乙酸乙酯乙酸丁酯精馏设计说明书
乙酸乙酯生产工艺及设计
乙酸乙酯生产工艺及设计乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品，具有良好的溶解性、快干性和广泛的用途。
它是一种非常重要的有机化工原料和优良的工业溶剂，广泛用于生产醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯基树脂、醋酸纤维树脂、合成橡胶、涂料和油漆。
乙酸乙酯用途乙酸乙酯也是一种常见的工业溶剂。
它是一种速干溶剂，具有良好的溶解性，广泛用于生产粘合剂、药物、香水、增塑剂、稀释剂、油墨、人造革等诸多领域。
乙酸乙酯在纺织工业中可用作清洗剂，在电子工业中也可用作集成电路的清洗剂和脱脂剂。
在化学分析中，乙酸乙酯还可用作柱色谱的洗脱剂，分析试剂，色谱分析的标准物质和溶剂，铋、金、铁、汞、氧化剂和铂的测定，生化研究，蛋白质序列分析等。
乙酸乙酯主要用作溶剂和维生素E及一些医药中间体的合成。
如加替沙星的合成制备1、特立氟胺的制备2中有用到乙酸乙酯作溶剂。
在天然药物活性部位的提取中，乙酸乙酯常用于提取游离生物碱、有机酸、黄酮类、香豆素类等中性物质。
如将乙酸乙酯作为提取剂用于甘草黄酮的精细纯化、苦参总生物碱的提取纯化、狼尾草抗炎有效部位的制备提取等。
乙酸乙酯生产工艺1 醋酸酯化法醋酸酯化法是乙酸乙酯最常见的生产方法，乙酸乙酯分为间接法和连续法。
是在催化剂(通常为硫酸)存在下，醋酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯，该方法适用于拥有大量低成本乙醇的地区。
传统的酯化法生产工艺技术成熟。
原料供应充足，生产工艺简单，投资少，在世界范围内，尤其是在美国和西欧地区被广泛采用。
由于酯化反应可逆，转化率只有约67％，为增加转化率，一般采用乙醇过量的方法，并在反应过程中不断分离出生成的水。
2 乙醛缩合法以乙醇铝为催化剂，用冷凝法将乙醛氧化缩合生成乙酸乙酯。
当采用这种工艺时，如果反应过程中有两种醛，就可以生成混合酯。
例如乙酸乙酯和乙酸丁酯。
乙醛制乙酸乙酯包括催化剂制备、反应、分离和精馏。
3 乙烯加成法反应在担载于金属载体上的杂多酸或杂多酸盐催化下于气相或液相中进行。
乙酸乙酯精馏系统设计方案
乙酸乙酯精馏系统设计方案
1. 前言
根据甲方要求，经天津昊然分离科技有限公司通过模拟计算及多年相关的工程经验，形成了本次精馏系统设计方案。
2. 设计依据
原料处理量：6吨/天；
质量要求：乙酸乙酯产品的质量分数达到98%以上，甲基异丁基甲酮的质量分数达到98%以上。
3. 流程模拟计算
模拟计算结果
3.2原料系统
流程说明：原料分批送入T2精馏塔，控制塔釜加热及塔顶温度，由T2塔塔顶的得到前馏分、过渡馏分1、合格产品乙酸乙酯、过渡馏分2以及合格产品甲基异丁基甲酮。
模拟计算结果
4.结构说明
4.1原料系统
T2精馏塔采用常压操作，设计直径为φ500mm，采用高效TJHR-Ⅲ型填料，总填料高度为10000mm，共分为两段，各段高度分别为5000mm、5000mm。
塔顶和填料段之间采用高效液体分布器，塔中配置高弹性的液体收集器。
塔顶采用30℃循环水进行冷凝，冷凝器换热面积约为40m2。
塔底加热采用5kgf/cm2（a）蒸汽进行加热，再沸器换热面积约为10m2。
塔釜设计容积为8.5m3。
5.投资估算
5.1原料系统。
乙酸乙酯脱水精馏耦合集成工艺流程研究
【６】邱 学 青 ，蔡 进 团 ，徐 清 才 ，等 ．醋 酸 乙酯 提 纯 新 方 法 研 究 ［Ｊ】．化 学 工 程 ，１９９７，２５ （１）：４１－４４．
３ 乙酸 乙酯脱水精馏耦合集成工艺流程
传 统 的 乙酸 乙酯精 制工 艺 流程 如 图 ２所 示 ．包 含脱 水塔 、成 品塔成 品釜 ，乙 酸和 乙醇 在反 应釜 内 相酯来
发生反应，粗酯经成品塔、脱水塔分离脱水后，从 花
成 品塔 上部 抽 出成 品 乙酸 乙酯 、水 和 乙醇形 成 的二 元 、三元 共沸 物
不 过这 一 情 况有 望 在 ２０１４年得 到缓 解 ．有 消 息 称 ．２０１４年初 我 国将 完 成 无 线 充 电技 术 标 准 的
草案 制定 工作
中 国 电子技 术 标 准 化研 究 院 工 程 师 陈静 透 露 ．
２０１２年 国标 委 已经 批 准 了第 一个 无线 充 电 国家 标
准 计 划—— 电 子 信 息 产 品 低 功 率 无 线 充 电 技 术 规
范 。信标 委 已启 动相 关 工作 ， 目前 正在 进 行频 率 、
协 议 方 面 的研 究 以及 标 准 草 案起 草 ．预计 ２０１３年
１２月或 ２０１４年 １月会 提 交完整 的 草案
中 国通 信 标 准化 协 会 已于 ２０１１年启 动 了有 关
无 线 充 电技 术 和标 准 的研 究 ，在 已 获报 批 的 《近
场 无 线 充 电 技 术 研 究 》 基 础 上 ， 目前 已 完 成 了
乙酸乙酯-乙酸丁酯筛板精馏塔的设计综述
化工原理课程设计题目乙酸乙酯-乙酸丁酯分离板式精馏塔系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级2009级1班学生姓名毋瑞仙学号2009010825指导教师贾冬梅职称副教授二〇一一年十二月十日课程设计任务书一、课题名称乙酸乙酯—乙酸丁酯分离板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：乙酸乙酯、乙酸丁酯溶液处理量：5万t/a原料组成：23%（乙酸乙酯的质量分率）料液初温： 25℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：冷液体进料塔顶产品浓度： 98%（质量分率）塔底釜残液乙酸丁酯回收率为96%（质量分率）塔顶：全凝器塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：300天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃设备形式：筛板塔厂址：滨州市三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1 、设计方案的选定2、精馏塔的物料衡算3、塔板数的确定4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算6、塔板主要工艺尺寸的计算7、塔板的流体力学验算8、塔板负荷性能图（精馏段）9、换热器设计10、馏塔接管尺寸计算11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12、绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13、撰写课程设计说明书一份（设计说明书的基本内容：⑴课程设计任务书；⑵课程设计成绩评定表；⑶中英文摘要；⑷目录；⑸设计计算与说明；⑹设计结果汇总；⑺小结；⑻参考文献）14、有关物性数据可查相关手册15、注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书 0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天4.绘制总装置图 2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书 2天6.设计小结及答辩 1天目录摘要 (1)第一章概述 (1)1.1精馏操作对塔设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (1)第二章设计方案的确定 (2)2.1操作条件的确定 (2)2.2确定设计方案的原则 (4)第三章塔的工艺尺寸得计算 (5)3.1精馏塔的物料衡算 (5)3.1.1摩尔分率 (5)3.1.2平均摩尔质量 (5)3.1.3 物料衡算 (5)3.1.4 回收率 (5)3.2塔板数的确定 (6)3.2.1理论板层数N的求取 (6)3.3 精馏塔有关物性数据的计算 (8)3.3.1 操作压力计算 (8)3.3.2 操作温度计算 (9)3.3.3 平均摩尔质量计算 (9)3.3.4 平均密度计算 (10)3.3.5 液体平均表面张力计算 (10)3.3.6 液体平均黏度计算 (11)3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (11)3.4.1 塔径的计算 (11)3.4.2 精馏塔有效高度的计算 (11)3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14)3.5.1 溢流装置计算 (14)3.5.2 塔板布置 (17)3.6 筛板的流体力学验算 (19)3.6.1 塔板压降 (20)3.6.2液面落差 (21)3.6.3 液沫夹带 (22)3.6.4 漏液 (22)3.6.5 液泛 (23)3.7 塔板负荷性能图 (23)3.7.1 漏液线 (23)3.7.2 液沫夹带线 (23)3.7.3 液相负荷下限线 (24)3.7.4 液相负荷上限线 (25)3.7.5 液泛线 (26)第四章塔附属设计 (29)4.1 塔附件设计 (29)4.2 筒体与封头 (32)4.3 塔总体高度设计 (33)4.3.1 塔的顶部空间高度 (33)4.3.2 塔的底部空间高度 (33)4.3.3 塔体高度 (33)4.4 附属设备设计 (33)4.4.1 冷凝器的选择 (33)4.4.2 泵的选择 (34)设计小结 (35)附录 (36)参考文献 (43)摘要化工生产过程中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
化工原理课程设计-板式精馏塔设计资料教程
umax C
L V V
umax — 最 大 空 塔 气 速 ， m / s
L、V — 分 别 为 液 相 与 气 相 密 度 ， kg m 3
负荷系数
C
C
20
20
0 .2
( C20 值 可 由 S m i t h 关 联 图 求 取 )
（ 3） 加 料 板 位 置 的 确 定
求 出 精 馏 段 操 作 线 和 提 馏 段 操 作 线 的 交 点 x q 、 y q ， 并 以x q 为 分
界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到
xn xq 且 xn1 xq 时 ， 就 以 第 n 块 板 为 进 料 板 。
（ 4） 实 际 板 数 的 确 定
对高发泡系统及高压操作的塔，停留时间应加长些。
故在求得降液管的截面积之后，应按下式验算液体在降液管内的
停留时间，即
A f H T LS
5.注意事项: 写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源; 每项设计结束后,列出计算结果明细表; 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交。
第二部分：筛板式精馏塔设计方法
一. 工艺计算 二. 设备计算 三. 辅助设备计算 四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图
一．工艺计算
主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数 和实际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算
(1).堰 长 lW : 依 据 溢 流 型 式 及 液 体 负 荷 决 定 堰 长 , 单 溢 流 型 塔 板 堰
长 lW 一 般 取 为 ( 0 . 6 ～ 0 . 8 ) D ； 双 溢 流 型 塔 板 ， 两 侧 堰 长 取 为 ( 0 . 5 ～
乙酸乙酯-乙醇精馏塔的设计课程设计
乙酸乙酯-乙醇精馏塔的设计课程设计引言这份课程设计旨在设计一个乙酸乙酯-乙醇精馏塔，以实现有效的分离和提纯乙酸乙酯和乙醇混合物。
本文档将提供有关该塔的设计和操作参数的详细信息。
设计目标该精馏塔的设计目标有以下几点：1. 提供足够的塔高和塔板数以实现充分的分离效果。
2. 最小化能源消耗，提高操作效率。
3. 保证设备的稳定性和安全性。
设计参数1. 塔高：根据所需的分离效果和流量要求，确定合适的塔高。
通常，较高的塔高可以提供更好的分离效果，但也增加了设备成本和能源消耗。
2. 塔板数：根据乙酸乙酯和乙醇混合物的成分和所需的分离效果，确定合适的塔板数。
较多的塔板数可提供更充分的分离效果。
3. 进料温度：通过调整进料温度，可以控制乙酸乙酯和乙醇的沸点差异，从而实现有效的分离。
4. 冷凝器温度：通过调整冷凝器温度，可以控制乙酸乙酯和乙醇的沸点差异，从而实现有效的分离。
5. 塔板压力：通过调整塔板压力，可以控制乙酸乙酯和乙醇的汽液平衡，从而实现有效的分离。
6. 冷却介质的选择：根据操作要求选择合适的冷却介质，以实现对乙酸乙酯和乙醇的冷凝。
操作参数在设计乙酸乙酯-乙醇精馏塔时，需要考虑以下操作参数：1. 进料流量：根据生产需求确定进料流量。
2. 乙酸乙酯产品纯度：根据生产要求确定所需的乙酸乙酯产品纯度。
3. 乙醇产品纯度：根据生产要求确定所需的乙醇产品纯度。
4. 乙酸乙酯回收率：根据生产要求确定所需的乙酸乙酯回收率。
结论通过合理的设计和操作参数选择，乙酸乙酯-乙醇精馏塔可以实现有效的分离和提纯乙酸乙酯和乙醇混合物。
必须充分考虑分离效果、能源消耗和操作安全，以实现最佳的设备性能和生产效益。
以上是乙酸乙酯-乙醇精馏塔的设计课程设计的内容。
谢谢！。
乙酸丁酯的合成与精制实验方案.docx
乙酸丁酯的合成与精制实验方案乙酸正丁酯的合成与精制专业实验预习报告实验名称：乙酸正丁酯的合成及精制实验姓名：学号：联系方式：组员：专业：化学工程与工艺产生的废水多，污染环境，给环境保护带来很大的压力。
随着人们充分利用资源、简化工艺流程、提高经济效益、保护生存环境的意识不断增强和环保法规的日益完善，用环境友好催化剂替代浓硫酸催化合成酯类化合物已成为探索方向。
对于乙酸正丁酯合成实验方案的改进中，绝大多数还是以酸、醇为原料的，只是所采用的催化剂不同而已，但是大多数均为固体酸。
先将所查到的文献的部分方案简要叙述如下：①蔡新安[2]等人利用廉价易得的硫酸氢钾催化剂来制备乙酸正丁酯，酯化产率较高，催化剂可重复使用，后处理简单，效果良好。
硫酸氢钾是一种廉价、易得、稳定的无机酸性晶体，能够催化合成乙酸正丁酯。
由于它难溶于有机反应体系，因而对设备的腐蚀性小，酯化率高，能够重复使用，是替代硫酸催化合成乙酸正丁酯的良好催化剂，适合工业化生产。
研究得出的最佳条件为：正丁醇的用量为0.25mol，醇酸摩尔比为1:1.3，催化剂用量为反应物总质量的3%，在此条件下最高产率为86.83%。
②柳艳修[3]等人在微波辐射的作用下研究了HZSM-5分子筛催化剂的多相催化酯化法合成乙酸正丁酯的反应，探讨了催化剂用量、微波辐射的功率、微波辐射的时间、和吸水剂用量对反应的影响。
结果表明：在酸醇体积比为1.6时，HZMS-5分子筛催化剂为0.094g/ml（以乙酸计），微波辐射功率为640W，微波辐射时间为30min吸水机（氯化钙）为0.375g/ml（以乙酸计），酯的收率可以达到98.7%。
③冯桂荣[4]等以乙酸和正丁醇为原料，分别以浓硫酸、三氯化铁和固体超强酸SO4/Fe2O3为催化剂合成乙酸正丁酯。
利用正交设计法，通过极差分析，探讨了催化剂种类、醇酸摩尔比和酯化时间及它们之间的交互作用对酯的收率的影响。
实验结果表明较好的催化条件是：醇酸物质的量比为2时，催化剂为固体超强酸SO4/Fe2O3，酯化时间为2h，其酯的收率可达93.5%。
7200吨每年乙酸乙酯乙酸丁酯精馏塔设计
在
tm
c pf 203.67096kj / (kmol k )
Q4 Wc p 2 t 1.2184 105 kJ / h
冷却水用量：
Q4 W4 2909.612kJ / h c pc t 枣庄学院化学化工系
1
Lm
乙酸乙酯
' xLm
乙酸丁酯
' Lm
' 1 xLm
其中，平均质量分数 x
x f ' xD ' 2
0.55204
Lm 812.88188kg / m3
L RD 22.37628kmol / h
精馏段的液相负荷：
Ln LM
Lm
2.73232m3 / h
枣庄学院化学化工系
精馏段的已知数据 位置 质量分数(%) 进料板 塔顶(第一块板)
y1 ' xD ' 0.95
x1 ' 0.80407
y1 xD 0.96161
x 'f 0.3
y 'f 0.66222
摩尔分数
x f 0.36103
y f 0.72103
x1 0.84400
枣庄学院化学化工系
精馏塔物料计算 全凝器冷凝介质的消耗量
塔板数的确定
枣庄学院化学化工系
由 xf n 乙酸乙酯 n乙酸丁酯
n乙酸乙酯
x f 0.36103
同理可求知
xD 0.96161, xW 0.03918
原料液的平均摩尔质量 M f x f M 乙酸乙酯 (1 x f ) M 乙酸丁酯
乙酸乙酯和乙酸丁酯精馏设计
《化工原理课程设计》报告7200吨/年乙酸乙酯和乙酸丁酯精馏装置设计设计小组：刘婷婷（组长）李振建汤健时间:2010年12月7日一、设计题目：7200吨/年乙酸乙酯和乙酸丁酯精馏装置设计二、工艺条件生产能力：7200顿/年（料液） 年工作日：300天,24小时原料组成：30%乙酸乙酯，70%乙酸丁酯（质量百分比，下同） 操作压力：塔顶压强为常压进料热状况：冷液进料，进料温度为60℃ 塔釜加热蒸汽压力：0.4MPa （表压） 回流比：6.8。
三、设计内容 1 流程示意图：离心泵2 工艺参数的确定（1）、工艺过程的物料衡算：原料液中乙酸乙酯的摩尔分数x F =30/88.11/（30/88.11+70/116.16）=0.3610 馏出液中乙酸乙酯的摩尔分数x D =95/88.11/（95/88.11+5/116.16）=0.9616 釜残液中乙酸乙酯的摩尔分数x W =3/88.11/（3/88.11+97/116.16）=0.0392 原料液流量F=〖7200×103/（300×24）〗/〖88.11×0.3610+116.16×（1-0.3610）〗=9.430kmol/h由总物料衡算F=D+W; Fx F =Dx D +Wx W ,得：D/F=（x F -x W ）/（x D -x W ）=0.3489 求得D=3.290kmol/h 釜残液流量W=F-D=6.140kmol/h冷凝水 水蒸气 液体 蒸汽塔顶产品 冷却水 蒸汽 塔底产品 进料 进料板 再沸器所以：馏出液流量为3.290kmol/h，乙酸乙酯的摩尔分数为0.9616，乙酸丁酯的摩尔分数为0.0384；釜残液流量为6.140kmol/h，乙酸乙酯的摩尔分数为0.0392，乙酸丁酯的摩尔分数为0.9608。
（2）、工艺过程的热量衡算①塔顶冷凝器：Qc=V(IVD -ILD)塔顶馏出液几乎为乙酸乙酯，故其焓可近似按纯乙酸乙酯进行计算 Qc=VrA=25.662×32.23×103=8.27×105kJ/h冷却水的消耗量为Wc=Qc/〖Cpc（t2-t1)〗=8.27×105/〖4.179×（30-20）〗=1.98×104kJ/h②塔底再沸器：QB =V'(IVW-ILW)塔顶残釜液几乎为乙酸丁酯，故其焓可近似按纯乙酸丁酯进行计算 QB=V'r'=48.011×36.79×103=1.77×106kJ/h 查水蒸汽汽化潜热图，在0.4MPa下，r=2113kJ/kg加热蒸汽消耗量Wh =QB/r=835.93kJ/h（3）、理论塔板数：A、根据平衡数据画出t-x-y图形：B、利用平衡数据，在直角坐标系上绘平衡曲线及对角线，并确定点a（xD ，xD)、点e（xF ，xF）、点c（xW，xW）图（1）C 、精馏段操作方程的确定： R/（R+1)=6.8/（6.8+1）=0.872 截距：b=xD /（R+1)=0.9616/7.8=0.123操作方程：y=0.872x+0.123, 在y 轴上定出点b(0，0.123)。
吨每乙酸乙酯乙酸丁酯精馏塔装置设计
首届山东省“隆腾—双利杯”大学生化工过程实验技能竞赛7200吨/年乙酸乙酯—乙酸丁酯精馏装置设计设计人：单位：指导教师:完成时间:2010-12-8目录课程设计任务书................................................................ 摘要 ......................................................................... 第一章文献综述................................................................ 第二章设计方案的确定..........................................................2.1操作条件的确定............................................................2.2确定设计方案的原则........................................................ 第三章塔体计算................................................................3.1设计方案的确定............................................................3.2精馏塔的物料衡算..........................................................3.2.1原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量..................................3.2.2物料衡算..............................................................3.3全凝器冷凝介质的消耗量....................................................3.3.1热量计算..............................................................3.3.2热能利用..............................................................3.4塔板数的确定..............................................................3.4.1理论塔板层数的确定....................................................3.4.2全塔效率的估算........................................................3.4.3实际塔板数............................................................第四章精馏塔主体尺寸的计算....................................................4.1精馏塔的体积流量的计算....................................................4.1.1精馏段体积流量........................................................4.1.2提馏段体积流量........................................................4.2塔径的计算................................................................4.3塔高的计算................................................................ 第五章塔板结构尺寸的确定......................................................5.1塔板结构..................................................................5.2塔板尺寸..................................................................5.2.1塔板基本尺寸..........................................................5.2.2筛孔数目..............................................................5.3.弓形降液管 ...............................................................5.3.1堰高..................................................................5.3.2降液管底隙高度........................................................5.4筛孔排列.................................................................. 第六章流体力学验算及塔板负荷性能图............................................6.1.气体通过精馏段的压力降(单板压降) .........................................6.1.1干板阻力..............................................................6.1.2液层压力降............................................................6.1.3由表面张力引起的阻力..................................................6.2.精馏段漏液验算 ...........................................................6.3.精馏段液泛验算 ...........................................................6.4.精馏段雾沫夹带验算 .......................................................6.5.气体通过提馏段的压力降(单板压降) .........................................6.5.1干板阻力..............................................................6.5.2液层压力降............................................................6.5.3由表面张力引起的阻力..................................................6.6.提馏段漏液验算 ...........................................................6.7.提馏段液泛验算 ...........................................................6.8.提馏段雾沫夹带验算 .......................................................6.9.精馏段操作性能负荷图 .....................................................6.9.1雾沫夹带上限线........................................................6.9.2液泛线................................................................6.9.3液体负荷上限线........................................................6.9.4漏液线................................................................6.9.5液相负荷下限线........................................................6.10提馏段操作性能负荷图.....................................................6.10.1雾沫夹带上限线.......................................................6.10.2液泛线...............................................................6.10.3液体负荷上限线.......................................................6.10.4漏液线...............................................................6.10.5液相负荷下限线.......................................................第七章塔附件设计..............................................................7.1泵的计算及选型............................................................7.2.换热器 ...................................................................7.2.1设计任务及确定设计方案................................................7.2.1换热器计算............................................................7.2.1换热器核算............................................................ 附：填料塔的填料层高度的计算.................................................. 设计小结 ..................................................................... 附录 ......................................................................... 参考文献 .....................................................................课程设计任务书一、课题名称乙酸乙酯——乙酸丁酯分离过程板式精馏塔（筛板塔）设计。
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目录1 工艺设计背景 (2)2 工艺设计方案 (3)工艺说明 (3)工艺流程图 (4)3 工艺计算 (6)物料衡算 (6)热量衡算 (7)4 工艺设备设计 (8)筛板精馏塔设计 (8)4.1.1馏出液和釜残液的流量和组成 (8)4.1.2理论塔板数及理论最佳进料位置 (8)4.1.3实际塔板数的设计计算 (10)4.1.4精馏段设计 (11)4.1.5提馏段设计 (17)4.1.6塔高的设计计算 (24)4.1.7灵敏板的确定 (24)列管式换热器设计 (25)4.2.1换热器热量衡算 (25)4.2.2壳程内径设计 (26)4.2.3换热器总传热系数的校核 (26)4.2.4实际传热面积 (27)4.2.5换热器简图 (28)离心泵选型 (28)4.3.1平均黏度计算 (28)4.3.2管径计算 (29)4.3.3管路压头损失计算 (29)4.3.4扬程计算 (30)4.3.5最大允许安装高度计算 (30)填料塔设备设计 (31)4.4.1精馏段设计 (31)4.4.2精馏段塔径流体力学验算 (31)4.4.3提馏段设计 (32)4.4.4提馏段塔径流体力学验算 (33)4.4.5填料层高度的计算 (33)主要设备明细 (34)5 创新点 (34)设计总结 (35)参考文献 (36)筛板精馏实验操作步骤 (37)附录：物性图表 (38)1 工艺设计背景乙酸乙酯和乙酸丁酯是工业上重要的溶剂。
乙酸丁酯是优良的有机溶剂，广泛用于硝化纤维清漆中，在人造革、织物及塑料加工过程中用作溶剂，也用于香料工业。
工业中的乙酸丁酯是由醋酸和正丁醇在催化剂存在下酯化而得，根据催化剂不同，可分为硫酸催化法、HZSM-5催化剂催化法、杂多酸催化法、固体氯化物催化法等。
其中硫酸催化法工艺比较成熟，但副反应较多。
本设计针对硫酸催化法生产乙酸丁酯时产生的一股物流（含乙酸乙酯30%、乙酸丁酯70%），设计常压精馏塔对此二元物系进行分离。
要求塔顶馏出液中乙酸乙酯的回收率为95%，釜残液中乙酸丁酯的回收率为97%。
该工艺物流的处理量为7200吨/年。
产品均需要冷却到40℃。
塔釜采用外置再沸器，冷公用工程为循环水（20℃→30℃），热公用工程为饱和水蒸汽，环境温度为20℃。
已知物性图表见附录。
操作条件见下表：表1 设计操作条件操作压力常压进料热状况冷液进料，进料温度为60℃回流比塔釜加热蒸汽压力（表压）塔板类型筛板工作日每年300天，每天24小时连续运行本设计主要包括：筛板精馏塔工艺设计、精馏塔辅助设备设计（含列管式换热器、离心泵）填料塔工艺设计。
2 工艺设计方案工艺说明从乙酸乙酯—乙酸丁酯的核心生产装置——精馏装置着手，进行分析。
工艺如图所示。
原料经离心泵送入换热器，经釜液余热预热后进入精馏塔，精馏塔釜设置再沸器，最后乙酸乙酯从塔顶蒸出，经塔顶换热器冷凝后，冷凝液部分泡点回流，另一部分进入换热器，进一步冷却为乙酸乙酯产品采出。
塔釜得到的釜液，首先进入预热换热器，将原料液预热到指定温度（60℃），然后进入二级换热器冷却为乙酸丁酯产品。
工艺流程图E1E2E3 23456789101112113T1P1V1V2V3V4S120.0 1.0 9.4CATMKG-MOL/HRS2S3S460.01.29.4CATMKG-MOL/HRS5S6S7S8S940.01.03.5CATMKG-MOL/HRS10S11S1240.01.16.0CATMKG-MOL/HR4Stream Name S1 S4 S6 S7 S9 S11 S12 Description 原料液预热后料液馏出液釜液馏出液产品换热后釜液釜液产品Phase Liquid Liquid Liquid Liquid Liquid Liquid Liquid Total Stream PropertiesRate KG-MOL/HRKG/HRTemperature CPressure ATMMolecular WeightAcentric FactorWatson K (UOPK)Standard Liquid Density KG/LITLiquid PhasePropertiesRate KG-MOL/HRKG/HRM3/HRStd. Liquid Rate M3/HRMolecular Weight53 工艺计算物料衡算原料组成： 乙酸乙酯：30% 乙酸丁酯：70% 流量： F =7200吨/年 塔顶流出液： 回收率：95=A η% 塔釜流出液： 回收率：97=B η% 乙酸乙酯（以下用A 代表）：摩尔质量M A =kmol 摩尔百分数x A =( /+= 乙酸丁酯（以下用B 代表）：摩尔质量M B =kmol 摩尔百分数x B =1－x A = 原料液平均摩尔质量：M 平均=×+×=106.03kg/kmolF =（7200×103）/（300×24）=1000kg/h 全塔物料衡算：F =D +W ① D /F =( x F －x W ) /( x D -x W ) ② ŋA =D ×x D /F ×x F = ③ ŋB =W ×（1-x W )/F ×(x F )= ④ 由①②③④计算得馏出液摩尔流量D =h 馏出液摩尔分数 x D = 釜液液摩尔流量W=h 釜液液摩尔流量 x W =热量衡算精馏是大量耗能的单元操作，能量消耗是操作费用的主要损失。
通过热量衡算，确定再沸器的热负荷和塔底的冷凝负荷，进而可算出加热蒸汽消耗量和冷公用工程循环水用量。
总热量衡算 Q F +Q B =Q C +Q D +Q W +Q L 进料代入塔内热量Q F = 111t c q p m ∆⋅⋅ = ×105kJ /h 塔顶产品带出热量Q D = 222t c q p m ∆⋅⋅ = ×104 kJ /h 塔釜产品带出热量Q W = 333t c q p m ∆⋅⋅ = ×104 kJ /h 冷凝器热负荷Q C = c pc mc t c q ∆⋅⋅ = ×105 kJ /h 蒸馏釜热负荷Q B = b pb mb t c q ∆⋅⋅ = ×105 kJ /h 热损失Q L =×104 kJ /h本工艺利用釜液加热原料液，充分利用热能，具体表现为：节约冷公用工程循环水吨/日，节约加热水蒸气吨/日。
达到较好的节能效果，证明工艺过程比较合理。
4 工艺设备设计筛板精馏塔设计4.1.1馏出液和釜残液的流量和组成冷物料进料量：F=（7200×103）/（300×24）=1000kg/h全塔物料衡算：F=D+W①D/F=( x F－x W) /( x D -x W) ②ŋA=D×x D/F×x F= ③ŋB=W×（1-x W)/F×(x F)= ④由①②③④计算得D=h x D =W=h x W=4.1.2 理论塔板数及理论最佳进料位置tX(y)图1 乙酸乙酯和乙酸丁酯二元混合物的t-x(y)关系图由图t-x(y)查得，进料液泡点温度t b=℃塔顶温度：℃ 塔底温度：℃ 进料温度 t F = 60℃ 平均温度 t m =( t b +t F ) /2=℃ 进料热状态参数：1)(+-=rt t C q F b PL进料平均摩尔热容：C pL = x F ×C pA +(1－x F )×C pB = kJ/(kmol·K)进料平均摩尔汽化潜热：r = x F ×r A +(1－x F )×r B = kJ/mol故求得热状态参数： q = 进料热状态参数q 线方程：39185411.x .q x x q qy F -=-+-=精馏段操作线方程：12108720111.x .R x x R Ry n D n n +=+++=+ 提馏段操作线方程：00583020711.x .L Wx x L V y n W n n -='-''=+精馏段气相摩尔流量：V = (R +1)D = kmol/ h 精馏段液相摩尔流量：L = RD = kmol /h提馏段气相摩尔流量：V ′= V ―(1―q )F = kmol/h 提馏段液相摩尔流量：L ′ = L +qF = kmol/h利用作图法确定理论板数：气相摩尔分数 Y液相摩尔分数 X图2 理论板数的确定由图可知，精馏段理论板数为2，提馏段理论板数为3，第三块板为最佳进料理论板。
4.1.3 实际塔板数的设计计算⑴ 定性温度计算 由t — x (y )图查得塔顶温度 t D =℃ 塔底温度t W =℃ 定性温度 t m =( t D +t W )=℃ ⑵ 平均黏度μL 计算由图5查得 μA = μB =μL = x F ·μA + (1－x F ) μB =⑶ 平均相对挥发度计算塔底相对挥发度 αW = y w /(1－y w )×(1－x w )/ x w = 塔顶相对挥发度 αD = x D /(1－x D )×(1－x 1)/ x 1= 平均相对挥发度 α = ( x D + x w )1/2由O′connell 公式得全塔效率：E T =(α·μL )= 精馏段实际塔板数：N T =2/ E T =块≈5块提馏段实际塔板数：N T =3/ E T =块≈8块 实际最佳进料板位置为第六块塔板实际塔板数N = 13块（包括再沸器，塔顶设全凝器）。
4.1.4 精馏段设计筛板塔精馏段负荷性能图：0.000.050.100.150.200.250.30V s (m 3/s )Ls (m 3/s)操作点为4104.8-⨯=s L s m 3 219.0=s V s m 3 操作弹性35.3=LV满足工业生产中对操作弹性的要求，操作点位置基本合理。
详细设计过程如下： （1）塔径的确定由t —x —y 图可知：塔顶流出液的平均摩尔质量：B D A D lD M x M x M )1(-+== kg/kmol 进料板上的组成：733.0,379.033==y x ，进料板的平均摩尔质量B A l M x M x M )1(333-+== kg/kmol 精馏段液相的平均摩尔质量为=l M （D M +3M ）/2= kg/kmol 塔顶气相的平均摩尔质量为11.88=sD M kg/kmol进料板气相的平均摩尔质量为B A s M y M y M )1(333-+== kg/kmol 精馏段气相的平均摩尔质量86.912/)(3=+=sD s s M M M kg/kmol精馏段气相的平均密度1.3)52.361(314.881.913.101=⨯⨯==TR M P s ρkg/m 3 所以，精馏段的液相的平均密度为3281223./)(D l =ρ+ρ=ρkg/ m 3 气液两相体积流量：024.3l==ρlh M RD L h m /3 s m L s /104.834-⨯=31.789)1(=+=vsh M D R V ρh m /3 219.0=s V s m /3则，两相流动体积参数：062.0==vlLVVL F ρρ 取塔板间距H T = 400 mm = 。