頭325mm除沫器到第一塊塔板1000mm人孔處的板間600mm塔板數(shù)37塊，人孔數(shù)3個塔的立體高度=400×（37-1）+200×3+1300+2000+1000+325=19625mm四塔附屬設(shè)備項目符號單位名稱數(shù)值再沸器QsKJ/h熱負荷2951774Fm2傳熱面積29Dm管徑25KKcal/m2傳質(zhì)系數(shù)600NT根管數(shù)148冷凝器QnKJ/h冷凝器負荷266523Fm2換熱面積37.64Wt/h循環(huán)水用量11KKcal/m2傳質(zhì)系數(shù)400CAD流程圖及手繪圖共四張CAD圖