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1、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：CH2CHOHnCH2CHOCOCH3m由多品种聚乙烯醇质量指标(Q/OWAL001-1999)可得，PVA的聚合度为4002800，本项目平均聚合度为1700，醇解度选取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
2、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52.7448.20醋酸48.6944.50醋酸乙烯2.462.25氮气3.453.15乙醛1.161.06巴豆醛0.150.14二氧化碳0.440.40水0.330.30丙酮0其它0合计109.42100出口组成计算 由下列方程式计算+HAC VAC 26 60 86 x y 23.552 120 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
3、/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44.8340.97醋酸31.6528.93醋酸乙烯26.0123.77氮3.453.15乙醛1.341.22巴豆醛0.180.16二氧化碳0.660.60水0.360.33丙酮0.290.27其它0.650.60合计109.421005、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
4、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。50OCCH3CHOC3H6O、VACC4H6O、HAC、H2O100OC合成气180OC汽液分离器 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）44.8389.373.456.881.222.420.661.32合计50.16100表5-4 液相组成组分数量组成（%Wt）0.290.490.120.230.180.
5、30VAC26.0143.88HAC31.6553.40.360.6其他0.651.1合计59.2741005、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）44.8397.351.222.65合计46.05100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）3.4583.940.6616.06合计4.111005、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
6、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44.8352.747.91醋酸31.6548.6917.045、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%992磷化氢%0.00373硫化氢%0.00394比活性度s982磷化氢%0.050.103硫化氢%0.101505温度30由表5-10得，根据乙炔的质量流率计算乙炔的摩尔流率： 同理得：二氧化碳的摩尔流率：氮气的摩尔流率为：所以粗乙炔的总摩尔流率为：乙炔、二氧化碳
7、、氮气的摩尔组成分别为：乙炔：二氧化碳：氮气: 由粗乙炔的技术规格表5-10知：磷化氢的摩尔组成取为0.05%，硫化氢的摩尔组成为0.1%，由此计算得到磷化氢的摩尔流率为：硫化氢的摩尔流率为：由以上数据计算得到，粗乙炔各组分的质量流率与组成，见表5-11：表5-11 粗乙炔组成见下表组成数量(t/h)组成（Wt%）数量(kmol/h)组成（mol%）乙炔7.9198.80304.2398.97二氧化碳0.0130.160.300.10氮气00670.842.390.78磷化氢0.00510.060.150.05硫化氢0.0110.140.310.10总计8.006100307.38100清净剂
8、次氯酸钠用料的计算：次氯酸钠是由氯气和氢氧化钠反应生成，是一种强氧化剂，能分解放出氧原子，将乙炔中的杂质磷化氢、硫化氢净化。设除去磷化氢消耗的次氯酸钠的量为x，除去硫化氢消耗的次氯酸钠的量为y。34 74.50.0051 x 34 74.5 0.0111 y由此可得：X=0.045，那么消耗次氯酸钠的总量为：氢氧化钠与氯气用量的计算：设氢氧化钠用量为：m ，氯气用量为n 。 71 74.5m n 0.141由此可得：m=0.15，n=0.134次氯酸钠中有效氯的成分为（符合工业生产的要求）5、5 反应器热量衡算表 5-12 相关物质物性参数表分子量M （g/m）ol沸点（）汽化潜热（J/mol
9、）液相热溶L （J/mol）汽相热溶（kcal/kg.）乙炔26-84.00.469醋酸60118.00.35醋酸乙烯8672.50.291乙醛4420.850.412巴豆醛70102.20.40丙酮5856.29二氧化碳440.232氮气280.25水181000.458循环油1560.63备注：丙酮汽相热容=导热油的密度根据工艺条件的选择反应器入口气体温度,反应温度（既出口温度）180。1、反应放出热量2 、气体从140升到180吸热为(1) 乙炔吸热量(2) 醋酸吸热量(3醋酸乙烯吸热量(4) 氮气吸热量(5) 乙醛吸热量(6) 巴豆醛吸热量(7二氧化碳吸热量(8) 水蒸气吸热量其它吸热
10、可以忽略所以3、被载热油带走的热量a. 假设反应器有热损失（经验取值） 则:b假设反应器无热损失则：4、反应热利用率 反应器热量衡算: 相关物质的物性参数表其中丙酮 5、导热油用量 （）a. 反应器有热损失 b反应器内无热损失5、6 分离器热量衡算 一段冷却：（控制温度范围：180100，一段出料温度：100, 醋酸温度5090） 反应器出口混合汽的温度经汽液分离器一段冷却后，温度由180降到100，在此过程中大部分重组分醋酸冷凝下来，同时水，巴豆醛也几乎全部冷凝下来，余下的组分通往二段继续冷却。所以 一段总冷量二段冷却 （气体温度 100-50）醋酸温度（20-30）由一段冷却来的气体经过二段冷却后温度由100降到50，在此过程中相对重的组分VAC（即产品）几乎全部冷凝下来，同时几乎所有的丙酮也冷凝下来，余下的组分含有，,通往三段冷却。 三段冷却：（气体温度500 ），盐水冷却由二段冷却来的气体经过三段冷却后温度由50 降到0 ，根据经验在此过程中只有9.3%冷却下来， 余下的大量汽相与，, 混合气 1%左右放空，以防惰性气体累积，其余做循环气。 （乙醛近似认为全部在汽相）综上气体分离器所需要的冷量为