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年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成 毕业论文(4)

来源:网络收集 时间:2018-11-27 下载这篇文档 手机版
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年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

w=沉降器下层(即水层)量(kg/h) 系统1的物料衡算: 4695+w=u+z

u+z-w=294 ①

系统1的乙酸乙酯物料衡算: 0.812×4695+0.08w=0.83z

0.83z-0.08w=3810 ② 系统1的乙醇物料衡算:

0.09z=0.04w 系统2的物料总衡算:

2(x+y+z)=w+x+y+3810

x+y+2z-w=3810 ④ 系统2的乙酸乙酯衡算:

0.83x+0.94y+0.83z=0.94×(x+y+3810)+0.08w 0.83z-0.11x-0.08w=3581 ⑤ 解上述五元一次联立方程式。 得: x=2082kg/h y=3194kg/h

z=5862kg/h

w=13190kg/h u=12023kg/h

因为v中含有20%乙酸乙酯,而乙酸乙酯量=3810kg/h,故: v=3810÷20%=19050 kg/h 系统3的物料总衡算:R+4695=u+v

所以R=v+u-4695=19050+12023-4695=26378 kg/h 系统3中的水衡算

Rw+0.188×4695=u+0.1v

Rw=12023+0.1×19050-0.188×4695=13045kg/h 系统3的乙醇衡算:

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③ 安徽建筑工业学院本科毕业设计

RA=0.7v=0.7×19050=13335kg/h

将计算结果整理在各物料衡算表中,并汇总画出初步物料衡算图。

表2 进出塔Ⅰ的物料衡算表

加入

序号 支出

纯度% 数量kg/h 序号 物料名称 纯度% 数量kg/h 物料名称

1 来自酯化器的混合液

① 乙酸乙酯 ② 水 ③ 乙醇 ④ 乙酸 ⑤ 浓硫酸 2 来自塔Ⅱ的塔底残液

① 水 ② 乙醇

合计

加入

序号 物料名称 1 来自塔Ⅰ顶部馏出液

① 乙酸乙酯 ② 水 ③ 乙醇 2 来自沉降器下层液

① 乙酸乙酯 ② 水 ③ 乙醇

合计

4795 1 2515 ① 619 ② 677 ③ 883 2 100 ① 26380 ② 13045 13335

31175

表3 进出塔Ⅱ的物料衡算表

纯度% 数量kg/h 序号 19050 1 20 3810 ① 10 1905 ② 70 13335 ③ 13190 2 8 1055 ① 88 11607 ② 4 528

32240

17

塔顶馏出液 乙酸乙酯 20 水 10 乙醇 70 塔底残液 水 浓硫酸 合计

支出

物料名称 纯度% 塔顶馏出液 乙酸乙酯 83 水 8 乙醇 9 塔底残液 水 乙醇 合计

19050 3810 1905 13335 12123 12023 100 31173

数量kg/h 5862 4865 469 528 26380 13045 13335 32242

年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

加入

表4 沉降器的物料衡算表

支出

序号 物料名称 1 塔Ⅱ顶部馏出液 ① 乙酸乙酯 ② 水 ③ 乙醇 2 塔Ⅲ顶部馏出液 ① 三组分恒沸液 A 乙酸乙酯 B 水 C 乙醇 ② 双组分恒沸液 A 乙酸乙酯 B 水 3 添加水 合计

加入序号 物料名称 1 来自沉降器上层 ① 乙酸乙酯 ② 水 ③ 乙醇

纯度% 数量kg/h 序号 物料名称 纯度% 5862 1 沉降器上层 83 4865 ① 乙酸乙酯 94 8 469 ② 水 4 9 528 ③ 乙醇 2 5276 2 沉降器下层 2082 ① 乙酸乙酯 8 83 1728 ② 水 88 8 167 ③ 乙醇 4 9 187 3194 94 3002 6 192 10138

21276

合计

表5 进出塔Ⅲ的物料衡算表

支出

纯度% 数量kg/h 序号 物料名称 纯度% 8086 1 顶部馏出液 94 7601 ① 三组分恒沸液 4 323 A 乙酸乙酯 83 2 162 B 水 8 C 乙醇 9 ② 双组分恒沸液 A 乙酸乙酯 94 B 水 6 2 塔底成品

乙酸乙酯

18

数量kg/h 8086 7601 323 162 13190 1055 11607 528 21276

数量kg/h 5276 2082 1728 167 187 3194 3002 192 3810

安徽建筑工业学院本科毕业设计

合计 569 合计 8086

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年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

第三章 设备的计算及选型

3.1精馏塔T202的设计

由于酯化塔1含4个挥发组分(乙酸、乙醇、乙酸乙酯、水)和一个不挥发组分(浓硫酸),且塔内存在酯化反应,与其它塔相比复杂很多,因此首先从塔2著手。

3.1.1塔2基础数据计算

(1)进出塔2的物料计算

由于初步物料衡算中都为理想假设计算,因此需要进行修正才能作为精馏塔计算。 ①初步物料衡算中,塔2顶部溢出为纯3组分恒沸液,这样的假定需要无穷多塔板数才能完成。实际上塔顶组成还有水和乙醇各5%(摩尔分数),连同乙酸乙酯组成两个双组分恒沸液:乙酸乙酯与乙醇组成为54%、46%;乙酸乙酯与水组成为76%、24%。

于是得到塔顶新的的组成:

表3.1塔2修正后塔顶出料组成

物流

原质量流量(㎏//h)

乙酸乙酯

乙醇 水

②初步物料衡算中,塔2底部出料不含乙酸乙酯,这也是不可能的,实际含有1%(摩尔分数)乙酸乙酯,其他两组分的含量降低至99%(摩尔分数)。

于是得到塔底新的的组成:

20

原摩尔分数/% 59.58 12.42 28.00

修正后物质的量(基于原100mol

物料)/(mol)

修正后摩尔分数/%

4865 469 528

59.58?5?5476?5??81.28 462461.70 13.20 25.10

12.42+5=17.42

28.00+5=33.00

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