醋酸乙烯合成的物料衡算.doc

第五章 醋酸乙烯合成的物料衡算
5、1 反应器的物料衡算
设计要求:
年产11万吨聚乙烯醇,产品平均聚合度为1795,生成产时间为每年330天。
产品分子式为:CH2─CHOHnCH2─CHOCOCH3m
由已知所给得,PVA的聚合度为1795,平均聚合度为1700,醇解度为95%得:
解可得: m=85 n=1615
平均分子量:
产品产量
所需单体量
工艺条件假设(数据参考马延贵 .《聚乙烯醇生产技术》.纺织工业出版社.1988):
乙炔单程转化率 以乙炔计算的醋酸乙烯的选择性
醋酸转化率 以醋酸计算醋酸乙烯的选择性 乙醛收率 巴豆醛收率
则:乙炔收率
由方程式 :
乙炔进料=
根据反应器入口各组分的组成可计算总进料量
依次计算其他组分进料数量如表5-1
表5-1 反应器的进料表
进料组成
数量(t/h)
组成(%Wt)
乙炔
52.74
48.20
醋酸
48.69
44.50
醋酸乙烯
2.46
2.25
氮气
3.45
3.15
乙醛
1.16
1.06
巴豆醛
0.15
0.14
二氧化碳
0.44
0.40
水
0.33
0.30
丙酮
0
其它
0
合计
109.42
100
出口组成计算 由下列方程式计算
+HAC VAC
26 60 86
x y 23.55
2
120 58 44 18
48.6935%-16.43 m n p
+
18 44
z 52.740.3106%
由上述三个方程求:x=7.12t/h y=16.43t/h z=0.065 m=0.29 n=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
因此可得反应器的出料表,见表5-2.
表5-2 反应器的出料表
进料组成
数量(t/h)
组成(%,)
乙炔
44.83
40.97
醋酸
31.65
28.93
醋酸乙烯
26.01
23.77
氮
3.45
3.15
乙醛
1.34
1.22
巴豆醛
0.18
0.16
二氧化碳
0.66
0.60
水
0.36
0.33
丙酮
0.29
0.27
其它
0.65
0.60
合计
109.42
100
5、2 分离器出口物料组成的衡算:
由实验得分离器出口乙醛的汽相组成为90.7%,液相组成为9.3% 那么乙醛汽相数量为,液相数量为,其它组分数量为反应器出口数量。
汽液分离器出的汽相组分部分放空,以保证不积累,其余大部分返回反应器与反应器进口的精乙炔混合循环使用。
图5-1 分离器物料衡算图
由反应器的出口物料通过汽液分离器的计算,得表5-3汽相组程与表5-4液相组成。
表5-3 汽相组成
组分
数量
组成 (%Wt)
44.83
89.37
3.45
6.88
1.22
2.42
0.66
1.32
合计
50.16
100
表5-4 液相组成
组分
数量
组成(%Wt)
0.29
0.49
0.12
0.23
0.18
0.30
VAC
26.01
43.88
HAC
31.65
53.4
0.36
0.6
其他
0.65
1.1
合计
59.274
100
5、3 清洗工段物料衡算:
汽液分离器出来的汽相组成清洗后,、被解析。所以可得解析塔出口汽相组成表5-5。
表5-5 解析塔出口汽相组成
组分
数量
组成 (%Wt)
44.83
97.35
1.22
2.65
合计
46.05
100
汽液分离器出来的汽相组成清洗后,、被吸收。所以可得吸收塔出口汽相组成表5-6。
表5-6 吸收塔出口汽相组成
组分
数量
组成 (%Wt)
3.45
83.94
0.66
16.06
合计
4.11
100
5、4 乙炔净化工段物料衡算:
5、4、1 循环气物料平衡
乙炔与醋酸为循环物料,由反应器的出口物料组成,可以得到乙炔与醋酸的物料组成,所以可到循环气物料平衡表5-7。
表5-7 循环气物料平衡表
名称
循环()
进料()
补充()
乙炔
44.83
52.74
7.91
醋酸
31.65
48.69
17.04
5、4、2 精乙炔物料组成的计算
由出口参考资料聚乙烯醇生产技术 33页可得,精乙炔的技术规格:
表5-8 精乙炔的技术规格
序号
项目
单位
指标
1
纯度
%
99
2
磷化氢
%
0.0037
3
硫化氢
%
0.0039
4
比活性度
s
<30
汽液分离器汽相组分部分放空以保证氮气不累积,其余部分返回反应器进口与精乙炔混合使用 。
设循环气与放空气质量比为x,根据精乙炔技术规格要求表5-8,计算精乙炔组成:
精乙炔量=7.91/99%=7.99t/h
由循环气物料平衡表见表5-7与气液分离器出口汽相组成表5-3,可得:
(0.66-0.66x+3.45-3.45x)=7.99-7.91 x=0.9805
二氧化碳的量为:0.66-0.660.9805=0.013
氮气的量为:3.45-3.450.9805=0.067
由此得,精乙炔组成如表5-9:
表5-9 所以精乙炔的组成见下表
组分
数量 t/h
组成 (w%)
乙炔
7.91
99.00