醋酸乙烯合成的物料衡算

1、第五章 醋酸乙烯合成的物料衡算5、1 反應(yīng)器的物料衡算設(shè)計(jì)要求：年產(chǎn)11萬噸聚乙烯醇，產(chǎn)品平均聚合度為1795，生成產(chǎn)時(shí)間為每年330天。產(chǎn)品分子式為：CH2CHOHnCH2CHOCOCH3m由已知所給得，PVA的聚合度為1795，平均聚合度為1700，醇解度為95%得： 解可得： m=85 n=1615平均分子量： 產(chǎn)品產(chǎn)量所需單體量 工藝條件假設(shè)（數(shù)據(jù)參考馬延貴 .聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù).紡織工業(yè)出版社.1988）：乙炔單程轉(zhuǎn)化率 以乙炔計(jì)算的醋酸乙烯的選擇性 醋酸轉(zhuǎn)化率 以醋酸計(jì)算醋酸乙烯的選擇性 乙醛收率 巴豆醛收率則：乙炔收率 由方程式 ： 乙炔進(jìn)料=根據(jù)反應(yīng)器入口各組分的組成可計(jì)算總進(jìn)料

2、量依次計(jì)算其他組分進(jìn)料數(shù)量如表5-1表5-1 反應(yīng)器的進(jìn)料表 進(jìn)料組成數(shù)量（t/h）組成（%Wt）乙炔52.7448.20醋酸48.6944.50醋酸乙烯2.462.25氮?dú)?.453.15乙醛1.161.06巴豆醛0.150.14二氧化碳0.440.40水0.330.30丙酮0其它0合計(jì)109.42100出口組成計(jì)算 由下列方程式計(jì)算+HAC VAC 26 60 86 x y 23.552 120 58 44 18 48.6935%-16.43 m n p+ 18 44 z 52.740.3106%由上述三個(gè)方程求：x=7.12t/h y=16.43t/h z=0.065 m=0.29 n=

3、0.22 p=0.092所以出口流量如下:1、： 2、：3、： 4、： 5、: 6、:7、: 8、: 9、其他: t/h因此可得反應(yīng)器的出料表，見表5-2.表5-2 反應(yīng)器的出料表 進(jìn)料組成數(shù)量（t/h）組成（%，）乙炔44.8340.97醋酸31.6528.93醋酸乙烯26.0123.77氮3.453.15乙醛1.341.22巴豆醛0.180.16二氧化碳0.660.60水0.360.33丙酮0.290.27其它0.650.60合計(jì)109.421005、2 分離器出口物料組成的衡算：由實(shí)驗(yàn)得分離器出口乙醛的汽相組成為90.7%，液相組成為9.3% 那么乙醛汽相數(shù)量為，液相數(shù)量為，其它組分?jǐn)?shù)量

4、為反應(yīng)器出口數(shù)量。汽液分離器出的汽相組分部分放空，以保證不積累，其余大部分返回反應(yīng)器與反應(yīng)器進(jìn)口的精乙炔混合循環(huán)使用。50OCCH3CHOC3H6O、VACC4H6O、HAC、H2O100OC合成氣180OC汽液分離器 圖5-1 分離器物料衡算圖由反應(yīng)器的出口物料通過汽液分離器的計(jì)算，得表5-3汽相組程與表5-4液相組成。表5-3 汽相組成組分?jǐn)?shù)量組成 （%Wt）44.8389.373.456.881.222.420.661.32合計(jì)50.16100表5-4 液相組成組分?jǐn)?shù)量組成（%Wt）0.290.490.120.230.180.30VAC26.0143.88HAC31.6553.40.36

5、0.6其他0.651.1合計(jì)59.2741005、3 清洗工段物料衡算：汽液分離器出來的汽相組成清洗后，、被解析。所以可得解析塔出口汽相組成表5-5。表5-5 解析塔出口汽相組成組分?jǐn)?shù)量組成 （%Wt）44.8397.351.222.65合計(jì)46.05100汽液分離器出來的汽相組成清洗后，、被吸收。所以可得吸收塔出口汽相組成表5-6。表5-6 吸收塔出口汽相組成組分?jǐn)?shù)量組成 （%Wt）3.4583.940.6616.06合計(jì)4.111005、4 乙炔凈化工段物料衡算：5、4、1 循環(huán)氣物料平衡乙炔與醋酸為循環(huán)物料，由反應(yīng)器的出口物料組成，可以得到乙炔與醋酸的物料組成，所以可到循環(huán)氣物料平衡表5

6、-7。表5-7 循環(huán)氣物料平衡表名稱循環(huán)（）進(jìn)料（）補(bǔ)充（）乙炔44.8352.747.91醋酸31.6548.6917.045、4、2 精乙炔物料組成的計(jì)算由出口參考資料聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù) 33頁可得，精乙炔的技術(shù)規(guī)格：表5-8 精乙炔的技術(shù)規(guī)格 序號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)1純度%992磷化氫%0.00373硫化氫%0.00394比活性度s<30汽液分離器汽相組分部分放空以保證氮?dú)獠焕鄯e，其余部分返回反應(yīng)器進(jìn)口與精乙炔混合使用 。設(shè)循環(huán)氣與放空氣質(zhì)量比為x，根據(jù)精乙炔技術(shù)規(guī)格要求表5-8，計(jì)算精乙炔組成：精乙炔量=7.91/99%=7.99t/h 由循環(huán)氣物料平衡表見表5-7與氣液分離器出口汽相組

7、成表5-3，可得：（0.66-0.66x+3.45-3.45x）=7.99-7.91 x=0.98050.9805=0.0130.9805=0.067由此得，精乙炔組成如表5-9：表5-9 所以精乙炔的組成見下表組分?jǐn)?shù)量 t/h組成 （w%）乙炔7.9199.00二氧化碳0.0130.16氮?dú)?.0670.84總計(jì)7.991005、4、3 粗乙炔組成的計(jì)算由參考資料聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù)32頁可得粗乙炔的技術(shù)規(guī)格：表5-10 粗乙炔的技術(shù)規(guī)格序號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)合格勉強(qiáng)1乙炔含量%>982磷化氫%<0.05<0.103硫化氫%<0.10<0.154壓力（表壓）mm 水柱&g

8、t;1505溫度<30由表5-10得，根據(jù)乙炔的質(zhì)量流率計(jì)算乙炔的摩爾流率： 同理得：二氧化碳的摩爾流率：氮?dú)獾哪柫髀蕿椋核源忠胰驳目偰柫髀蕿椋阂胰?、二氧化碳、氮?dú)獾哪柦M成分別為：乙炔：二氧化碳：氮?dú)? 由粗乙炔的技術(shù)規(guī)格表5-10知：磷化氫的摩爾組成取為0.05%，硫化氫的摩爾組成為0.1%，由此計(jì)算得到磷化氫的摩爾流率為：硫化氫的摩爾流率為：由以上數(shù)據(jù)計(jì)算得到，粗乙炔各組分的質(zhì)量流率與組成，見表5-11：表5-11 粗乙炔組成見下表組成數(shù)量(t/h)組成（Wt%）數(shù)量(kmol/h)組成（mol%）乙炔7.9198.80304.2398.97二氧化碳0.0130.160.30

9、0.10氮?dú)?0670.842.390.78磷化氫0.00510.060.150.05硫化氫0.0110.140.310.10總計(jì)8.006100307.38100清凈劑次氯酸鈉用料的計(jì)算：次氯酸鈉是由氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，是一種強(qiáng)氧化劑，能分解放出氧原子，將乙炔中的雜質(zhì)磷化氫、硫化氫凈化。設(shè)除去磷化氫消耗的次氯酸鈉的量為x，除去硫化氫消耗的次氯酸鈉的量為y。34 74.50.0051 x 34 74.5 0.0111 y由此可得：X=0.045，那么消耗次氯酸鈉的總量為：氫氧化鈉與氯氣用量的計(jì)算：設(shè)氫氧化鈉用量為：m ，氯氣用量為n 。 71 74.5m n 0.141由此可得：m=0.1

10、5，n=0.134次氯酸鈉中有效氯的成分為（符合工業(yè)生產(chǎn)的要求）5、5 反應(yīng)器熱量衡算表 5-12 相關(guān)物質(zhì)物性參數(shù)表分子量M （g/m）ol沸點(diǎn)（）汽化潛熱（J/mol）液相熱溶L （J/mol）汽相熱溶（kcal/kg.）乙炔26-84.00.469醋酸60118.00.35醋酸乙烯8672.50.291乙醛4420.850.412巴豆醛70102.20.40丙酮5856.29二氧化碳440.232氮?dú)?80.25水181000.458循環(huán)油1560.63備注：丙酮汽相熱容=導(dǎo)熱油的密度根據(jù)工藝條件的選擇反應(yīng)器入口氣體溫度,反應(yīng)溫度（既出口溫度）180。1、反應(yīng)放出熱量2 、氣體從140升

11、到180吸熱為(1) 乙炔吸熱量(2) 醋酸吸熱量(3醋酸乙烯吸熱量(4) 氮?dú)馕鼰崃?5) 乙醛吸熱量(6) 巴豆醛吸熱量(7二氧化碳吸熱量(8) 水蒸氣吸熱量其它吸熱可以忽略所以3、被載熱油帶走的熱量a. 假設(shè)反應(yīng)器有熱損失（經(jīng)驗(yàn)取值） 則:b假設(shè)反應(yīng)器無熱損失則：4、反應(yīng)熱利用率 反應(yīng)器熱量衡算: 相關(guān)物質(zhì)的物性參數(shù)表其中丙酮 5、導(dǎo)熱油用量 （）a. 反應(yīng)器有熱損失 b反應(yīng)器內(nèi)無熱損失5、6 分離器熱量衡算 一段冷卻：（控制溫度范圍：180100，一段出料溫度：100, 醋酸溫度5090） 反應(yīng)器出口混合汽的溫度經(jīng)汽液分離器一段冷卻后，溫度由180降到100，在此過程中大部分重組分醋酸冷凝下來，同時(shí)水，巴豆醛也幾乎全部冷凝下來，余下的組分通往二段繼續(xù)冷卻。所以 一段總冷量二段冷卻 （氣體溫度 100-50）醋酸溫度（20-30）由一段冷卻來的氣體經(jīng)過二段冷卻后溫度由100降到50，在此過程中相對(duì)重的組分VAC（