1500吨年乙酸乙酯工艺设计

吨/年乙酸乙酯工艺设计概述乙酸乙酯的理化性质乙酸乙酯又叫做醋酸乙酯（EA）[1]，是一种具有浓烈清凉菠萝香气和葡萄酒香味的液体，无色透明，容易挥发，显低毒性，可溶解于氯仿、乙醇、乙醚和芳香烃等有机溶剂，溶解性：微溶于水，溶于醇、酮、醚、氯仿等多数有机溶剂。

乙酸乙酯又称醋酸乙酯。纯净的乙酸乙酯是无色透明具有刺激性气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。我们所说的陈酒很好喝，就是因为酒中含有乙酸乙酯。乙酸乙酯具有果香味。因为酒中含有少量乙酸，和乙醇进行反应生成乙酸乙酯。因为这是个可逆反应，所以要具有长时间，才会积累导致陈酒香气的乙酸乙酯。

官能团酯基-COOR（碳与氧之间是双键），折光率1.3618[2]。乙酸乙酯的用途1、作为工业溶剂，用于\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"涂料、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"粘合剂、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"乙基纤维素、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"人造革、油毡着色剂、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"人造纤维等产品中。2、作为粘合剂，用于印刷\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"油墨、人造\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"珍珠的生产。3、作为提取剂，用于\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"医药、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"有机酸等产品的生产。4、作为香料原料，用于\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"菠萝、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"香蕉、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"草莓等水果香精和\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"威士忌、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"奶油等香料的主要原料。香料制造、可以做白酒勾兑用\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"香料、人造\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"香精。5、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"萃取剂，从水溶液中提取许多化合物（\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"磷、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"钨、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"砷、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"钴）。6、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"有机溶剂。分离糖类时作为校正温度计的标准物质。7、检定\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"铋、金、铁、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"汞、氧化剂和铂。8、测定铋、硼、金、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"铁、钼、铂、钾和铊。9、生化研究，蛋白质顺序分析。10、环保、农药残留量分析。11、有机合成。12、是硝酸纤维素、乙基纤维素、\t"/item/%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF/_blank"乙酸纤维素和氯丁橡胶的快干溶剂，也是工业上使用的低毒性溶剂。13、还可用作纺织工业的清洗剂和天然香料的萃取剂，也是制药工业和有机合成的重要原料。14、GB2760—96规定为允许使用的食用香料。主要用于着香、柿子脱涩、制作香辛料的颗粒或片剂、酿醋配料。广泛用于配制樱桃、桃、杏等水果型香精及白兰地等酒用香精。乙酸乙酯国内外市场情况国内发展状况工业制备乙酸乙酯,我国从1945年开始研究乙酸乙酯生产相关工艺,国内传统通常利用酯化反应再进行精制加工。可硫酸法存在比较多的缺点,例如会产生硫酸酯等多种副产物,给乙酸乙酯的精制带来不变、加入的酸催化剂容易腐蚀设备,维护成本过高、酸性废产物的外排污染环境等问题。为了解决这些存在的问题,新型催化剂的开发便有很大的必要,近年来用于酯化的固体酸催化剂的实例包括负载在二氧化硅等上作为催化剂的固体强酸催化剂,杂多酸金属盐或杂多酸,离子交换树脂(例如amberlyst15,smopex-101)、沸石(例如USY,BEA,MOR,ZSM-5)分子筛催化剂、硫酸化氧化物ZrO2SO4等各种酸性催化剂。尽管酯化反应看起来很简单,但它是一个平衡过程(具有低平衡常数),并且为了改进获得更多的转化率,催化剂的活性性质尤为重要。硫酸化氧化物ZrO2-SO4等各种酸性催化剂[3]。西南化工研究院[4]开发了年产乙醇脱氢工艺3000吨/年,用于山东EA工业装置的生产。以Cu/ZnO/A12O3为催化剂,乙醇转化率可达到65%左右,乙酸乙酯选择性指数为90%[5]左右。中科院长春应化所对乙醇氧化酯化反应的催化剂进行了研究。实验表明使用Sb2O4-MoO3复合催化剂可将乙醇转化率提高到58~60%,乙酸乙酯选择性指数达到91%左右。西北石油研究院关于金属改性ZSM-5沸石分子筛[6]对乙酸和乙醇酯化反应的研究表明,用ZSM-5及金属改性ZSM-5作为酯化的催化剂,虽然乙醇的转化率无较大变化,但酯化反应选择性系数明显增大。使用H3PMo12O4019H2O作为乙酸乙酯酯化反应中的催化剂,选择性系数达到92.18%,但在反应中催化剂的使用剂量、原料的进料比和反应时间对产品产量的影响仍在研究当中国外发展状况由于大多数酯化法使用H2SO4作催化剂存在较多问题,世界各国也一直在研究开发新型催化剂来解决这些问题。例如固体酸酯化催化剂,美国Davy公司和UCC公司共同推出的乙醇脱氢歧化发生产乙酸乙酯已在工业生产中应用Davy公司一直在研发试用新的催化剂,他们发现使用Na2SO4等金属盐做催化剂有利于提高转化率[7]图,Na2SO4作为强电解质,H2SO4将H+离子化并使体系呈酸性。在反应体系中,Na2SO4自身的结合水可以用来提高催化剂表面的H+活性,生成的水又可以使Na2SO4离子化更多的H+,有利于酯化反应,增大活性和选择性系数是降低生产成本的有效办法,此办法实用于东南亚,非洲等地。日本昭和公司[8]回通过在铜基催化剂中心上添加各种金属氧化物,开发了高活性、高选择性的CuZn-ZrA-O催化剂,该催化剂在225℃、1MPa下进行,乙醇转化率达50.2%,乙酸乙酯选择性为96%,选择性和转化率有了明显的提高进出口情况2005年以前,我国是乙酸乙酯的进口国,从2005以后,随着我国乙酸乙酯生产能力和产量的大量增加,由净进口国转变为净出口国,2006年我国乙酸乙酯的净出口量为100万吨,约占国内总产量的15.87%。2008年净出口量达到1828万吨,同比增长41%。近两年,我国乙酸乙酯的进口量逐年减少,2006年进口量为0.96万吨,2008年下降到0.11万吨,同比下降约85.52%。2009年上半年进口量为0.03万吨,同比减少约57%。与此相反,我国醋酸乙酯的出口量却在逐年增加。2006年出口量超过10.0万吨,达到1094万吨,2008年尽管受到全球金融危机的影响,但出口量仍高达1839万吨,同比增长34%,2009年上半年出口量为873万吨,同比增长0.23%,2010年我国醋酸乙酯出口到30多个国家和地区,其中对亚洲国家的出口量约占总出口量的93%,其中对韩国的出口量为323万吨,约占总出口量的29.6%,其次是中国台湾,出口量为1.89万吨,约占总出口量的17.2%:再次是日本,出口量为1.66万吨,约占总出口量的15%。我国醋酸乙酯出口主要集中在江苏、山东和广东3省,2006年出口量分别为6.1万吨、2.1万吨和1.53万吨,合计出口量占出口总量的78%,其他省份出口量仅为1.21万吨。主要出口企业有江苏索普、山东金沂蒙、广东江门谦信化工发展公司等大型醋酸乙酯生产企业。2003年以前,我国醋酸乙酯的进口价格变化不大,基本上维持在520-550美元/吨,2004年以后进口价格开始上涨,2004年价格为653.2美元/吨,2006年上涨到841.4美元/吨,比2005年上涨76%。出口价格近几年也不断上涨。2003年出口价格为573.8美元吨,2004年上涨到7573美元/吨,2006年上涨到7986美元/吨2008年进一步上涨到905.7美元/吨。消费现状及发展前景近年来,随着我国经济的快速增长,涂料、油墨、粘合剂等产品需求大幅提升,从而拉动醋酸乙酯的消费稳步增长。1997年我国醋酸乙酯的表观消费量只有10.50万吨,2001年增加到279万吨,2006年进一步增加到53.02万吨,比2005年增长约59%,2007年增加到580.6万吨,2009年进一步增加到821.1万吨,同比增长约59%,2004-009年表观消费量的年均增长率约为13.71%近年来我国醋酸乙酯的供需情况见表2-5表2.5近年来我国醋酸乙酯的供需情况单位:万吨/年年份生产能力产量进口量出口量表观消费量200020.3321.2920050.4622.79200239.030.74.581.0934.19200354.034.24.271.1937.28200467.041.83.462.0743.19200580.047.34.641.8850.06200690.063.00.9610.9453.022007109.071.00.7613.7058.062008150.095.00.1118.3976.72目前,国内醋酸乙酯主要消费地区集中在华东、中南、华北东北地区,产品主要用于生产涂料、制药和粘合剂,2008年我国醋酸乙酯消费结构为:制药行业对乙酸乙酯的需求量约占总需求量的30%涂料约占35%粘合剂约占20%油墨约占10%,其他产品约占50%。预计到2012年,我国乙酸乙酯的总需求量将达到约900万吨,供大于求,届时消费结构将有所变化,其中在制药和粘合剂行业消费的比例将会有所下降,随着新型高档涂料的不断发展,预计涂料行业对醋酸乙酯的需求量将会有较大幅度的增加;随着电子、通讯行业的发展,油墨方面的需求量也将有所上升。另外,随着醋酸乙酯新用途的不断开发将会使醋酸乙酯在其他方面用量的比例也有一定的增加。乙酸乙酯的生产方案及流程酯化法乙酸酯化法是传统的乙酸乙酯生产方法,在催化剂存在下,由乙酸和乙醇发生酯化反应而得，化学方程式为:CH3COOH+CH2CH3OH→CH3CH2COOCH3+H2O酯化法生产工艺流程见图2.1,进料通过混合器混合后进入预热器,预热后进入酯化塔。酯化塔塔顶馏出液一部分回流,剩余部分通入分离塔。进入分离塔的物质通常包含乙酸乙酯、水和乙醇。从分离塔出来,乙酸乙酯、水和乙醇的三元共沸混合物再与水按特定比例送入混合器,然后由混合器进入沉降器,在沉降器中分层,上层为脂层,进入干燥塔干燥生成成品乙酸乙酯,下层回流进入分离塔做二次进料。所得产品质量见表1.3.1。图1.3.1酯化法生产工艺流程图表1.3.1产品质量表项目指标乙酸乙酯含量,%≥99.5乙醇含量,%≤0.20水分,%≤0.05酸度(以醋酸计),%≤0.005色度(铂-钴)<10近年来开发出了一种酯化法工艺方法称之为"切换法"，即在同一套装置内通过切换生产原料，可以根据市场需要生产乙酸乙酯或乙酸丁酯。这种对常规酯化技术的改革具有降低生产成本的潜力。通过消除产品间的切换时间而增加多用途酯化设备的运转时间，从而降低投资成本和操作成本。以前建设的酯化法乙酸乙酯装置或乙酸丁酯装置都可以投入少量资金改造为切换法。此工艺目前国内比较成熟。研究人员在现有乙酸酯化法基础上开发了一种乙酸乙酯绿色节能新工艺-非高分子固体酸催化酶化-加盐萃取精馏联合技术，简称"盐析法"。与传统酯化法相比可减少20%-25%的能耗，能有效降低乙醇用量，此技术已经在部分企业实现改造。酯化法工艺[9]优点是技术成熟、投资少。缺点是成本高、设备腐蚀严重、废酸不易处理、排放时环境污染大、副反应多及副产物处理困难等。酯化法适用于拥有大量低成本乙醇的地区。乙醇脱氢法乙醇脱氢法。乙醇脱氢法是近年来开发的一种新的工艺方法。乙醇脱氢法是采用铜基催化剂[10]使乙醇脱氢，生成粗乙酸乙酯，再分别经高、低压蒸馏除去共沸物，回收未反应的乙醇，去除丁酮、乙醚、醋酸、水等杂质，得到纯度为98.7%-99.9%的乙酸乙酯成品。该工艺在生产乙酸乙酯的同时可副产氢气。由于主反应只副产氢气，乙酸乙酯理论收率可达到96%，较酯化法高很多，同时由于避免使用乙酸和硫酸，因此设备腐蚀小，且不会产生大量的含酸废水。国内清华大学有此专利技术。英国Kvaener工艺技术公司(KTP)也拥有此项专利技术，并建设有工业化生产装置。南非Sasol化学工业公司建造了一套5.0万t/a乙酸乙酯生产装置，是第一家使用KTP公司乙醇脱氢法生产乙酸乙酯工艺的工厂。目前，该技术的所有权已经转移至DavyProcessTechnolog公司。DPT公司乙醇脱氢产品纯度高，适宜于有大量廉价乙醇并且氢气有合理用途的工厂。乙醛缩合法乙醛缩合法大多是以乙醇铝作催化剂,由科学家Tischenko于20世纪初开发成功,双乙醛分子被氧化和缩合,并重新组排形成一个乙酸乙酯分子,将反应液脱醛得到产物。该工艺工程反应条件易控制,成本低,副产物乙缩醛作为香料,有一定的利用价值。工艺流程见图1.3.3,在AlCl3和少量ZnCl2存在下,将铝粉溶解在含有乙醇和乙酸乙酯混合物的溶液中,得到乙醇铝溶液,催化剂制备装置和产品生产装置[11]分离。当制备催化剂时,通过冷冻回收经反应产生的废气,并将该流程所得的冷凝物导出。实现了废弃物的环保处理。将原料和催化剂共同加入反应器,在混合过程和进料过程中,约有98%的乙醛转化为所需产物。为了将反应温度稳定在5℃左右,需通入定量的冷却水,并且确保反应器在进入分离装置之前反应时间达到1小时。图1.3.3乙醛缩合法工艺流程图乙醛缩合法是在催化剂乙醇铝(也称三乙氧基铝)的存在下，两个分子的乙醛自动氧化和缩合，重排形成一分子的乙酸乙酯。采用该工艺时，如果反应过程中有两种醛存在，则可以生产出混合酯类，利用两步法[12]。例如Eastman公司在生产中采用大量乙醛和适量丁醛，可同时生产乙酸乙酯和乙酸丁酯。该工艺在常压低温下(0-20℃)进行，反应条件温和，但是铝基催化剂目前尚无法回收，乙醇铝水解后产生的残渣如果直接排放，将会污染环境。随着环保要求的提高，必须寻求适宜的处理方法。该法不足之处是只有在乙醛价格处于低位时才具有竞争力。乙醛缩合法在国外已经比较成熟。该法的优点是化学反应中没有废物产生。乙醛缩合法工艺受原料乙醛的限制，一般应建在乙烯-乙醛联合装置内。乙烯，乙酸直接加成法乙醇脱氢法：乙醇脱氢法是近年来开发的一种新的工艺方法。乙醇脱氢法是采用铜基催化剂使乙醇脱氢，生成粗乙酸乙酯，再分别经高、低压蒸馏除去共沸物，回收未反应的乙醇，去除丁酮、乙醚、醋酸、水等杂质，得到纯度为98.7%-99.9%的乙酸乙酯成品。该工艺在生产乙酸乙酯的同时可副产氢气。乙酸乙酯理论收率可达到96%，较酯化法高很多，同时由于避免使用乙酸和硫酸，因此设备腐蚀小，且不会产生大量的含酸废水。国内清华大学有此专利技术。1995年，山东省临沫县化肥厂(后更名为山东金沂蒙化工集团)使用此技术，建了一套5000t/a生产装置。西南化工研究院与中科院长春应用化学所分别开发了乙醇脱氢法与乙醇氧化酯化法生产工艺，但迄今为止均未实现工业化。英国Kvaener工艺技术公司(KTP)也拥有此项专利技术，并建设有工业化生产装置。南非Sasol化学工业公司建造了一套5.0万t/a醋酸乙酯生产装置，是第一家使用KTP公司乙醇脱氢法生产醋酸乙酯工艺的工厂。目前，该技术的所有权已经转移至DavyProcessTechnolog公司。DPT公司乙醇脱氢产品纯度高，适宜于有大量廉价乙醇并且氢气有合理用途的工厂。乙烯乙酸直接加成法工艺流程如图1.3.4所示,乙烯和乙酸经过气化器后,将混合器和通入的水蒸汽依次在三个反应塔中反应,反应塔中装填磷钨钥酸催化剂。从反应塔出来的含有乙酸乙酯、乙醇和乙酸的粗产品进入分离塔,重组分从分离塔下回流再次进料,上层进入萃取精馏塔进行萃取精制,萃取出来的乙酸乙酯通过干燥器进行干燥,成品乙酸乙酯由干燥塔排出,乙酸和水还有少量乙醇回流进入精馏塔。图1.3.4乙烯一步法生产工艺确定工艺方案及流程表1.3.5不同生产工艺的比较工艺方法优点缺点酯化法浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价设备腐蚀性大,硫酸易引起廉等优点,而且溶于反应物料中,是均相催磺化、化和聚合等的副反应,酯化法化反应,反应均匀,因而在全塔都能进行产品纯度低,后处理过程杂,催化反应。催化作不受塔内温度限制,三废量大应机理清楚,容易实现最优控制设备腐蚀性大,浓硫酸易引起磺化、炭化和聚合等的副反应,产品纯度低,后处理过程复杂,三废量大乙醛缩合反应反应条件温和，原料消耗少，工艺简单，设备腐蚀小，国外工艺成熟，国内也取得重大进展必须在乙醛的来源广泛区，催化剂处理上存在一定污染乙醇脱氢法原料利用上较为的经济，可以副产氢气，没有腐蚀性催化剂选择性比较差，分离工段塔多，因而能耗比传统工艺还高，工艺不成熟乙烯乙酸加成法反应有较高的选择性和转化率适合乙烯来源广的地区，乙烯价格上涨后，不利，工艺不成熟本次设计任务是年产1500吨乙酸乙酯,年产量不大,并且本次设计目标地点位于新疆,需要考虑原料价格和运输成本。通过上图几种生产方法的描述合比较最终选择酯化法作为本次设计的生产工艺。工艺设计的内容设计基础（1）设计项目：年产1500吨乙酸乙酯的车间工艺设计（2）产品名称：CH3CH2COOCH3（3）产品规格：纯度99%，并假定有68%的乙酸转化为乙酸乙酯（4）年生产能力：乙酸乙酯1500吨/年（5）设计工艺：酯化法设计步骤过程设计的主要步骤见下图2.2图2.2设计步骤流程图工艺说明酯化法生产EA的工艺流程图如图2.3；图2.3酯化法工艺流程图酯化法生产EA的主要生产步骤如下:(1)在H2SO4存在条件下,加入等量的乙酸和95%乙醇混合物,酯化达到平衡,然后加热至沸点。(2)向精馏塔I中通入达到平衡状态的液态混合物,因为非挥发性水被连续除去,并且反应在塔中几乎完成;所以来自精馏塔1顶部的镏出物的组成为:表2.3(1)塔I顶部馏出液组成乙酸乙酯20%(质量分数,下同)水10%乙醇70%（3）向精馏塔Ⅱ中通入塔Ⅰ顶部馏岀液,并进行蒸馏,此时精馏塔Ⅱ顶部恒沸液组成为：表2.3(2)塔Ⅱ顶部馏出液组成乙酸乙酯83%(质量分数,下同)水8%乙醇9%从塔Ⅱ底部出来的萃余液的组成为乙醇和水,并作为第二进料重新进入塔L。混合来自精馏塔Ⅱ和精馏塔Ⅲ的顶部馏出液,并加入等量的水,将三者混合后通入沉淀器中进行分层。此时沉淀器上层有大量乙酸乙酯,其组成为:表2.3(3)沉淀器上层组成乙酸乙酯94%(质量分数,下同)水4%乙醇2%表2.3(4)沉淀器下层组成乙酸乙酯8%(质量分数,下同)水88%乙醇4%所得水层作为第二次进料再重新送入精馏塔1。6)沉淀器中所得酯层送入塔Ⅲ进行蒸馏,精馏塔Ⅲ的馏出液即为精的乙酸乙酯,这是由于乙酸乙酯和其他恒沸液相比,EA的挥发度最小,且经过了蒸馏过程。由精馏塔Ⅲ顶部出来的三组分共沸液,其组成如下:表2.3(5)塔Ⅲ顶部三组分共沸液组成乙酸乙酯83%(质量分数,下同)水8%乙醇9%表2.3(6)塔Ⅲ顶部双组分共沸液组成乙酸乙酯94%水8%将精馏塔Ⅲ顶部馏出的多组分共沸液作为重新进料送回沉降器本课题研究的内容和意义乙酸乙酯是一种重要的基本有机化工原料,其生产方法有直接酯化法和间接酯化法。研究并设计其生产工艺具有很重要的意义。乙酸乙酯是用途广的重要化工产品。其主要用途有:作为工业溶剂,用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中;作为粘合剂,用于印刷油墨、人造珍珠的生产;作为提取剂,用于医药、有机酸等产品的生产;作为香料原料,用于香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。用作溶剂,及用于染料和一些医药中间体的合成。是食用香精中用量较大的合成香料之一,大量用于调配香蕉、梨、桃、菠萝、葡萄等香型食用香精.是硝酸纤维素、乙基纤维素、乙酸纤维素和氯丁橡胶的快干溶剂,也是工业上使用的低毒性溶剂。近些年来,随着世界经济的持续稳定增长,建筑、汽车等行业的迅速发展采用高档溶剂生产涂料、油墨、粘合剂等产品已成大势所趋,进一步带动了乙酸乙酯溶剂需求的快速增长。虽然目前在国内乙酸乙酯的供大于求,但世界上乙酸乙酯的消耗主要集中在东南亚地区,从亚洲这个范围来说,乙酸乙酯还是处于供不应求地区文可以转存到百度同电的乙酸乙酯生产厂家采用酯化法生产乙酸乙酯。

工艺计算初步物料衡算(1)单位小时生产能力的计算一:此次设计生产规模1500吨/年二:产物:成品按100%乙酸乙酯计算三:生产天数/年:检修按65天计算,实际的工作日为300天，昼夜连产。所以可得单位小时的生产能力为:1500×100÷300÷24=209kg/h四:计算基准:在初步物料衡算过程中成品乙酸乙酯的纯度假定100%，忽略生产过程中的物料损失,但由于塔I塔Ⅱ和塔Ⅲ顶部馏出液都不是单一的组分,如此计算必定存在一定的误差,所以在精馏塔设计时进行物料修正(2)物料衡算计算过程如下反应:乙酸和乙醇酯化反应如下：CH3COOH+C2H5OH--C2H3COOCH5+H2060468818XY209Z计算方法:由于已知初始进料的量,根据物料守恒方程,列分别列出系统1、系统2、系统3的物料衡算方程,进行联立,即可分别求出各设备的进出物料量。计算过程如下：加入:①含量为100%乙酸量:60/x=88/209→x=60×209/88=142.49kg/h含量100%乙醇量:46/y=88/209→y=46×209/88=109.254kg②含量为95%乙醇量:y/95%=108.90/95%=115kg/h其中乙醇=109.25kg/h;水量=5.75kg/h③浓硫酸量=5.8kg;其中硫酸=5.4kg;水量=0.4kg/h支出:转化率为66%①乙酸乙酯生成量=142.49×0.66×88÷60=137.94kg/h②乙酸剩余量=142.49×0.34=48.45kg/h③乙醇剩余量=109.254×0.34=37.14kg/h④反应生成水量:18/z=88/137.94→z=18×137.94÷88=28.22kg/h总水分=28.22+5.75=33.97kg/h⑤浓硫酸量=5.8kg/h精馏塔I中通入来自酯化器的混合溶液并在其中反应完全,生成以下乙酸乙酯=209kg/h水=18×209÷88+5.75=48.5kg/h浓H₂SO₄=5.8kg/h(3)三个精馏塔和沉降器之间都是相互关联的,其物质平衡总结如下个平衡物料方程组联合求解设u=精馏塔I底部残液量(kg/h,不包括浓H₂SO₄5.8kg/h)v=精馏塔Ⅰ顶部馏出液量(kg/h)R=精馏塔Ⅱ底部残液量(kg/h)其中Rw=R中的水量(kg/h),RA=R中乙醇的量(kg/h)z=精馏塔Ⅱ顶部残液量(kg/h)x=精馏塔Ⅲ顶部馏出液中三组分共沸液量(kg/h)y=精馏塔Ⅲ顶部馏出液中两组分共沸液量w=沉降器下层水量(kg/h)系统1的物料总衡算257.5+w=u+zu+z-w=257.5系统1的EA衡算:0.812×257.5+0.08w=0.83z②209+0.08w=0.83z系统1的C2H5OH衡算:0.09z=0.04w③系统2的整个物料衡算:2(x+y+z)=w+x+y+209x+y+2z-w=209④系统2的EA衡算:0.83x+0.94y+0.83z=(x+y+209)×0.94+0.08w0.83z-0.11x-0.08w=196.46⑤联立上述5个方程组,求解得x=116.16kg/hy=44kg/hz=21.8kg/hw=723.2kg/hu=658.9kg/h又因为v中含有20%EA,而EA=209kg/h,故:v=209÷0.2=1045kg/h系统3的整个物料衡算：R+257.5=V+uR=v+u-257.5=1045+658.9-257.5=1446.4kg/h系统3的H2O物料衡算:Rw+0.188×257.5=u+0.1×1045Rw=763.4-48.41=714.991kg/h系统3的C2H5OH衡算RA=0.7v=0.7×1045=731.5kg/h将上述结果汇总列出各物料衡算表如下:表3.1(1)进出酯化器的物料衡算表加入支出序号物料名称组成%数量kg/h序号物料名称组成%数量kg/h1乙酸100142.51乙酸乙酯100137.942C2H5OH951152水10033.97其中乙醇109.253C2H5OH10037.14水5.754乙酸10048.453浓H2SO4935.85浓H2SO41005.8合计263.3263.3表3.1(2)进出塔Ⅰ的物料衡算表加入支出序号物料名称组数量kg/h序号物料名称组成%数量kg/h1来自酯化器的混合263.31塔顶馏出1045①EA137.94①EA20209②H2O33.97②H2O10104.5③C2H5OH37.14③C2H5OH70731.5④CH3COOH48.452塔底残夜664.7⑤H2SO45.8①H2O658.92来自塔Ⅱ的塔底残1446.4②H2SO45.8①H2O714.99②C2H5OH731.5合计1709.71709.7表3.1(3)进出塔Ⅱ的物料衡算表加入支出序号物料名称组数量序号物料名称组成%数量kg/h1来自塔Ⅰ的塔底残10451塔顶馏出液321.8①EA20209①EA83267.1②H2O10104.5②H2O825.74③C2H5OH70731.5③C2H5OH928.962来自沉降器下层液723.22塔底残夜1446.4①EA857.86①H2O714.99②H2O88636.41②C2H5OH731.5③C2H5OH428.93合计1768.21768.2表3.1(4)进出沉降器的物料衡算表加入支出序号物料名称组数量序号物料名称组成%数量kg/h1塔Ⅱ顶部馏出液321.81沉降器上层94497.6①EA83267.1①EA4467.74②H2O825.74②H2O219.9③C2H5OH928.96③C2H5OH9.962塔Ⅲ顶部馏出液288.62沉降器下层723.2①三组分恒沸液116.16①EA857.86AEA8396.41②H2O88636.42BH2O89.29③C2H5OH428.92CC2H5OH910.46②双组份恒沸液172.44AEA94162.1BH2O610.343添加H2O610.4合计1220.81220.8表3.1（5）进出塔Ⅲ的物料衡算表序号物料名称组数量序号物料名称组成%数量kg/h1来自沉降器上层497.621顶部馏出液288.6①EA94467.74①三组分恒沸液116.16②H2O419.91AEA8396.41③C2H5OH29.96BH2O89.29CC2H5OH910.46②双组份恒沸液172.44AEA94162.1BH2O610.342塔底成品209合计497.6497.6设备设计精馏塔物料衡算的修正由于精馏塔1内恒沸物含有4种挥发性成分(CH3CH2OH,CH3COOH,EA，H2O)，还有1种不挥发成分(H2SO4)，塔内酯化反应仍然存在，相比于其他设备塔。它更为复杂，所以本次设计计算精馏塔Ⅱ。在实际生产中,根据具体的场地参数确定。在所有三种组分(CH3CH2OH,EA和H2O)均为非理想液体的精馏塔Ⅱ中,必须使用从实验获得的气液平衡图进行逐板计算。(1)计算塔板数由于上一章中是在理想状况下进行的初步物料衡算,此时需对其进行修正。①在初步物料平衡计算过程中，精馏塔Ⅱ的顶部馏出物是纯三组分沸物因此需要无限数量的塔板。实际上含有5%(摩尔分数)的H2O和CH3CH2OH还有两种双组分恒沸液，46%的H2O和54%的EA,以及24%的CH3CH2OH和76%的EA。因此塔Ⅱ顶部馏出液组成如表3.2.1(1)表3.2.1(1)塔Ⅱ顶部馏出液组成Kg/hmol%mol%EA267.159.64+5×54/46+5×76/24=81.26261.71H2O25.7428.09+5=33.09125.14C2H5OH28.9612.35+5=17.35213.17131.71100②实际上精馏塔Ⅱ底部馏出液含有1mo1%EA,而其它组分含量将降低到99%。于是塔Ⅱ底部馏出液组成如表3.2.1(2):表3.2.1(2)塔Ⅱ底部馏出液组成Kg/hMol%Mol%EA011.0H2O714.9971.46171.461×99%=70.752C2H5OH731.528.54228.542×99%=28.251表3.2.1(3)修正后塔Ⅱ顶部馏出液组成物料名称摩尔含量%mol流量EAx=61.71266.1kg/hH2Ox=25.12738.78kg/hC2H5OHx=13.169758.02kg/h表3.2.1(4)修正后塔Ⅱ混合进料组成物料名称摩尔含量%mol流量EAx=4.992266.1kg/hH2Ox=67.822738.78kg/hC2H5OHx=27.191758.02kg/h表3.2.1(5)修正后塔Ⅱ底部残液组成物料名称摩尔含量%mol流量EAx=1.0049.67kg/hH2Ox=70.751721.0kg/hC2H5OHx=28.252733.69kg/h表3.2.1(6)进出塔Ⅱ的物料衡算表加入支出序号物料名称组数量序号物料名称组成%数量kg/h1混合进料1762.901塔顶馏出液259.55①EA4.992266.1①EA61.71217.4②H2O67.82738.78②H2O25.1218.0③C2H5OH27.19758.02③C2H5OH13.16924.1512塔底残液1504.56①EA1.049.671②H2O70.751721.2③C2H5OH28.252733.692合计1762.91762.9假定100mol进料液体,其中EA物质的量为5mol;设D为馏出液的物质量,剩余液体的物质的量为(100-D)mol0.617D+001×(100-D)=5;得D=6.591mol残液物质的量为:100-D=100-6.591=93.41mol馏出液中EA的物质的量为:0.6171×6.591=4.071mol残液中EA的物质的量为:5-4.071=0.929mol馏出液中H2O的物质的量为:0.2513×6.591=1.661mol残液中H20的物质的量为:67.822-1.661=66.16mol馏出液中CH3CH2OH的物质的量为:0.1317×6.59=0.87mol残液中CH3CH2OH的物质的量为:27.191-0.87=26.32mol最小回流比的估算通过上述计算可知,理想状态与实际情况有较大差别,普通计算方法无法进行计算,故使用Colburn方法来估算最小回流比。计算过程中取轻关键组分为乙酸乙酯(E),重关键组分为水(W),平均相对挥发度Aav。馏出液中:xE/(xE+xw)=61.68/(61.68+25.131)=0.7105;xA=13.169由平衡图可知:yE/(yE+yw)=0.692;yE/yw=0.692/0.31at=(yEyw)·(xwxE)=(0.692/0.31)×(0.25131/0.6168)=0.912在残液中:xE/(xE+xw)=1.0/(1.0+70.751)=0.01394;xA=28.252由平衡图可知:yE/(yE+yw)=0.205;yE/yw=2.05/0.8as=(yE/yw)·(xw/xE)=(0.2/0.8)×(0.70751/0.01)=17.687aav=(at·as)1/2=(0.912×17.687)1/2=4.016rf=xEf/xwr=5/67.822=0.07372xlk=rf/(1+rf)=0.07372/1.0737=0.06859xhk=xlk/rf=0.06859/0.0737=0.9306(Ln/D)=1(a-1)·(xDlk/xlk-xDhk/xhk)=1/(4.01-1)×(0.6171/0.06859-0.2512/0.9306)=2.91D=6.59mol/100mol进料Ln=2.91×D=2.91×6.59=19.111mol/100mol进料Lm=Ln+qF因为泡点液体进料,则q=1,F=100molLm=19.111+100=119.111mol/100mol进料W=100-6.591=93.409mo/100mol进料Lm/W=119.111÷93.409=1.2752上提浓区中E的摩尔百分数Xn=xD/[(a-1)·(Ln/D+a·xDhk/xhk)x=0.6171÷[(4.01-1)×(2.91+4.01×0.2513÷0.9309)=0.05148rn=Xn/Xhk=0.05148÷0.931=0.0553下提浓度区W的摩尔百分数alk=(at-as)1.5=(0.912-17.687)1.5=6.553xm=alk·xw/[(alk-a)·(Lm/W+a·xwlk/xlk)=6.553×0.70751÷[(6.5571-4.01)×1.275+4.01×0.01÷0.068591）=1.212rm=X1k/Xm=0.06859/1.212=0.05659rm/rn=0.05659/0.0553=1.0233=1/[(1-0)×(1-0)]=1由此可知,rm/rn>,，R过大选择(Ln/D)=2.5;则Ln=6.591×2.5=16.477mol/100mol进料Lm=116.477mol/100mol进料(Lm/W)=116.477÷93.409=1.2469Xn=XD/[(a-1)·(Ln/D+a·xDhk/xhk)=0.6171÷[3.01×(2.5+4.01×0.2512÷0.9309)=0.05723rn=xn/xnk=0.05723÷0.9309=0.06148xm=alk·xw/[(alk-a)·(Lm/W+a·xwlk/xlk)]=6.553×0.70751÷[(6.553-4.01)×1.247+4.01×0.01÷0.06859]=1.234rm=xlk/x=0.06859÷1.188=0.058rm/rn=0.058÷0.06148=0.94通过计算结果可得,rm/rn<,故R过小。取(Ln/D)=2.7;则Ln=6.591×2.7=17.796mol/100mol进料;Lm=117.796mo/100mol进料(Lm/W)=117.796÷93.409=1.2611Xn=XD/[(a-1)·(Ln/D+a·xDhk/xhk)]=0.6171÷[3.01×(2.7+4.01×0.2512÷0.931)=0.0539rn=Xn/xhk=0.0539÷0.931=0.05789Xm=alk·xw/[(alk-a)·(Lm/W+a·xwlk/xlk)]=6.553×0.70751÷[(6.553-4.01)×1.2611+4.01×0.01÷0.06859=1.219rm=Xlk/x=0.0687÷1.219=0.0564rm/rn=0.0564÷0.05789=0.975rm/rn与很相近故通过上述计算,取最小回流比为2.7逐板计算根据气-液相平衡数据作下列三种图表:(1)通过yE/(yE+yA)对xE/(xE+xA)进行标绘,参量是Xw。(2)通过yE/(yE+yw)对xE/(xE+xw)进行标绘,参量是Xa。(3)通过yW/(yw+yA)对xw/(xw+xA)进行标绘,参量是Xe。选择将液相摩尔分数(x)一直作为参数,图表气相只能通过液相数据来求得。因此逐板计算自塔底从下向上计算。X已知的三个数(精馏塔底的xE:xw和xA),可算得比值;或(1)(2);或(2)(3)或(3)(1),具体选择哪一个组合,根据作图所得的数据为准。当选取(2)(3)组合时：依据xE/(xE+xw)和xA可读得yE/(yE+yw);依据xw/(xw+xA)和xE可读得yw/(yw+yA);当yE/(yE+yw)=M,yw/(yw+yA)=N;则yE=M/(I-M),yA=(I-N)/N所以yw=1/(1-NN+M/(1-M)+1]算得yw后,可通过算式求得yE、yA由操作线方程算出下块塔板上的液相组成。逐板计算的结果及讨论根据Colburn方法算得的最小回流比为27:1,以上逐板计算中,使用的R为10:1、2:1还有5:1.（1）若回流比使用10:1,则最宜回流比约为最小回流比的3.7倍。由数据作图可得：图3.2.4(a)回流比为10:1时逐板计算趋势图由图3.2.4(a)可得：从塔底开始数,来自塔I的进料从第7块塔板进入，来自沉降器的进料从第13块板进入。计算到第19块板时，得出的馏出液于要求结果。图3.2.4(b)回流比为2:1时逐板计算趋势图（1）由图3.2.4(b)可知,若最宜回流比选用2:1,则它小于最小回流比,由图可得:来自沉降器的进料从12块塔板加入后,C2H5OH的组成数据变为负值,说明此种回流蒸馏不可采用。图3.2.4(c)回流比为5:1时逐板计算趋势图由图4.4(c)可知,若最宜回流比选用5:1,由图可得:来自塔I的进料从第6块塔板进入,来自沉降器的进料从第11块板进入,精馏塔上段塔板数要11块,共需22块塔板。因为蒸馏液不是理想溶液,从以上图表和分析可得:最宜回流比由5:1到10:1时,理论板数由22块下降为19块,故而设备器械投资节省不多,可耗能和操作费用却加大了。故选用R=5:1,设板效率=50%,实际N=40块。热量衡算热力学数据收集通过查阅化工设计手册和乙酸乙酯相关工业生产资料,拟使用数据如下：温度:（1）塔顶温度:约为62%乙酸乙酯,25%H2O,13%CH3CH2OH三组分恒沸液的沸点，71℃塔底温度:约为71%H2O,29%CH3CH2OH的沸点,79℃来自塔I的进料温度是84.2℃（2）来自沉降器的进料温度:约为97%H2O,3%CH3CH2OH的沸点(摩尔分数),94.8℃冷却水温度为19.5℃。饱和水蒸气:p=135kg/m3,t=108℃查比热容和汽化潜热图表：表3.3.1(1)比热容和汽化潜热乙酸乙酯H2OCH3CH2OH温度℃比热容汽化潜热比热容汽化潜热比热容汽化潜热kj/kg·℃kj/kgkj/kg·℃kj/kgkj/kg·℃kj/kg201.9224.1842.38711.997369.54.21223282.94849.9792.004363.584.21823113.13851.8842.158361.274.2322893.22842.5（3）传热系数KkJ/(m2·h·℃)表3.3.1(2)传热系数表有机蒸汽冷凝水液体一液体蒸汽一沸腾液体蒸汽一水蒸气一有机液体2006503585830521003表3.3.11(3)馏出液组成组成kg/hKoml/hxE=0.62267.13.03xW=0.29125.621.423xA=0.08719.780.4314.884L/D=5,L=5D,V=L+D=6D;表3.3.1(4)来自塔顶蒸汽组成组成：kg/hxE=0.62267.1×6=1601xW=0.29225.62×6=153.72xA=0.08819.78×6=118.68表3.3.1(5)来自塔底残液的组成组成：kg/hKoml/hxE=0.01049.670.56xW=0.7075172140.05xA=0.28252733.615.94合计56.55表3.3.1(6)来自塔I的进料组成组成：kg/hKoml/hxE=0.1232663.02xW=0.235104.25.79xA=0.642729.215.83合计24.64表3.3.1(7)来自沉降器的进料组成组成：kg/hKoml/hxE=0.01848.50.55xW=0.968634.635.26xA=0.01419.80.4336.24总加料量=24.64+36.24=60.88kmol/hV*=L*-W=L+F-W=5D+F-W=5×4.87+60.88-56=29.23kmol/h表3.3.1(8)来自塔底的蒸汽组成组成：kg/hxE=0.0650.065×29.23×88=167.20xW=0.4110.411×29.23×18=216.24xA=0.5240.524×29.23×46=704.56热量计算,水汽消耗,热交换面积(1)塔顶蒸气冷凝(由71℃气相冷凝至71℃液相)q=∑W·=1596×371.14+153.6×2329+118.8×852.66=1051369.8kJ/h设冷却水出口温度为60℃取K=2000kj/(m2·h·℃)S=q/(K·△tm)=1051369.8÷(2000×33.2)=15.83m2冷却水用量:W=q/(C·△t)=10513698÷[4.18×(60-20)]=6288.1kg/h馏出液由71℃冷却至37℃q=∑W·C·△t=(266×(1.978+2.145)/2+25.6×4.18+19.8×(2.91+3.02)/2)(71-37)=24278.5kJ/h设冷却水出口温度为27℃取K=505kJ/(m2·h·℃)S=q/(K·△tm)=24278.5÷(505×28.4)=1.69m2冷却水用量:W=q/(C·△t)=24278.5÷[4.18×(27-20)]=829.8kg/h塔底:在79℃时液相变为气相q=∑W·=167.2×364.67+216.24×2310+704.56×838.94=1151571kJ/h△tm=108-79=29℃取K=5858kJ/(m2·h·℃)S=q/(K·△tm)=1151571÷(5858×29)=6.78m2在108℃,=2235kJ/kg蒸气消耗量:W=q/(+C·△t)=1151571÷[(2235+4.22×(108-79)]=488.5kg/h(4)来自沉降器的进料加热,由27℃至95℃q=∑W·C·△t=[48.5×(1.947+2.224)/2+634.6×4.192+19.8×(2.46+3.236)/2]×68=191609.1kJ/h△tm=108-95=13℃取K=3050kJ/(m2·h·℃）S=q/(K·△tm)=191609.1÷(3054×13)=4.83m2蒸气消耗量:W=q/(+C·△t）=191609.1÷[2325+4.214×(108-95)=80.5kg/h将以上计算结果汇总如下表：表3.2.2热量计算和传热面积汇总表项目热量冷却水量加热蒸汽量热交换器Kg/hKg/h传热面积m2塔顶蒸气冷凝至沸点71℃+1051369.86288.1——15.83馏出液冷却至37℃+24278.5829.8——1.69蒸馏釜-1151571——488.56.78来自沉降器的进料由27℃加热至95℃-191609.1——80.54.38校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔ll)取基准温度t0=20℃塔顶(图3.3.3(1)a)(H的单位为kJ/h)流体②H=H(1)-H(1)=Hs(1)=214612表3.3.3(1)流股①的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsE159671512.036371.14165722592339W153.64.185232932784357734A118.82.65852.66160561012962146121051396流体③H=(5/6)×H(2)=214612×(5/6)=178843流体④H=(1/6)×H(2)=214612×(1/6)=35769表3.3.3（2）流股⑤的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE26637171.9528827W25.64.1791819A19.82.4883511481流体⑥和流体⑧t=15℃，∴H=0表3.3.3(3)流股⑦的物性参数组成Kg/htT-t0CavHW6288.161414.1821078170表3.3.3(4)流股⑨的物性参数组成Kg/htT-t0CavHW829.82774.1824280Ⅱ.来自沉降器的进料(图3.3.1(1)b)表3.3.3(5)流股⑩的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE48.52771.937658W634.64.1418391A19.82.4333719386表3.3.3(6)流股EQ\o\ac(○,11)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE48.595752.0767551W634.64.199199851A19.82.8184185211587组成Kg/htT-t0CavHsHW80.5108884.234223529994179918209912表3.3.3（7）流股EQ\o\ac(○,12)的物性参数表3.3.3(8)流股EQ\o\ac(○,13)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsW80.595754.21425442Ⅲ.来自塔I的进料(图3.3.3(1)b)表3.3.3(9)流股EQ\o\ac(○,14)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE215.779591.96625020W929.44.189229702A1433.82.71229250483972Ⅳ.蒸馏釜表3.3.3(10)流股EQ\o\ac(○,15)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE215.779591.96625020W929.44.189229702A1433.82.71229250483972表3.3.3(11)流股EQ\o\ac(○,16)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE48.579591.9665626W713.24.189176268A729.22.71116592298486流体EQ\o\ac(○,17)H=H（15）-H（16）=483972-298436=185486表3.3.3（12）流股EQ\o\ac(○,18)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE167.279591.966364.671939460973W216.24.189231053434499422A704.62.17838.945911175911171854861151512表3.3.3（13）流股EQ\o\ac(○,19)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsW488.5108884.23422351820111091798表3.3.3（14）流股EQ\o\ac(○,20)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHW488.579594.189120733图3.3.3（1）各设备进料料流图V.全塔（图3.3.3（1）e）：表3.3.1（15）全塔热量衡算加入热量（kj/h）移走热量（kj/h）⑥0⑤11481⑧0⑦1078170⑩19386⑨24280EQ\o\ac(○,12)209912EQ\o\ac(○,13)25442EQ\o\ac(○,14)190896EQ\o\ac(○,16)298486EQ\o\ac(○,19)1273809EQ\o\ac(○,20)120773合计16940031558592因为全塔的加入热量和移走热量相差较大,下面进行热量校正:对于恒分子流股来说,系统中所有组分的M·/Tb值都相等(在79℃时)。水：18×552÷352=28.2乙醇：46×206÷352=26.9乙酸乙酯:设M·/Tb=27.5则M=27.5×352÷84=115根据修正过的乙酸乙酯分子量进行重新计算组成:表3.3.3（16）修正后馏出液组成组成Kg/hKmol/hXE=0.5552662.31XW=0.34125.61.42XA=0.10419.80.434.16表3.3.3（17）修正后混合进料组成组成Kg/hKmol/hxE=0.045314.52.73xW=0.683738.841.04xA=0.27174916.2860.05表3.3.3（18）修正后塔底残液组成组成Kg/hKmol/hxE=0.00848.50.42xW=0.709713.239.62xA=0.283729.215.8355.87设D为馏出液的摩尔分数,以100mol进料0.341D+0.709×(100-D)=68.3;D=7.07mol/100mol进料W=100-7.07=92.93mol/100mol进料V，=6D=6×7.07=42.42mol/100mol进料=42.42×60.05/100=25.47kmol/h表3.3.3（19）修正后塔底的蒸汽组成组成：Kg/hyE=0.0650.065×25.47×88=145.69yW=0.4110.411×25.47×18=188.43yA=0.5240.524×25.47×46=613.93重新计算蒸馏:=145.69×364.67+18843×2310+613.93×838.94=1003452.5kJ/htm=108-79=29℃仍取K=5858kJ/(m2·h·℃)S=q/(K·tm)=1003452.5÷（5858×29）=5.91m2在108℃，=2235kj/kg蒸气消耗量:W=q/(+C·△t)=1003452.5÷[2235+4.22×(108-79)]=425.7kg/h表3.3.3(20)修正后流股EQ\o\ac(○,15)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE194.279591.96622526W901.64.189222831A1343.12.71214748460105表3.3.3(21)修正后流股EQ\o\ac(○,16)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsHE48.579591.9665626W713.24.189176268A729.22.71116592298486流体H=H(15)-H(16)=460105-298486=161619表3.3.3(22)修正后流股EQ\o\ac(○,18)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsE145.779591.966364.671690053132W188.44.189231046563435204A613.92.71838.94981565150251616191003361表3.3.3(23)修正后流股EQ\o\ac(○,19)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHsW425.7108884.2342235158613951440表3.3.3(24)修正后流股EQ\o\ac(○,20)的物性参数组成Kg/htT-t0CavHW425.779594.189105212V.全塔（图3.3.3（1）e）:表3.3.3(25)修正后全塔热量衡算加入热量（kj/h）移走热量（kj/h）⑥0⑤11481⑧0⑦1078170⑩19386⑨24280EQ\o\ac(○,12)209912EQ\o\ac(○,13)25442EQ\o\ac(○,14)190896EQ\o\ac(○,16)298486EQ\o\ac(○,19)1110053EQ\o\ac(○,20)10521215302471543071校正后的热量衡算数据列于表3.3.3(26)表3.3.3(26)校正后热量衡算表项目热量kj/h冷却水量kg/h加热蒸汽量kg/h热交换器传热面积m2塔顶蒸气冷凝至沸点71℃+1051369.86288.1____15.83馏出液冷却至37℃+24278.5829.8____1.69蒸馏釜-1003452.5____425.75.91来自沉降器的进料由27℃加热至95℃-191609.1____50.54.83填料塔的选型选型办法首先要对填料的种类,规格,材质进行选定,然后根据精馏塔Ⅱ的进料流量浓度以及塔内蒸汽的流量对填料的高度,塔的高度及内径进行计算。填料的种类及精馏塔Ⅱ塔板分布和进料情况如下:型式:选择使用250YC拉鲁派克进行填料材料:铜理论塔板数:22块填料理论等板高度:250mm来自沉降器的进料由第6块板(理论板)加入(自塔底数起,下同)来自塔Ⅰ的进料由第11块板(理论板)加入选型计算来自塔I的进料表3.4.2(1)来自塔1的进料组成组成Kg/hkmol/hxE=0.1232663.02xW=0.235104.25.79xA=0.642729.215.8324.64(2)来自沉降器组成表3.4.2(2)来自沉降器的组成组成Kg/hKmol/hxE=0.01848.50.55xw=0.968364.635.26xA=0.01419.80.4336.24所以总的加料量是:24.64+36.24=60.88kmol/h(3)来自塔顶的蒸气组成:表3.4.2(3)来自塔顶的蒸汽组成组成Kg/hMy/(kg/mol)xE=0.62159662.3xw=0.292153.66xA=0.088118.84.62平均摩尔质量Mav=(72.92/22.41)+273/344-2.37kg/m3填料层处的液体:L,=132.75mol/100mol进料=74.5kmol/h平均摩尔质量Mav=72.92/22.41+273/344=2.73kg/m3调料层处的液体L,=132.75/100mol进料=74.5mol/h表3.4.2（5）填料层处的液体XKmol/hKg/h相对密度m3/hE0.0261.941710.9010.190W0.62046.28281.0000.828A0.35326.311970.7891.51674.4421962.534Mav=2196/2.534=867Kg/m3调料顶层处的液体L=32.75mol/100mol进料=18.4Kmol/h表3.4.2（6）填料顶层处的液体XKmol/hKg/h相对密度m3/hE0.65011.149800.9011.090W0.2704.9789.51.0000.089A0.1202.211020.7890.12918.321171.41.308Mav=1171.4/1.308=893Kg/h（7）填料层高度22×0.25=5.5m填料塔直径：载点状态下气-液相流速有下述关系Uls