年产10万吨醋酸乙烯生产车间工艺设计.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1 绪论1.1 概述1.1.1醋酸乙烯的理化性质醋酸乙烯（Vinyl acetate，简称VAc），全称为醋酸乙烯酯，分子式C4H6O2,结构式是CH3COOH=CH2,分子量86.09。在常温下醋酸乙烯是一种无色透明液体，易挥发、稍有毒性、带有特殊的气味，对人的眼睛和皮肤有刺激作用。它的蒸汽为湿麻醉剂，能刺激皮肤及呼吸器官。醋酸乙烯能与水部分互溶，与甲醇、乙醇等形成共沸物，能与苯、水形成三元恒沸物1。醋酸乙烯的熔点-92.3，沸点72.2，相对密度0.9317，折射率1.3953，闪点-1，爆炸极限2.613.4 (V%)，能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有

2、机溶剂，不溶于水2。醋酸乙烯是不饱和的羧酸酯，由于分子内存在不饱和双键及羧基，化学性质活泼，能够发生聚合反应、加成反应、水解反应、乙烯基转移反应、氧化反应等化学反应2。1.1.2醋酸乙烯的主要用途醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料，在实际应用中，它通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成聚乙烯醇（PVA）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE）或共聚树酯（EVA）、聚醋酸乙烯（PVAc）、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物（EVC）、聚乙烯醇缩甲醛、乙烯-乙烯醇（EVOH）、氯醋共聚物（VC/VAc）和聚丙烯腈变性体等衍生物3。1.2醋酸乙烯的生产现状1.2.1醋酸乙烯的国外生产现状 加拿大人F.Klatte在19

3、12年首次发现VAc，后来这一发现发展成乙炔液相法技术。1921年德国Consortium fur Electrochemische Industrie公司开始工业化生产VAc，即用乙炔气相法技术4，这拉开了VAc工业生产的序幕。VAc工业历经近百年发展，技术已经非常成熟，尤其是第二次世界大战后各国对VAc的需求大幅度上升促进了VAc的生产得到快速的发展。世界VAc的产地主要集中在北美、西欧和亚洲，这三个地区的产能和产量均占世界的80%以上。据ICIS统计，2008年全球VAc生产能力达681万吨/年，主要集中在亚洲、北美和西欧。按地区产能统计，亚太为336.4万吨/年，占49.4；北美为20

4、6.3万吨/年，占30.3；西欧为117.1万吨/年，占17.2；其他地区仅占3.15。 2008年全球主要醋酸乙烯生产企业及产能见表1-16。表1-1 2008年国外主要醋酸乙烯生产企业及产能 生产企业 生产地区 生产能力（10kt/a） 生产方法 塞拉尼斯 法国和德国等地 172.0 乙烯气相法 莱昂德尔化学公司 美国 38.0 乙烯气相法 陶氏化学公司 美国 36.5 乙烯气相法 杜邦公司 美国 33.5 乙烯气相法 沙特国家石油公司 沙特 27.5 乙烯气相法 英力士公司 英国 25.0 乙烯气相法 瓦克公司 德国 20.0 乙烯气相法 日本合成化学工业公司 日本 18.0 乙烯气相法

5、 日本昭和电工 日本 17.5 乙烯气相法 亚洲乙胜公司 韩国 17.0 乙烯气相法 日本可乐丽公司 日本 15.0 乙烯气相法 日本VAM&POVAL公司 日本 12.0 乙烯气相法1.2.2醋酸乙烯的国内生产现状我国自1964年从日本可乐丽公司引进2万吨/年电石乙炔法VAc生产装置拉开醋酸乙烯的工业化序幕，但整体工艺落后，少数企业采用了先进技术。随着全球经济形势的变化，醋酸乙烯生产和消费的中心向中国转移，外资企业在我国投资建设项目明显增加，加上国内企业为抢占市场而扎堆建设，国内醋酸乙烯生产能由自2002年的88.1万吨/年升至2008年的146.1万吨/年，增长65.8 ；产量由2002年

6、的77.9万吨增加到2008年的120万吨，增长54。2008年中国醋酸乙烯的总产能为146.1万吨/年，分别占亚太和全球产能的43.3和21.55，目前还有几套万吨级的VAc正在生产装置正在投建，如大庆石油化工集团有限公司和大连化工集团有限公司。另外，我国台湾地区也有两套乙烯气相法VAc生产装置，台湾大连化工公司的产能已达到65.0万吨/年。2008年我国醋酸乙烯主要生产企业情况见表1-26。 表1-2 我国醋酸乙烯主要生产企业情况 生产企业 生产能力( 10kt/a) 生产方法 塞拉尼斯（南京）化工有限公司 30.0 乙烯气相法 四川维尼纶厂 20.0 天然气乙炔法 北京有机化工厂 13.

7、0 乙烯气相法 安徽皖维股份有限公司 12.0 电石乙炔法 上海石化股份有限公司 12.0 乙烯气相法 江西化纤化工有限责任公司 10.1 电石乙炔法 云南云维股份有限公司 8.5 电石乙炔法 山西三维集团股份有限公司 8.0 电石乙炔法 湖南省湘维有限公司 8.0 电石乙炔法 广西维尼纶集团有限责任公司 6.5 电石乙炔法 福建纺织化纤集团有限公司 5.5 电石乙炔法 兰州维尼纶集团 5.0 电石乙炔法 贵州水晶有机化工(集团)有限公司 3.5 电石乙炔法 石家庄化工化纤有限公司 2.5 电石乙炔法 牡丹江东北化工有限公司 1.5 电石乙炔法1.3醋酸乙烯的发展趋势2009年全球醋酸乙烯产能

8、可以充分满足市场需求，醋酸乙烯行业发展基本是健康的，供应增长和需求增加大致保持平衡。在本轮经济危机到来之前，业内预测醋酸乙烯行业在未来几年内的需求量将保持45的年增长率，到2012年需求总量将接近600万吨。目前，醋酸乙烯市场正经历重要变革，随着世界经济形势的不断变化，预计未来全球醋酸乙烯市场会出现如下特点，全球醋酸乙烯行业垄断情况加剧，醋酸乙烯生产全球化进程加速，醋酸乙烯价格下滑将促进下游产品消费，延长产业链6。我国醋酸乙烯工业市场规模大，这即将促进拉动醋酸乙烯工业的发展。预计2010年国内醋酸乙烯产能将达到176.1万吨，2015年在279.1万吨左右。未来我国醋酸乙烯需求量将以年均7.3

9、左右的速度增长，进口量从1995年的1.2万吨一跃到2008年的30万吨，这说明中国已成为世界醋酸乙烯的新消费中心，据未来几年醋酸乙烯下游装置新增情况预计，2010年国内醋酸乙烯的表观需求量约为169.2万吨，2015年为248.3万吨7，对我国的醋酸乙烯工业而言是一个难得的发展壮大的契机。我国醋酸乙烯工业工艺落后，装置规模小，对此进行分析，VAc生产企业应考虑与国外醋酸乙烯生产巨头合作，整体建设醋酸产业一体化项目，即建设醋酸、醋酸乙烯、醋酐、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液等在同一产业链条上的上下游项目，不断开拓应用领域形成产品链，以规避和减少市场风险8。1.4 课题要求及意义1.4.1 课题的要求课

10、题要求查阅与该课题所相关的一些资料，对醋酸乙烯的性质和用途、国内外的市场情况和发展趋势、目前主要的工业生产原理和路线，以及工业生产中的生产做一个充分的了解。然后根据所查到的资料和一些前沿科技知识以及自己所拥有的知识体系做根据，通过老师的指导，优选工艺，设计醋酸乙烯的生产工艺流程和生产车间配置。设计过程中要对该工艺进行物料衡算和热量衡算；进行主体设备的工艺设计和选型、辅助设备的工艺设计与选型，并绘制主体设备图；进行车间布置设计，包括绘制车间平面和立体布置图、带控制点的生产工艺流程图；进行技术经济分析与评价。从而对该物质的特性和工业设计有一个更加全面和深入的了解。1.4.2 课题的意义醋酸乙烯是一

11、种重要的有机化工原料，是世界上产量最大的50种有机化工原料之一。通过自身聚合或与其它单体共聚，可以牛成多种衍生物。这些衍生物的用途十分广泛，可用于纸张或织物的上胶剂、粘接剂、涂料、墨水、皮革加工、一纤维加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展。醋酸乙烯生产经过几十年的发展，目前全球有40多套醋酸乙烯装置。亚洲是世界最大的醋酸乙烯生产地区和消费地区。近年来，我固醋酸乙烯生产有较大幅度增长。但随着对其应用领域的不断丌拓以及国家经济发展速度的加快，尤其是建筑、造纸、印刷、汽车、卷烟、食品等行业的快速发展，使醋酸乙烯的需求量逐年上升，市场供需矛盾同渐突出。

12、根据查阅的有关醋酸乙烯生产情况及进出口情况，我们知道国内产量不能满足需求，市场对进口的依存度逐年上升。因此，发展醋酸乙烯工业具有广阔的市场前景，这次设计非常具有可行性。2 本课题要解决的问题和采用的研究手段2.1 醋酸乙烯的生产工艺概述2.1.1 乙炔液相法 Shawinigan公司在F.Klatte的研究基础上发展起来的最早生产方法，液相法选择性低、副产品多，现在该法已被淘汰。乙炔液相法工艺的反应过程大致如下：在搅拌槽型反应器或鼓泡塔型反应器内加入一定量的醋酸，在常压、30-70条件连续送入乙炔，乙炔以鼓泡形式通过反应液层。反应所使用的催化剂为硫酸汞或磷酸汞，浓度控制在2.5%左右2。随着醋

13、酸乙烯生产规模的扩大，乙炔液相法逐渐被乙炔气相法取代。 2.1.2乙炔气相法 该法主要以Wacker和Borden流程为代表，在电石及天然气资源丰富的地区，乙炔气相法工艺的使用比较普遍。 （1）Wacker法工艺 1928年，德国Wacker化学公司采用固定床列管式反应器建立了第一套乙炔气相法VAc工业装置。该法是电石乙炔法的典型工艺。1965年，日本可乐丽公司首先使用了流化床反应器，随后美国DuPont公司、日本合成化学公司也相继采用。到20世纪60年代后期，固定床工艺大多转换为流化床工艺3。 （2） Borden法工艺 Borden法工艺是20世纪60年代初美国Borden公司和Blawk

14、nox公司合作开发成功的。该法以天然气部分氧化制取乙炔，用副产的合成气制取醋酸，然后两者合成制取VAc。该法的主要工艺过程和设备与Wacker法相似。当时这种新的生产方法在天然气丰富的国家和地区得到了广泛的应用3。2.1.3乙烯液相法该工艺的反应机理和使用的催化剂大体上和乙烯氧生产乙醛的过程相同，也使用氯化钯-氯化铜催化剂，钯含量控制在0.02-0.03g/L，催化剂溶液中还添加一定量的碱金属醋酸盐9。乙醛氧化制成醋酸可为本工艺提供原料，这是乙烯液相法的特点之一。但该工艺的主要设备及连接管道都存在严重的腐蚀问题，装置只能运转2-3年，若解决腐蚀问题则在经济上不合算，目前该法已被淘汰。2.1.4

15、乙烯气相法 乙烯气相法工艺是使乙烯、氧气和醋酸蒸汽在钯（Pd）、金（Au）或铂（Pt）/SiO2（或Al2O3）贵金属负载形催化剂的作用下，在100200、0.61.1MPa条件下发生气相氧化而合成醋酸乙烯10，反应方程式如下： CH3COOH + CH2=CH2+ 1/2O2 CH3COOHCH=CH2+ H2O 乙烯气相法醋酸乙烯生产分为合成和回收精制两部分，工业上有两种十分相似但拥有各自专利权的工艺，Bayer法和USI法，除USI公司外，世界上应用USI工艺的装置不多，目前工业上大部分采用Bayer法。2.1.5 哈尔康法及其他合成法 （1）哈尔康法。以煤为原料制合成气即一氧化碳和氢气

16、，合成气羰基合成甲醇，甲醇与合成气羰基合成醋酸，醋酸与甲醇酯化得到醋酸甲酯,醋酸甲酯通过羰基化反应生成亚乙基二乙酸酯(EDA)，再经热裂解生成VAc和醋酸。该法不用乙烯和醋酸作原料，实现了以煤为单一原料生产VAc3。哈尔康法技术上可行，但目前经济上尚缺乏竞争力。 （2）2000年，Eastman开发出二条合成气生产VAc但不必回收醋酸的新路线。 第一条 路线是由醋酸经过中间产物乙烯酮制取醋酸乙烯，先是乙烯酮氢化得到乙醛，然后乙醛与乙烯酮反应生成醋酸乙烯。第二条路线是由乙醚羰基化合成醋酐，然后醋酐与乙醛在反应精馏塔中反应生成醋酸乙烯和醋酸，副产物醋酸被还原为反应精馏中所需的乙醛。该工艺的投资成本

17、比与醋酸进行一体化生产的乙烯气相法工艺高约15%，生产成本高出7%，目前尚没有该工艺工业化的报道。 目前还有二醋酸乙二醇酯热解法、醋酐还原脱水法、甲醇法等生产工艺11，技术上如同哈尔康法可行，但未运用于实际生产，主要是因经济成本较乙烯气相法高。2.2醋酸乙烯的生产工艺选择 综上所述，目前工业生产醋酸乙烯主要采用的技术是乙炔气相法和乙烯气相法,乙烯比乙炔相对价廉，因此世界上乙烯法占主要地位。但是在电石或者天然气资源丰富而价格相对低廉的地区，乙炔气相法还有一定的竞争力。2.2.1 乙炔气相法和乙烯气相法的比较 乙烯法流程较短，而乙炔法流程较长，工艺过程较为复杂。与乙烯法相比，电石乙炔法最大的缺点是

18、存在环保问题和能耗问题，因此该法在欧美国家已经逐渐被淘汰。近几年随着原油价格的节节攀升，特别是电石乙炔法在“三废”的综合利用方面取得了突破性的进展，乙炔法重新获得了生机。乙炔气相法也很大优势，其工艺特点有：(a)由于是连续反应，长期稳定的运行便于工艺控制自动化；(b)催化剂由廉价的锌制得；(c)逐步副反应受控制，EDA等副产物量少；(d)醋酸乙烯选择性大幅度提高，单体质量好。在我国，虽然石油乙烯工业高速发展，但我国天然气和电石资源丰富，我国境内乙炔气相法仍被广泛采用，这具有三大优势：（a）相比较于原料乙烯而言，电石法乙炔合成醋酸乙烯的原料来源稳定，不受全球油价的影响，相对便于进行远距离运输，成

19、本低廉。（b）醋酸乙烯进口价比国内出厂价略低，再加上运输和销售成本，两者价格基本相当，但如果考虑乙烯价格持续走高，以及原料乙烯现货供应非常紧缺的影响，在市场需求旺盛、销售通畅的情况下，国内乙炔法还是有竞争优势的。（c）乙炔气相法已在国内应用了数十年，技术成熟2。综上所述可知在石油严重依赖进口的我国发展乙炔法合成醋酸乙烯仍将有重要的意义。我国乙炔法合成VAC原料来源稳定，工艺成熟可靠，生产成本经济，在原材料供应环境、产品售价、国内催化剂效能等方面，存在和国内外乙烯法市场抗衡优势。因此，这次设计采用乙炔气相法工艺路线。2.2.2 乙炔气相法Wacker流程和Borden流程的比较Wacker流程是

20、以电石乙炔为原料的典型工艺，该法以脱硫、脱磷化氢的电石乙炔与醋酸为原料，催化剂采用醋酸锌一活性炭体系，并添加次碳酸铋为助催化剂，反应温度为170200摄氏度，压力为常压12。Borden流程是以天然气乙炔为原料，以醋酸为吸收剂回收反应产物，代替了低温冷却分离产物的方法，提高了乙炔净化和回收效率，操作费用比当时一般的乙炔法降低30左右。Borden流程投资大，技术难度大。Wacker流程技术简单，在相同规模下投资比Borden流程要少得多，但Wacker流程能耗较高、污染较大，生产成本较高。我国主要采用的是Wacker流程技术，技术成熟，可行性高，尤其现在国内许多以电石乙炔为原料的产家在Wack

21、er流程中融合了Borden流程的先进之处，醋酸乙烯的产量提高很多13。因此，这次设计采用电石乙炔气相法技术,即Wacker流程。2.3醋酸乙烯的生产工艺流程 电石乙炔法合成醋酸乙烯主要包括乙炔气发生及净化、醋酸乙烯的合成及精制等四个部分。在我国主要采用此法生产醋酸乙烯,生产原理如下。2.3.1.主反应方程式11： (1)电石制乙炔气体：CaC2+ 2H2O C2H2 + Ca(OH)2(2)乙炔气体与醋酸蒸汽在一定温度下通过醋酸锌活性炭催化剂的作用合成醋酸乙烯4，反应方程式：C2H2 + CH3COOH CH3COOCH=CH2 2.3.2.主要的副反应方程式9： （1）乙醛的生成。 醋酸乙

22、烯水解：CH3COOCHCH2 + H2O CH3CHO + CH3COOH （2）巴豆醛(丁烯醛)的生成。 a.由乙醛生成：2CH3CHO CH3CH=CHCHO + H2O b.乙炔与乙醛作用：CHCH + CH3CHO CH3CH=CHCHO 2.3.3生产工艺流程示意图 电石经电磁振动加料器连续加入乙炔发生器，电石与水发生化学反应生成的乙炔从发生器顶部逸出进入乙炔净化装置中净化，再进入反应器中与醋酸蒸汽反应合成醋酸乙烯，反应器出料混合物转移至分离工段进行初步分离再进入精馏工段中进行精馏，制得纯度99.5%的醋酸乙烯目的生成物14,该工艺生产醋酸乙烯的工艺流程见图2-115。醋酸蒸发器

23、电石 水 醋酸乙烯 醋酸 循环醋酸 精馏工段分离工段床式反应器乙炔净化器乙炔发生器 乙炔 循环乙炔 电石灰渣 精馏组分 图2-1 电石乙炔气相法合成醋酸乙烯工艺流程图3. 物料衡算3.1主要的反应方程式 按各个反应的选择性来说，床式反应器内主要发生这三个主要反应。 合成乙炔：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 主反应：C2H2 + CH3COOH CH3COOCH=CH2 （A） 副反应：CH3COOCHCH2 + H2O CH3CHO + CH3COOH （B） 副反应：2CH3CHO CH3CH=CHCHO + H2O （C）3.2物料平衡关系图M4M2M3 R2M1 R

24、1 M6M5M9M11M8 T4 T3M10M7 M1：电石 M2：水 M3：乙炔气体 M4：醋酸蒸汽 M5：电石灰渣 M6：合成气 M7：乙炔等混合气 M8：冷凝液 M9： HAC M10：产品VAc M11：精馏重组分 R1：乙炔发生器 R2：固定床反应器 T3： 分离塔 T4：精馏塔 图3-1 物料平衡关系图3.3基础数据3.3.1装置的工艺数据 1、生产规模：VAc生产能力是100kt/a。 2、生产时间：年工作日300d，每天24h，总共7200h。 3、产品为一级品：醋酸乙烯的含量不低于99.5%。 4、乙炔和醋酸的摩尔比为2.5。 5、乙炔的单程转化率为16%，醋酸的单程转化率为

25、40%，醋酸乙烯的选择性 和总收率按醋酸计均为97%。丁烯醛的选择性按乙醛计为30%。 6、除乙醛和丁烯醛，反应器内约莫生成其它副产物的质量分数是0.27%。 3.3.2小时生产能力 按年工作日300d，按每年7200h计算，醋酸乙烯的小时生产能力为： L=13888.89kg/h 其中纯醋酸乙烯的量为13888.8999.5%= 13819.45kg/h3.3.3计算基础 此过程属于连续操作过程，发生化学反应，选kg/h作为计算单位。3.3.4原料规格 电石（纯度80%，杂志氧化钙约占20%），醋酸为一等品（乙酸含量99.8%， 水分，甲酸含量，乙醛含量，蒸发残渣）。3.4 各工序的物料衡算

26、163.4.1乙炔工序 （1） 醋酸的单程转化率为40%，醋酸乙烯的选择性和总收率按醋酸计均为97%，则HAc产率,则HAc用量=25617.70kg/h。乙炔与醋酸的摩尔比为2.5，设乙炔的流量为M3，则，解得M3=27752.51kg/h。乙炔的单程转化率为16%，参与主反应的乙炔流量为27752.5116%=4440.40kg/h。 已知乙炔用量，则根据反应CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2计算80%纯度的电石用量、所需的水量和电石灰渣的量。M1=85392.34kg/h。电石的杂质是CaO，它会与H2O反应，消耗了水。同时，精制乙炔时乙炔会从NaClO溶液带走水蒸气，

27、含量约92.22kg/h。 M2=（27752.51）+（85392.3420%）+92.22kg/h=44008.28kg/h M5=（27752.51）+（85392.3420%101555.89kg/h。（2）乙炔工序的进出料情况17 进料一：电石85392.34kg/h。 进料二：水量44008.28kg/h。 出料一：精乙炔27752.51kg/h及其夹带的水蒸气92.22kg/h。 出料二：电石灰渣等101555.89kg/h。3.4.2反应工序 （1） 醋酸乙烯的选择性按醋酸计为97%，则40%的醋酸生成的醋酸乙烯有3%用于发生副反应（B）和副反应（C）。乙醛（ALd）和丁烯醛（

28、Cr-ALd或巴豆醛)的总收率均按100%计算。 反应（B）生成ALd的量225.44kg/h。 反应（B）所需的水量X=92.22kg/h。 反应（B）生成的HAc流量=307.41kg/h。 已知Cr-ALd的选择性按乙醛计是30%，则生成Cr-ALd的流量 53.80kg/h，剩余ALd流量N=225.44157.81kg/h。 （2） 分离工段第一段是利用循环液洗涤掉气体中含有的催化剂粉末和并除去大部分HAc；第二段是冷凝大部分的VAc、Cr-ALd和H20等高沸物；第三段是分离出不凝气乙炔（含有N2、O2、ALd、HAc、CO2等）。进口气体中75%的乙炔、0.2%的CO2、3%的N

29、2和O2等空气被完全排除（实际上还有ALd和HAc也被排除，但随着乙炔进入了反应器循环，可以不考虑在内）。 （3）分离塔进口气体中0.2%的CO2和0.07%的其他副产物是有乙炔和醋酸反应的副反应生成的，流量q=（27752.51+25617.70+92.22）0.27%=144.39 kg/h。按乙炔和醋酸的摩尔比可知消耗乙炔75.07kg/h，醋酸69.32kg/h。 （4） 综上，乙炔用量27752.51kg/h，反应消耗量4515.51kg/h。HAc用量 25617.70kg/h，消耗量10008.99kg/h。M6主要包括反应物VAc生成量 14246.86kg/h，连带生成副产物

30、ALd 157.81kg/h、Cr-ALd 53.80kg/h及其他副产物144.39kg/h，还有未反应完全的乙炔气体和醋酸蒸汽。此外，随乙炔和醋酸蒸汽进入反应器内的还有空气(不影响反应，不列入物料衡算）。 （5） 反应工段进出料情况 进料一：新鲜乙炔27752.51kg/h及其夹带的水蒸气92.22kg/h，合格醋酸25617.70kg/h。 进料二：循环乙炔 23237.00kg/h，循环醋酸15608.71 kg/h。 出料：醋酸乙烯14246.86kg/h，乙醛157.81kg/h，巴豆醛53.80kg/h， 乙炔 23237.00kg/h，醋酸15608.71 kg/h，其它158

31、.25kg/h。 3.4.3分离工序 逸出的气体中的乙炔占95.9%，逸出的空气占3.84%，逸出有效气体 M7=23300.00kg/h，激冷塔底部流出液体混合物M8，其中醋酸乙烯流量为14246.86kg/h，醋酸流量为15608.71 kg/h，ALd流量为157.81kg/h，Cr-ALd流量53.80kg/h，其它的流量为158.25kg/h。 3.4.4精馏工序在粗镏装置中，乙醛、丙酮、醋酸甲酯等作为初馏分分离。液体馏分在后续醋酸乙烯精馏装置、醋酸精馏装置及丁烯醛蒸馏塔和残余物蒸馏塔中进行分离。进料量M8=25876.46kg/h+27752.51kg/h+92.22kg/h-23

32、300.00kg/h= 30162.43kg/h。99.5%的VAc产品从醋酸乙烯提纯蒸馏塔塔顶镏出，M10=13888.89kg/h。醋酸从醋酸蒸馏塔塔顶镏出，M9=15608.71kg/h。精馏重组分从各精馏塔塔底镏出，M11=M8M9M10=664.83kg/h。3.5 醋酸乙烯生产过程物料衡算汇总18 表3-1 醋酸乙烯生产过程物料衡算表 流入 流出 序 物料 成 流量 序 物料 成 流量 号 名称 分 (kg/h) 号 名称 分 (kg/h) M1 电石 CaC2 85392.34 M5 电 石灰 渣 Ca(OH)2 101555.89 M10 VAc CH3COOCHCH2 138

33、88.89 M9 醋酸 CH3COOH 15608.71 M2 水 H20 44008.28 M8 精馏 ALd 157.81 重组 Cr-ALd 53.80 分 其它 453.22 M4 醋酸 CH3COOH 25617.70 M7 不凝气 C2H2 23237.00 合计 155018.32 合计 155018.32 4热量衡算4.1.基础数据 （1）反应压力为常压，反应器进料温度平均为140oC，反应中温平均为185oC，反应器物料出口温度平均为205oC，计算基准温度=25oC。 （2）计算时间基准是1h。 （3）查阅基础物理化学19可知各物质为=A+BT+CT2，单位,其中A、B和C

34、系数如表4-1。质量定压比热容=/M，单位k。平均恒压热容=。 表4-1 各物质摩尔定压热容与温度的关系的系数表 系数 C2H2 30.67 52.810 -16.27 HAc 21.76 193.13 -76.78 VAc 24.67 328.23 -98.41 ALd 31.05 121.46 -36.58 Cr-ALd 14.06 345.47 -172.23 H2O 29.16 14.49 -2.02 （4）查化学工程手册20可知各物质（气态）的标准生成热 。 表4-2 各物质（气态）的标准生成热（单位kJ/mol） 物质 C2H2 HAc VAc ALd Cr-ALd H20 227

35、.48 -484.50 - 357.52 -166.19 -273.30 -285.83 （5）查化学工程手册20可知各物质沸点下的蒸发焓 表4-3 各物质沸点下的蒸发焓（单位：kJ/mol） 物质 C2H2 HAc VAc ALd Cr-ALd H20 沸点 118oC 72.5 20.2 104 100 23.694 25.534 26.11 26.527 40.6564.2反应系统的热量衡算 （1）对于流动系统连续反应器其能量平衡方程式的一般形式为：E1E221。 式中：是系统内能的积累量； E1是进料带进系统的能量； E2是出料从系统带走的能量（包括内能、动能和位能等）； Q是外界传递

36、给系统的能量； 是系统对外界做的膨胀功；W是外界对系统所做的机械功。连续系统处于稳定时=0，忽略机械功，忽略动能和位能，则可知P+HR=Q式中：HP和HR是反应物料的物理状态变化和化学状态变化所引起的焓变； Q包括加热剂或冷却剂传入或传出的热量、设备表面的热损失和通过 回流冷凝器传递的热量。 （2）HP的计算 HP=-21。 式中：是始态及终态时各项物质的质量，kg。 是始态及终态时各项物质的温度，K。 是计算热焓的基准温度，一般取298K（25oC)。 是各项物质在与及与的平均等压比热，kJkg-1K-1 （a）平均等压比热容的计算 以反应物乙炔为例，与之间的平均等压热容=47.38，平均等

37、压比热=/M(乙炔)=47.38/26=1.82kJkg-1K-1。 与之间的平均等压热容=AT+/()=30.67T+=48.28。 平均等压比热 =/M(乙炔)=48.28/26=1.86kJkg-1K-1。 与之间的平均等压热容 =48.67。平均等压比热 =/M(乙炔)=48.67/26=1.87kJkg-1K-1。 这里需要注意的是反应物的初始温度是，生成物的初始温度是，终温均是。依此计算，得到各物质在两个不同温度区间的平均等压比热容。 表4-4 各物质在两个不同温度区间的平均等压比热容（单位：kJkg-1K-1） C2H2 HAc VAc ALd Cr-ALd H20 1.82 1.34