北京理工大学珠海学院2011届本科生毕业设计
目 录
摘 要 ....................................... 错误！未定义书签。 ABSTRACT ..................................... 错误！未定义书签。 1 绪论 ....................................................... 1
1.1 概述 ...................................................... 1 1.1.1 乙酸的工业现状 .......................................... 1 1.2 工艺技术的比较与选择 ...................................... 2 1.3 原料及产品规格 ............................................ 2 1.4 三废处理 ................................................. 2 1.4.1 废气处理 ................................................ 2 1.4.2 废水处理 ................................................ 2 1.5 确定方案 .................................................. 3 1.5.1 设计依据 ................................................ 3 1.5.2 设计方法 ................................................ 3 1.5.3 设计流程 ................................................ 3 1.6 操作条件的确定 ............................................ 4 1.6.1 塔板类型的选取 .......................................... 4 1.6.2 进料状态 ................................................ 4 1.6.3 加热方式的选择 .......................................... 4
2 精馏塔的工艺计算 ......................................... 5
2.1 物性数据 ................................................... 5
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2.1.1 粗醋酸中各组分的物理性质 ................................. 5 2.1.2醋酸水溶液气-液平衡关系表 ................................ 5 2.1.3水和醋酸的安托尼常数 lgP0?A?B ....................... 5 C?t2.2 物料平衡 ................................................... 6 2.3氧化塔物料衡算 ............................................. 6 2.4 蒸发器物料衡算 ............................................. 9 2.5精馏塔T101物料衡算 ....................................... 10 2.5.1原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量 ..................... 10 2.5.2物料衡算 ................................................ 10 2.5.3塔顶，进料和塔釜温度的计算 .............................. 10 2.5.4平均相对挥发度的计算 .................................... 11 2.5.5最小回流比的计算和适宜回流比的确定及 ..................... 11 2.5.6最小理论塔板数确定 ...................................... 12 2.5.7全塔理论塔板数 .......................................... 12 2.5.8实际塔板数和进料位置 .................................... 12 2.6精馏塔T102的物料衡算 ..................................... 13 2.7 醋酸回收塔物料衡算 ....................................... 13
3 精馏塔主要尺寸计算 ........................................ 15
3.1精馏塔T101设备计算 ....................................... 15 3.1.1操作压强 ................................................ 15 3.1.2操作温度 ................................................ 15 3.1.3平均分子量 .............................................. 15
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3.1.4平均密度（参考《化工原理上册附录图7》） .................. 16 3.1.5表面张力的计算（参考《化工原理上册附录图7》） ............ 18 3.2精馏塔T101主要尺寸计算 ................................... 18 3.2.1流量的计算 .............................................. 18 3.2.2塔径的计算 .............................................. 19 3.2.3塔板结构的设计 .......................................... 20 3.2.4塔板流体力学验算 ........................................ 23 3.2.5塔板负荷性能图 .......................................... 27 3.2.5塔的高度计算 ............................................ 33
4 热量衡算 .................................................. 36
4.1.数据 ...................................................... 36 4.2冷凝器的热负荷 ............................................ 36 4.3冷却水消耗量 .............................................. 38 4.4加热器热负荷及全塔热量衡算 ................................ 38
5 主要设备设计和选型 ....................................... 40
5.1接管的设计 ................................................ 40 5.1.1进料管 .................................................. 40 5.1.2回流管 .................................................. 40 5.1.3釜液出口管 .............................................. 40 5.1.4塔顶蒸汽管 .............................................. 41 5.1.5加热蒸汽管 .............................................. 41 5.2冷凝器的选型 .............................................. 42
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6.结论 ....................................... 错误！未定义书签。 参考文献.................................................. 43 附 录 ....................................................... 44
附录1 ........................................................ 44 （1）英文字母： ............................................... 44 （2）希腊字母： ............................................... 45 （3）下标： ................................................... 45 （4）上标： ................................................... 45 附录2 ........................................................ 45
谢 辞 ....................................... 错误！未定义书签。
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1 绪论
1.1 概述
乙酸又称醋酸，分子量为60.05。，是无色透明带有刺激性气味的液体，是重要的有机酸之一 。乙酸是相当弱的一种盐基酸，与多种金属能生成盐类；乙酸的水溶液一般有很强的腐蚀性，纯的乙酸电导率很低，但加入少量的硫酸后，通电流时乙酸就分解为一氧化碳，二氧化碳和氧；乙酸分子结构中的羧基和烷基，能与卤素，氨，醇等发生多种化学反应，构成了乙酸在化学工业中的广泛用途。乙酸可以用来制取乙酸乙烯，乙酸纤维素，乙酸酯类溶剂，氯乙酸和乙酸盐类等等。还可以作为织物整理剂，用于制药工业?1?。
我国醋酸产量不足说明我国醋酸需求增长速度较快，也说明国内醋酸工业整体水平较差，受到国外规模化装置产品的冲击日趋严重。我国不仅大量进口醋酸，而且醋酸下游产品呈现快速发展态势，为醋酸产品的发展提供了广阔的市场前景。未来10年间，我国醋酸需求的平均增长率达5.7%，2006年我国需求量达到1450kt，2010年需求量达到1880kt。这对我国醋酸的研究有着重大意义?2?。
目前国内外乙酸的生产工艺都比较成熟，本设计主要针对乙酸生产的分离工段进行研究。精馏塔设备作为汽一液和液一液之间进行传质与传热的重要设备，广泛应用于炼油、石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸(精)馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作。是化工、炼油生产装置中最重要的设备之一，塔设备的性能对于整个装置和企业的生产能力、产品质量、消耗额定以及三废和环保等各方面都有重大影响。
当前工业上的大型蒸馏设备仍以板式塔为主，因为板式塔结构简单、成本低廉、易于放大而且在设计与操作方面已具备了比较成熟的经验。但板式塔与高效规整填料相比也有自身的缺点:其通量较小、压降较大、效率也较低，所以进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破。欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开发出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些缺点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应现在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求达到相际间传质与传热的目的。当用这些新型高效塔板改造现有的筛板塔或浮阀塔时，无论是从操作性能，还是从改造费用上都显示出广泛的应用前景。因此我们可以从塔板的性能：塔板效率、处理能力、操作弹性、压降及抗堵性等几方面来研究来提高精馏塔的性能，从而优化塔设备，达到经济实用的目的。
1.1.1 乙酸的工业现状
近年来，世界乙酸需求年平均增长率为6.9%，而我国年均增长率达到10%左右。目前我国乙酸生产企业有300多家，2008年生产能力约达250万t/a。乙酸工业经过几十年的
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