年产吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计毕业设计答辩

年产吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计毕业设计答辩第1页/共21页毕业设计答辩

年产3000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计第2页/共21页目录聚乙烯醇的概述聚乙烯醇的性质及用途

聚乙烯醇国内外生产消费现状聚乙烯醇的生产工艺流程精馏四塔的设计塔物料平衡计算塔的气液平衡计算塔的工艺计算塔高的计算塔高的计算四塔的附属设备第3页/共21页

聚乙烯醇简介

聚乙烯醇(polyvinylalcoho1)，简称PVA，分子式一[CH2CH(OH)]一，为白色片状、絮状或粉末状固体，无味无毒、无污染，可在80～90℃水中溶解，是一种由醋酸乙烯经醇解聚合而成的水溶性高分子聚合物第4页/共21页聚乙烯醇的性质及用途PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性，因此除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。第5页/共21页全球聚乙烯产能当前全球PVA生产厂家集中于20个地区与国家，装置40于套，总产能达到1100kt/a产量约930kt/a。近年来，产量平均以3.5%速度递增。世界PVA产能分布状况如图第6页/共21页我国聚乙烯醇消费状况

近年来随着我国展．对聚乙烯醇的需求量不断增加。2004年我国聚乙烯醇的表观消费量为46.17万吨，2007年达到51.15万吨，同比增长约2.90％。2009年表观消费量47.89万吨，同比增长约4.45％，2004-2009年表观消费量的年均增长率约为0.73％。第7页/共21页国内2009年聚乙烯醇消费结构第8页/共21页我国聚乙烯醇生产技术原料路线石油乙烯天然气乙炔电石乙炔优点副产物少，设备腐蚀性小，催化剂活性高，产品质量好热能利用好，催化剂廉价易得，副反应少技术成熟，投资少，催化剂易得缺点催化剂贵重乙炔成本高电石污染严重第9页/共21页聚乙烯醇生产流程第10页/共21页精馏工段的主要任务将合成反应液中的醋酸与醋酸乙烯分离并精制，精制后的醋酸乙烯和醋酸分别送往原料工段和合成工段，并回收反应液中的副产物乙醛。除去反应液、醋酸中焦油等高沸物。第11页/共21页精馏工段工艺流程第四精馏塔4的作用是把3塔馏出液中含有的醋酸乙烯回收回来。该塔塔顶蒸出醋酸甲酯、乙醛等，冷凝冷却后，部分回流，部分送往第八精馏塔8。釜液为醋酸乙烯，返回第三精馏塔3。第12页/共21页三塔每小时精制出来的合格醋酸乙烯理论上必须满足并大于每小时生产出成品聚乙烯醇的需要。计算三塔每小时精制出的醋酸乙烯量。再反推得到三塔的加料量，这个加料量其实就是包含了所有来源加料的总量。通过这个总量我们再根据工艺书里提供的加料组分比，计算出馏出液的量。这样就知道了四塔的进料了。

物性数据汇总表

名称单位进料馏出釜液精馏段平均提馏段平均平均分子量g/mol76.47559.20681.22367.84178.849比热kJ/kg·℃2.052.042.012.052.03汽化潜热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表面张力dyn/cm20.5219.86粘度cp0.460.12第13页/共21页精馏塔汽液负荷计算因为塔中分子汽化潜热不等，所以不能用恒分子流的方法计算气液负荷。本方法计算用热平衡与物料平衡联立的方法计算气液负荷通过全塔热平衡计算再沸器的热负荷Qs全塔热平衡等式QS+QF+QD=QP+QM+QW+QE进料热QF=进料比热×进料量×加料温度=93982kJ/h回流热QD=馏出比热×馏出量×回流比×馏出温度=21870kJ/h馏出热QR=馏出比热×馏出量×馏出温度=2184.269KJ/h塔顶热QP=馏出比热×馏出量×（回流比+1）+馏出汽化潜热×馏出量×（回流比+1）=1139188kJ/h釜液热QW=釜液比热×釜液量×釜液排出温度=183985kJ/h∵QM=0假设全塔热损失为QE=0.03QS∴QS≈2951774kJ/h第14页/共21页由第二块板以下热量衡算和物料衡算，求提馏段上升汽量和下降液体量项目符号名称单位数值精馏段提馏段1VS′上升汽量m3/s0.7092LS′下降液体量m3/s0.00026433δ进料热状况参数1.1464VS1进料板气相负荷m3/s0.6885F进料流量kg/h1528.1637Δ内回流量kg/h408.218VS2顶板气相负荷m3/s0.2969VS平均气相负荷m3/s0.49210LS1进料板液相负荷m3/s0.000212111LS2顶板液相负荷m3/s0.00035112LS平均液相负荷m3/s0.00007929第15页/共21页塔板数计算相平衡方程：精馏段操作线方程：提馏段操作线方程：两操作线交点横坐标为：精馏段17块塔板第18块塔板为加料板提留段为20块塔板

──进料中轻组分的组成，摩尔分率或质量分率；──塔顶产品中轻组分的组成，摩尔分率或质量分率：──塔底产品中轻组分的组成，摩尔分率或质量分率。第16页/共21页塔体的工艺计算项目符号名称单位数值精馏段提馏段1HT塔板间距m0.40.42D塔径m1.21.23d0筛孔直径m0.0050.0054t筛孔中心距m0.020.025Aa开孔区面积m20.370.376A0筛孔总面积m20.04270.04277N筛孔数目个217621768δd塔板厚度m0.0040.0049eV雾沫夹带kg(液)/kg(汽)0.00170.0084第17页/共21页塔高的计算项目间距单位塔板间距400mm人孔400mm裙座2000mm塔底部空间1300mm封头325mm除沫器到第一块塔板1000mm人孔处的板间600mm塔板数37块，人孔数3个塔的立体高度=400×（37-1）+200×3+1300+2000+1000+325=19625mm第18页/共21页四塔附属设备项目符号单位名称数值再沸器QsKJ/h热负荷2951774Fm2传热面积29Dm管径25KKcal/m2传质系数600NT根管数148冷凝器QnKJ/h冷凝器负荷266523Fm2换热面积37.64Wt/h循环水用量11KKcal/m2传质系数400第19页/共21页CAD流程图及手绘图共四张CAD图