醋酸乙烯合成的物料衡算

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：CH 2─CHOH

n

CH 2─CHOCOCH 3

m

由多品种聚乙烯醇质量指标(Q/OWAL001-1999)可得，PVA 的聚合度为400～2800，本项目平均聚合度为1700，醇解度选取95%得：

⎪⎩⎪

⎨⎧=⨯+=+%95%1001700m

n n

n m 解可得： m=85 n=1615 平均分子量：

kmol

kg O H C O H C M m n pvc /78372285861615442)()(26422=+⨯+⨯=++=

产品产量h kmol F PVA

/1611.078372

2433010101078372243303

4=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=年产量 所需单体量 h kmol F n m F PVC VAC /87.2731611.01700)(=⨯=+= h t h kg F M W PVC PVC VAC /55.23/82.2355287.27386==⨯=•= 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 %151=X 以乙炔计算的醋酸乙烯的选择性

%901=S

醋酸转化率 %352=X 以醋酸计算醋酸乙烯的选择性

%12.962=S 乙醛收率%3106.01=Y 巴豆醛收率

%

0621.02=Y

则：乙炔收率 ⎪⎪⎩

⎪

⎪⎨⎧=⨯===⨯=•=%65.442686

%5.13%5.1315.09.011Z p m M M Y Y X S Y 质量收率：摩尔收率： 由方程式 ：

VAC

HAC H C →+22

乙炔进料=

h t Y W m VAC /74.52%

65.4455.23== 根据反应器入口各组分的组成可计算总进料量

52.74

W 109.4248.2%

=

=总 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

出口组成计算 由下列方程式计算

22H C

+HAC VAC

26 60 86 x y 23.55 2COOH CH 3

O H CO CO CH 2223)(++

120 58 44 18 48.69⨯35%-16.43 m n p

22H C +O H 2 CHO CH 3

18 44

z 52.74⨯0.3106%

由上述三个方程求：x=7.12t/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、22H C ： h t X W W /83.44%)151(74.52)1(11011=-⨯=-=

2、COOH CH 3：h t X W W /65.31%)351(69.48)1(22021=-⨯=-=

3、VAC ： h t W W W VAC /01.2646.255.233031=+=+=

4、2N ： h t W W /45.34041==

5、CHO CH 3: h t W Y W W /34.116.1%3106.074.525011051=+⨯=+•= 6

、

CHO CHCH CH 22=:h t W Y W W /18.015.0%0621.074.526021061=+⨯=+•=

7、2CO : h t W W /66.022.044.0n 7071=+=+=

8、O H 2: h t W W /36.0065.0092.033.0z p 8081=-+=-+= 9、其他: 65.091=W 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

5、3CH CHO

1.22

2.42 2CO

0.66 1.32 合计

50.16

100

表5-4 液相组成

()32CH CO

0.29 0.49 3CH CHO 0.12 0.23 46C H O

0.18 0.30 VAC 26.01 43.88 HAC

31.65

53.4

2H O

0.36 0.6 其他 0.65 1.1 合计

59.274

100

5、3 清洗工段物料衡算：

汽液分离器出来的汽相组成清洗后，3CH CHO 、22C H 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

22C H 44.83 97.35 3CH CHO

1.22

2.65 合计

46.05

100

汽液分离器出来的汽相组成清洗后，2N 、2CO 被吸收。所以可得吸收塔出口汽相组成表5-6。

2N 3.45 83.94 2CO

0.66 16.06 合计

4.11

100

5、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。

5、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% 99

2 磷化氢% 0.0037

3 硫化氢% 0.0039

4 比活性度s <30

汽液分离器汽相组分部分放空以保证氮气不累积，其余部分返回反应器进口与精乙炔混合使用。

设循环气与放空气质量比为x，根据精乙炔技术规格要求表5-8，计算精乙炔组成：

精乙炔量=7.91/99%=7.99t/h

由循环气物料平衡表见表5-7与气液分离器出口汽相组成表5-3，可得：

（0.66-0.66x+3.45-3.45x）=7.99-7.91 x=0.9805

二氧化碳的量为：0.66-0.66⨯0.9805=0.013

氮气的量为：3.45-3.45⨯0.9805=0.067

由此得，精乙炔组成如表5-9：

表5-9 所以精乙炔的组成见下表

组分数量 t/h 组成（w%）

乙炔7.91 99.00

二氧化碳0.013 0.16

氮气0.067 0.84

总计7.99 100