1、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯年產(chǎn)3000噸聚乙烯醇精餾四塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師： 覃忠瓊 向?qū)W毅高分子材料與工程 朱朋明 09206020128目錄聚乙烯醇的概述 聚乙烯醇的性質(zhì)及用途 聚乙烯醇國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀聚乙烯醇的生產(chǎn)工藝流程精餾四塔的設(shè)計(jì)塔物料平衡計(jì)算塔的氣液平衡計(jì)算塔的工藝計(jì)算塔高的計(jì)算塔高的計(jì)算四塔的附屬設(shè)備 聚乙烯醇簡(jiǎn)介 聚乙烯醇 (polyvinyl alcoho1) ，簡(jiǎn)稱(chēng) PVA ，分子式一CH 2C H (O H )一 ，為白色片狀 、絮狀或粉末狀固體 ，無(wú)味無(wú)毒 、無(wú)污染 ，可在80 90 水中溶解 ，是一種由醋酸乙烯經(jīng)醇解聚合而成的水溶性高分子聚合物聚乙烯醇的性質(zhì)及用途

2、PVA具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保 護(hù)膠體性、氣體阻絕性、耐磨性以及經(jīng)特殊處理具有的耐水性，因此除了作纖維原料外，還被大量用于生產(chǎn)涂料、粘合劑、紙品加工劑、乳化劑、分散劑、薄膜等產(chǎn)品，應(yīng)用范圍遍及紡織、食品、醫(yī)藥、建筑、木材加工、造紙、印刷、農(nóng)業(yè)、鋼鐵、高分子化工等行業(yè)。全球聚乙烯產(chǎn)能當(dāng)前全球PVA生產(chǎn)廠家集中于20個(gè)地區(qū)與國(guó)家，裝置40于套，總產(chǎn)能達(dá)到1100kt/a產(chǎn)量約930kt/a。近年來(lái)，產(chǎn)量平均以3.5%速度遞增。世界PVA產(chǎn)能分布狀況如圖我國(guó)聚乙烯醇消費(fèi)狀況 近年來(lái)隨著我國(guó)展近年來(lái)隨著我國(guó)展 對(duì)對(duì)聚乙烯醇的需求量不斷增聚乙烯醇的需求量不斷增加。加

3、。2004 年我年我 國(guó)聚乙烯國(guó)聚乙烯 醇的表觀消費(fèi)量為醇的表觀消費(fèi)量為 46.17 萬(wàn)噸萬(wàn)噸 ，2007 年達(dá)到年達(dá)到51.15 萬(wàn)噸萬(wàn)噸 ，同比增長(zhǎng)約，同比增長(zhǎng)約 2.90。2009 年表觀消費(fèi)量年表觀消費(fèi)量47.89 萬(wàn)萬(wàn) 噸，同比增長(zhǎng)約噸，同比增長(zhǎng)約 4.45，2004- 2009 年表年表觀觀 消費(fèi)量的年均增長(zhǎng)率約消費(fèi)量的年均增長(zhǎng)率約為為0.73。 國(guó)內(nèi)2009年聚乙烯醇消費(fèi)結(jié)構(gòu)我國(guó)聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù)原料路原料路線線石油乙石油乙烯烯天然氣天然氣乙炔乙炔電石乙電石乙炔炔優(yōu)點(diǎn)副產(chǎn)物少，設(shè)備腐蝕性小，催化劑活性高，產(chǎn)品質(zhì)量好熱能利用好，催化劑廉價(jià)易得，副反應(yīng)少技術(shù)成熟，投資少，催化劑易得缺點(diǎn)

4、催化劑貴重乙炔成本高電石污染嚴(yán)重聚乙烯醇生產(chǎn)流程電石水乙炔醋酸催化劑粗醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯AIBN甲醇精餾聚醋酸乙烯酯聚乙烯醇醇解 NaOH甲醇溶液精餾工段的主要任務(wù) 將合成反應(yīng)液中的醋酸與醋酸乙烯分離并精制，精制后的醋酸乙烯和醋酸分別送往原料工段和合成工段，并回收反應(yīng)液中的副產(chǎn)物乙醛。除去反應(yīng)液、醋酸中焦油等高沸物。精餾工段工藝流程第四精餾塔第四精餾塔4的作用是把的作用是把3塔塔餾出液中含有餾出液中含有的醋酸乙烯回的醋酸乙烯回收回來(lái)。該塔收回來(lái)。該塔塔頂蒸出醋酸塔頂蒸出醋酸甲酯、乙醛等，甲酯、乙醛等，冷凝冷卻后，冷凝冷卻后，部分回流，部部分回流，部分送往第八精分送往第八精餾塔餾塔8。釜液為。

5、釜液為醋酸乙烯，返醋酸乙烯，返回第三精餾塔回第三精餾塔3。三塔每小時(shí)精制出來(lái)的合格醋酸乙烯理論上必須滿足并大于每小時(shí)生產(chǎn)出成品聚乙烯醇的需要。計(jì)算三塔每小時(shí)精制出的醋酸乙烯量。再反推得到三塔的加料量，這個(gè)加料量其實(shí)就是包含了所有來(lái)源加料的總量。通過(guò)這個(gè)總量我們?cè)俑鶕?jù)工藝書(shū)里提供的加料組分比，計(jì)算出餾出液的量。這樣就知道了四塔的進(jìn)料了。 物性數(shù)據(jù)匯總表物性數(shù)據(jù)匯總表 名稱(chēng)名稱(chēng)單位單位進(jìn)料進(jìn)料餾出餾出釜液釜液精餾段平精餾段平均均提餾段平提餾段平均均平均分子平均分子量量g/mol76.4776.475 559.2059.206 681.2281.223 367.84167.84178.84978.8

6、49比熱比熱kJ/kg2.052.052.042.042.012.012.052.052.032.03汽化潛熱汽化潛熱kJ/kg421.3421.36767481.5481.57272401.2401.22323451.470451.470411.295411.295汽相重度汽相重度kg/m33.0743.0742.5942.5942.8832.8832.8342.8342.9792.979液相重度液相重度kg/m3928.1928.17 7893.2893.27 7931.1931.11 1910.72910.72929.64929.64表面張力表面張力dyn/cm20.5220.5219.

7、8619.86粘度粘度cp0.460.12精餾塔汽液負(fù)荷計(jì)算因?yàn)樗蟹肿悠瘽摕岵坏龋圆荒苡煤惴肿恿鞯姆椒ㄓ?jì)算氣液負(fù)荷。本方法計(jì)算用熱平衡與物料平衡聯(lián)立的方法計(jì)算氣液負(fù)荷通過(guò)全塔熱平衡計(jì)算再沸器的熱負(fù)荷Qs全塔熱平衡等式QS + QF + QD =QP + QM + QW + QE進(jìn)料熱QF=進(jìn)料比熱進(jìn)料量加料溫度=93982kJ/h回流熱QD=餾出比熱餾出量回流比餾出溫度=21870kJ/h餾出熱QR=餾出比熱餾出量餾出溫度=2184.269KJ/h塔頂熱QP=餾出比熱餾出量（回流比+1）+餾出汽化潛熱餾出量（回流比+1）=1139188kJ/h釜液熱QW=釜液比熱釜液量釜液排出溫度=1

8、83985kJ/hQM=0 假設(shè)全塔熱損失為QE=0.03QSQS2951774 kJ/h由第二塊板以下熱量衡算和物料衡算，求提餾段上升汽量和下降液體量項(xiàng)目項(xiàng)目符號(hào)符號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)單位單位數(shù)值數(shù)值精餾段精餾段提餾段提餾段1 1VS上升汽量上升汽量m3/s0.7090.7092 2LS下降液體量下降液體量m3/s0.00026430.00026433 3進(jìn)料熱狀況參數(shù)進(jìn)料熱狀況參數(shù)1.1461.1464 4VS1進(jìn)料板氣相負(fù)荷進(jìn)料板氣相負(fù)荷m3/s0.6880.6885 5F進(jìn)料流量進(jìn)料流量kg/h1528.1631528.1637 7內(nèi)回流量?jī)?nèi)回流量kg/h408.21408.218 8VS2頂板

9、氣相負(fù)荷頂板氣相負(fù)荷m3/s0.2960.2969 9VS平均氣相負(fù)荷平均氣相負(fù)荷m3/s0.4920.4921010LS1進(jìn)料板液相負(fù)荷進(jìn)料板液相負(fù)荷m3/s0.00021210.00021211111LS2頂板液相負(fù)荷頂板液相負(fù)荷m3/s0.0003510.00035112 2LS平均液相負(fù)荷平均液相負(fù)荷m3/s0.000079290.00007929塔板數(shù)計(jì)算相平衡方程 ：精餾段操作線方程：提餾段操作線方程 ： 兩操作線交點(diǎn)橫坐標(biāo)為：130. 0) 1() 1(qRxqxRxDFf014. 0463. 11xRxxRRyw11RxxRRyDyyyyx78. 078. 1) 1(058.0

10、1110 x精餾段17塊塔板第18塊塔板為加料板提留段為20塊塔板 進(jìn)料中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率； 塔頂產(chǎn)品中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率： 塔底產(chǎn)品中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率。FxDxWx塔體的工藝計(jì)算項(xiàng)目項(xiàng)目符號(hào)符號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)單位單位數(shù)值數(shù)值精餾段精餾段提餾段提餾段1 1HT塔板間距塔板間距m0.40.40.40.42D塔徑塔徑m1.21.21.21.23d0篩孔直徑篩孔直徑m0.0050.0050.0050.0054t篩孔中心距篩孔中心距m0.020.020.020.025Aa開(kāi)孔區(qū)面積開(kāi)孔區(qū)面積m20.370.370.370.376A0篩孔總面積篩孔總面積m20.0

11、4270.04270.04270.04277N篩孔數(shù)目篩孔數(shù)目個(gè)個(gè)21762176217621768d塔板厚度塔板厚度m0.0040.0040.0040.0049eV霧沫夾帶霧沫夾帶kg(液液)/kg(汽汽)0.00170.00170.00840.0084塔高的計(jì)算項(xiàng)目項(xiàng)目間距間距單位單位塔板間距塔板間距400400m mm m人孔人孔400400m mm m裙座裙座20002000m mm m塔底部空間塔底部空間13001300mmmm封頭封頭325325m mm m除沫器到第一塊塔板除沫器到第一塊塔板10001000m mm m人孔處的板間人孔處的板間600600m mm m塔板數(shù)37塊，人孔數(shù)3個(gè)塔的立體高度=400（37-1）+2003+1300+2000+1000+325=19625mm四塔附屬設(shè)備項(xiàng)目項(xiàng)目符號(hào)符號(hào)單位單位名稱(chēng)名稱(chēng)數(shù)值數(shù)值再沸器再沸器QsQsKJ/hKJ/h熱負(fù)荷熱負(fù)荷29517742951774F Fm2m2傳熱面積傳熱面積2929D Dm m管徑管徑2525K KKcal/m2Kcal/m2傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)系數(shù)600600NTNT根根管數(shù)管數(shù)148148冷凝器冷凝器QnQnKJ/hKJ/h冷凝器負(fù)荷