年產(chǎn)10000噸聚乙烯醇精餾五塔計(jì)算示例

年產(chǎn)10000噸PVA的TQ-205結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算示例一、五塔物料平衡計(jì)算方法基準(zhǔn)：年產(chǎn)10000噸聚乙烯醇。1、精餾送出醋酸乙烯量：已知皖維采用低堿法生產(chǎn)的聚乙烯醇平均純度為94%，按照年生產(chǎn)時(shí)間8000小時(shí)計(jì)算，收率為99.5%，聚合轉(zhuǎn)化率為50%，則10000X1000F8000X0.94三44=精餾送出醋酸乙烯量三86X99.5%精餾送出醋酸乙烯量=2308kg/h。2、一塔加料即反應(yīng)液中各組成的含量：已知反應(yīng)液的組成為：表1反應(yīng)液的組成序號名 稱組成（重量％）備 注1醋酸乙烯41.52醋酸56.683乙醛1.104水0.155巴豆醛0.066乙炔0.45溶解態(tài)7醋酐0.048二醋酸亞乙酯0.02則根據(jù)一塔加料中醋酸乙烯X99.8%=精餾送出醋酸乙烯量：（假定收率99.8%）名稱組成（重量％）Wt(kg/h)醋酸乙烯41.52308/99.8%=2312.6醋酸56.682312.6三41.5%X56.58%=3152.9乙醛1.102312.6三41.5%x1.10%=61.3水0.152312.6三41.5%x0.15%=8.4巴豆醛0.062312.6三41.5%x0.06%=3.34乙炔0.452312.6三41.5%x0.45%=25.1醋酐0.042312.6三41.5%x0.04%=2.2

二醋酸亞乙酯0.022312.6三41.5%x0.02%=1.13、假定醋酐、二醋酸亞乙酯和水反應(yīng)產(chǎn)生的醋酸和由ZF-208釜排出系統(tǒng)的醋酸及系統(tǒng)醋酸消耗相當(dāng)，可認(rèn)為五塔中采送出的醋酸為一塔進(jìn)料中的醋酸含量。（不考慮乙醛氧化產(chǎn)生的醋酸或假定乙醛經(jīng)TQ209提純后作為一個(gè)產(chǎn)品外售）則：五塔中采送出的醋酸=3152.9kg/h。已知原皖維公司某生產(chǎn)線側(cè)線采出精醋酸的組成和本設(shè)計(jì)如下表。（比例系數(shù)：3152.9三4137.9=0.762）表3側(cè)線采出精醋酸序號名稱kg/h（原皖維生產(chǎn)線）kg/h（本設(shè)計(jì)）組成（wt%）1水9.837.490.242巴豆醛1914.480.463醋酸4137.93152.999.224醋酐1.961.490.055二醋酸亞乙酯1.311.000.036合計(jì)41703177.36100表4進(jìn)料序號名稱kg/h（原皖維生產(chǎn)線）kg/h（本設(shè)計(jì)）組成（wt%）1醋酸乙烯8.56.480.192水3425.910.753巴豆醛2519.050.544醋酸45353435.697.935醋酐12.59.530.276二醋酸亞乙酯1712.960.327合計(jì)46323509.53100注：塔內(nèi)加水51公斤/小時(shí).表5餾出液序號名稱kg/h（原皖維生產(chǎn)線）kg/h（本設(shè)計(jì)）組成（wt%）1醋酸乙烯8.56.481.972水8967.8420.6

3巴豆醛5.94.501.374醋酸327.6248.270.65合計(jì)431327.02100表6排出釜?dú)堃盒蛱柮Qkg/h（原皖維生產(chǎn)線）kg/h（本設(shè)計(jì)）組成（重量％）1水0.650.500.662醋酸77.0558.7378.643醋酐4.63.514.74二醋酸亞乙酯15.711.97165合計(jì)9874.71100二、操作條件和物料平衡表7操作條件序號項(xiàng)目單位條件1塔頂溫度°C1082塔中溫度°C1183塔底溫度C1264加料溫度C805塔頂壓力常壓6進(jìn)料板塔壓公斤/厘米2（表壓）0.17塔底壓力公斤/厘米2（表壓）0.28回流比R69餾出液溫度C45表8物性數(shù)據(jù)匯總表名稱單位進(jìn)料餾出側(cè)采釜液精餾段平均提餾段平均平均分子量千卡/公斤〃C59.2240.7259.7866.6649.9759.5比熱千卡/公斤0.4730.5810.4730.4750.5270.473

汽化潛熱公斤/米3100.17188.1898.4298.86144.1899.3汽相重度公斤/米32.251.32.192.441.7752.22液相重度達(dá)因/厘米104710271040105010371044表面張力18.317.5粘度0.40.35三、氣液負(fù)荷計(jì)算因?yàn)樵撍蟹肿悠瘽摕岵坏?，所以不能用恒分子流的方法?jì)算氣液負(fù)荷。本計(jì)算用熱量平衡與物料平衡聯(lián)立的方法計(jì)算氣液負(fù)荷。（一）通過全塔熱平衡計(jì)算再沸器的熱負(fù)荷Qss0Qr圖1全塔熱平衡Q$0.473x3509.53x80=132800千卡/小時(shí)FQ=0.581x327.02x6x45=51299千卡/小時(shí)RQp=0.581x327.02x(6+1)+188.18x327.02x(6+1)=432100千卡/小時(shí)Qm=(0.473x3177.36x126)+(98.42x3177.36)=502080千卡/小時(shí)QW=0.475x74.71x126=4471千卡/小時(shí)假設(shè)全塔熱損失為：Qe=0.03Qs全塔熱平衡：QS+QF+QR=Qp+Qm+QW+QEQS－0.03QS=(Qp+Qm+QW)－(QF+QR).a_(432100+502080+4471)-(132800+51299).?Qx— S 0.97=777888千卡/小時(shí)（二）由第2塊板以下的熱量平衡和物料平衡，求提餾段上升汽量=777888千卡/小時(shí)S體量L'S用C代表比熱千卡/公斤〃°c

Hi代表汽化潛熱千卡/公斤熱量平衡QL+QS=QV+QW+Qm （1）物料平衡L'=V'+m+W（2）QL=CL'T=C（V'+m+W）T=CV'T+CmT+CWT（3）QV=V'Hi+CV'T（4）QW=CWT（5）Q=mH+CmT（6）miQ?Q. v?l?Qw W圖1熱量平衡（千卡/小時(shí)） 圖2物料平衡（公斤/小時(shí)）將式（3）（4）（5）（6）代入式（1），得：CV'T+CmT+CWT+QS=V'Hi+CV'T+CWT+mHi+CmT消去兩邊同類項(xiàng)，得：QS=V'Hi+mHi...V，=QS-mHi （7）Hi將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（7），得：=4726.4公斤3/=4726.4公斤3/小時(shí)98.424726.436004726.43600x2.19=0.599米3/秒將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（2），得：L'=V'+m+W=4726.4+3177.36+74.71=7978.5公斤/小時(shí)7978.5...l，= 79785 =0.0021米3/秒s3600x1046三）求精餾段氣液負(fù)荷

, 0.473(118-80)+100.17 …°o= =1.18100.17進(jìn)料板以上第一塊板的氣相負(fù)荷Vs1s1F（o-1）-V'=V+—s s13600YfVs1=VS-證=0?599-雷2貯皿19米3/秒精餾段頂板氣相負(fù)荷Vs21、由于回流液溫度低產(chǎn)生的內(nèi)回流量塔頂汽化潛熱=°518X327?0226(108一45)=340.3公斤/小時(shí)188.182 餾出量(R+1)+A2、V=s2=塔頂汽化潛熱=°518X327?0226(108一45)=340.3公斤/小時(shí)188.182 餾出量(R+1)+A2、V=s2=327.02(6+1)+340.33600yp3600x1.3=0.562米3/秒精餾段平均氣相負(fù)荷V=Vs1+Vs2=0.519+0.562=0.541米3/秒s2■S2=進(jìn)料板上一塊板的液相負(fù)荷Ls1s1Of-L'=L+s s13600y尸L=L，- —s1 s3600y尸=0.0021-1.18X3509.53=0.00100米3/秒3600x1047精餾段頂板液相負(fù)荷Ls2s2Ls2回流量+工藝水+A=327.02x6+51+340.33600丫人3600x1027=0.00064米3/秒精餾段平均液相負(fù)荷Lss-s! s20.00100+0.000642=0.00082米3/秒（下面請你按照公式自己完成）四、精餾段計(jì)算（一）塔徑計(jì)算設(shè)板間距Ht=0.4米，h=0.07米TL則H-h=0.4-0.07=0.33米TL十（嚴(yán)）2=冊愣―0389sV查史密斯圖，得C20=0.072^=0.069（%最大允許空塔速度IV-VW=CL匚=0.069..maxbv可'取（0.6?0.8）W之間，取0.6Wmax maxW'=0.6xl.67=1.002米/秋D'= 0838=1.033米V0.785x12取塔徑D為1.4米，則實(shí)際空塔速度為：W=匕=0838 =0.546米/秒0.785D20.785x1.42（二）溢流堰及降液管的設(shè)計(jì)堰長LW一般取（0.6?0.8）D，取下限WL=0.6x1.4=0.84米W堰上液流高度h0W：810Ls_810x0.00135=]§8L2.5 0.842.5W查圖得E=1.028h_284E（皿）2/3_0.00284x1.028（3600x偵135）^=0.0094米0W1000L 0.84w液面梯度△:1、鼓泡層高度hfhf=2.5hL=2.5x0.07=0.175米L2、 弓形降液管的寬度WdW=0.14米d3、 內(nèi)外堰之間的距離召Z=D-2W=1.4-2x0.14=1.12米1d4、 平均液流長度bb=Lw+D=0.84+1.4=1.14米220.215(250b+lOOOh)2卩3600LZA= f s1(lOOObh)3yl0.215(250x1.14+1000x0.175)2x0.4x3600x0.0013x1.12 0000116米水柱(1000x1.14x0.175)3x1037(1000x1.14x0.175)3x1037液面梯度很小，可以略去。板上清液層高度hL：前假設(shè)h'二0.07米Lh'=hh=0.07-0.0094=0.0606米WL 0W取內(nèi)、外堰高h(yuǎn)w=0.05米W要求0.1-h°w》hw》0.05-h0.1-0.0094>0.05>0.05-0.00940.0906>0.05>0.0406h=h+h=0.05+0.0094=0.0594米Lw0w降液管底與下塊板的距離h0取h0=O.O4米則h-h=0.05-0.04=0.01米>0.006米w0液流通過間隙h0時(shí)的速度：丄―=0.00135=0.0402<0.3米/秒(要求小于0.3)Lh 0.84x0.04W0篩孔的設(shè)計(jì)假定篩孔直徑d0=4毫米篩孔中心距t=4d0，即t=16毫米取穩(wěn)定區(qū)寬wS=0.08米取邊緣安裝區(qū)寬WC=0.06米1、開孔區(qū)面積AaaX=—-(W+W)=0.7-(0.08+0.14)=0.48米2SdY=—-W=0.7-0.06=0.64米2CA=2[XJY2—X2+Y2sin-1°.48]=2[0.48*0.642—0.482+0.642sin-10.48=1.106米2a 0.64 0.642、開孔區(qū)面積A0

查圖，當(dāng)t/d=4時(shí)，A/A=5.8%00aA=Ax0.0058=1.106x0.0058=0.0642米20a3、每層板上篩孔數(shù)NN= Ao =—0.0642 =5100個(gè)0.785d2 0.785x0.00424、漏液點(diǎn)W0m0m表面張力壓頭ho4q9810丫厶d044q9810丫厶d09810x1037x0.004漏液點(diǎn)：取板厚8=3毫米，d0/§=1.33，查圖C0=0.78W=44Cj(0.0056+0.13hL-hjL=44x078{(0.0056+0.13x0.0094—0.0048)10370m_.叫 y _?x? 1.775=5.85米/秒5、 穩(wěn)定性KWK=—0mW0m實(shí)際孔速W0W=VS=0.838=13.1米/秒0A0.06420k=131=2.245.856、 負(fù)荷下限丄」=44.7%K2.24液泛情況1、 干板壓降hcch=0.051(W^)2()=0.051(13.1)2(1：ZZ5)=0.0247米液柱cC0y 0.78 10370L2、 濕板壓降F=W氯=13.1".775=17.450 0V查圖得片=0.043米液柱h=h+h=0.0247+0.043=0.0677米液柱pcl精餾段總壓降A(chǔ)p]=0.0677x22=1.49米液柱3、 降液管中液流速度Wf

液體流過降液管的局部阻力hdh=0.2(-^)2二0.2(0-00135)2=0.000322米液柱dLh 0.84x0.04W0降液管中清液層高度HdH=h+h+h+A=0.0677+0.0592+0.000299=0.127米dpLd2H-h=2x0.127-0.05=0.204米dW?.耳=0.4(米)>2Hd-hw???不會產(chǎn)生液泛。降液管中液流速度W=出(A=0.08米2)=0001^=0.01685米/秒<0.1米/秒fAff 0.08降液管中液流停留時(shí)間Tt=Ht= 04 =23.75秒>5秒W0.01685f霧沫夾帶eVAT=0.785D2=0.785xl.42=1.54米2W = 0838 =0.574米3/米2〃秒GA—Ar1.54-0.08Tfe=0.22(空)[ Wg ]3.2=0.22(^^)[ 0574 ]3.2=0.0044<0.1公斤V b12(Ht—2.5h厶) 18.312(0.4—2.5x0.0594液/公斤汽負(fù)荷上限即當(dāng)ev=0.1公斤液/公斤汽時(shí)的WGVG(WG )3.2=Gmax0.1x(WG )3.2=Gmax0.22x7