摘  要

本设计是关于年产20万吨/年甲醇羰化法醋酸车间醋酸合成工段初步设计。首先本文详细论述了醋酸的性质、用途、国内外研发现状、市场前景以及生产方法。本文采用液相铑催化剂均相反应法设计合成工艺，完成了物料衡算和热量衡算后，进行了主要设备和其他设备的计算和选型。依据化工厂车间布置原则和设备布置原则，完成了对设备的平立面布置和关键设备尺寸的确定，并对自动化控制、三废的处理、公用工程的消耗作了说明。最后根据所设计的生产路线和选择的设备，用AutoCAD软件绘制了合成工段带控制点的工艺流程图、工段平立面布置图和关键设备图，并完成了约两万字的设计说明书。

关键词：甲醇；醋酸；羰基合成；初步设计

Abstract

  This design is preliminary design of acetic acid synthesis workshop section by means of methanol carbonylation method about the annual output of 0.2 million tons. First of all, it is discussed in detail in this paper about the nature of the acetic acid purpose, research, development status, market prospect, production methods at home and abroad. In this paper,  there is the way of homogeneous reaction liquid with rhodium catalyst to design synthesis processby. When concluded sreams’ material and heat balance, main and other equipments are calculated and seleced. Based on layout principles of chemical plant workshop and equipment, flat facade of equipments is arranged, key is equipments’ size is determined, and control of automation , treatment of consumption and utilities is described. According to the design of production line and selection the equipment, it is mapped by AutoCAD that the synthesis section of process flow diagram with the control points, section elevation layout and key equipment. And design specification is completed with the twenty thousand - words.

Key Words: Methyl alcohol; Acetic acid; Carbonyl synthesis; Original design

目  录

摘  要I

AbstractII

第1章  总  论1

   1.1  概述1

     1.1.1  醋酸的用途1

     1.1.2  醋酸的性质1

     1.1.3  国内外生产现状及发展前景1

     1.1.4  产品生产方法概述2

1.2  设计依据2

1.3  厂址的选择3

     1.3.1  厂址选择的要求3

     1.3.2  厂址选定3

1.4  设计规模及生产制度4

     1.4.1  设计规模4

     1.4.2  生产规模4

     1.4.3  生产制度4

1.5  原材料与产品规格4

第2章 工艺设计及计算6

2.1  工艺原理6

     2.1.1  主反应6

     2.1.2  副反应6

2.2  产品生产方法选择7

     2.2.1  轻烃液相氧化法7

     2.2.2  乙醛氧化法7

     2.2.3  甲醇羰基合成工艺7

     2.2.4  乙烯直接氧化法8

     2.2.5  工艺选择9

2.3  工艺流程简述9

     2.3.1  总流程图9

     2.3.2  流程简述9

2.4  工艺参数10

2.5  物料衡算11

     2.5.1  反应釜物料衡算11

     2.5.2  鼓泡塔转化器物料衡算13

     2.5.3  高压吸收塔物料衡算14

2.6  热量衡算16

     2.6.1  反应釜的热量衡算16

     2.6.2  鼓泡塔转化器的热量衡算17

     2.6.3  换热器的热量衡算18

2.7  Aspen模拟21

     2.7.1  Aspen 全程模拟21

     2.7.2  重要设备模拟21

第3章  设备的选型25

3.1  选型原则25

3.2  反应釜的计算25

     3.2.1  反应釜体积25

     3.2.2  确定筒体和封头直径26

     3.2.3  筒体高度26

     3.2.4  夹套直径及高度26

     3.2.5  夹套筒体壁厚的计算27

     3.2.6  釜体的壁厚和封头厚度的计算27

     3.2.7  容器法兰选择27

     3.2.8  传热面积校核27

     3.2.9  搅拌器的设计28

     3.2.10  支座选用28

3.3  鼓泡塔转化器的计算28

     3.3.1  转化器体积28

     3.3.2  转化器直径与高度29

     3.3.3  分离空间的高度与体积29

     3.3.4  顶盖的死区体积与高度29

     3.3.5  其他尺寸选择29

3.4  高压吸收塔的选型30

     3.4.1  泛点气速的计算30

     3.4.2  塔径的计算30

     3.4.3  填料层高度的计算30

     3.4.4  液体喷淋装置31

     3.4.5  其他尺寸的选择31

3.5  换热器的选型31

     3.5.1  原料换热器E3101的选型31

     3.5.2  原料换热器E3102的选型31

     3.5.3  反应釜液相冷凝器E3103的选型32

     3.5.4  鼓泡塔出塔气相冷凝器E3104的选型32

3.6  泵的选型33

3.7  压缩机的选型36

第4章  设备一览表37

第5章  车间设备布置设计39

5.1  车间布置的意义与原则39

5.2  车间布置方案39

第6章  自动控制43

6.1  反应釜的自动控制43

6.2  鼓泡塔转化器的自动控制44

第7章  安全与环境保护45

7.1  安全45

     7.1.1  装置安全生产规定45

     7.1.2  装置停工检修安全规定45

7.2  环境保护45

     7.2.1  环保制度45

     7.2.2  本工段环境因素识别及控制措施45

第8章  公用工程46

8.1  供水46

8.2  供电46

8.3  供热46

结束语47

参考文献48

致  谢50

第1章  总  论

1.1  概述

1.1.1  醋酸的用途

乙酸是一种极为重要的有机化工产品，其衍生物多达数百种，其动态常常会反映整个有机化学工业的面貌。乙酸主要用于乙酸乙烯、乙酸醋、乙酸盐等产品的合成，是合成纤维、胶粘剂、医药、农药和染料的重要原料。此外，乙酸还是优良的有机溶剂，因此，在塑料、橡胶、印刷等行业中用途十分广泛。[1]

1.1.2  醋酸的性质

1.1.2.1  物理性质

乙酸（分子式：C2H4O2；分子量：60.050），俗称醋酸，无色透明液体，有刺激性气味。粘度11.83mPa·s（20℃），熔点16.635℃，沸点117.9℃，自燃点465℃。

纯乙酸在16℃以下时，能结成冰状固体，故称为冰醋酸。与水、乙醇、苯和乙醚混溶，不溶于二硫化碳。[1]

1.1.2.2  化学性质

    乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75（25℃）。乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。特别注意的是，它可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。440℃的高温下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。 

    乙酸可以通过其气味进行鉴别。若加入氯化铁，生成产物为深红色并且会在酸化后消失，通过此颜色反应也能鉴别乙酸。乙酸与三氧化砷反应生成氧化二甲砷，通过产物的恶臭可以鉴别乙酸 。

液态乙酸是一个亲水（极性）质子化溶剂，与乙醇和水类似。因介电常数为6.2，它不仅能溶解极性化合物，比如无机盐和糖，也能够溶解非极性化合物，比如油类或一些元素的分子，比如硫和碘。它也能与许多极性或非极性溶剂混合，比如水，氯仿。乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。[1]

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