11万吨年乙酸乙烯酯装置工艺设计初步设计说明书

第1章总论 (1)

1.1 项目概况 (4)

1.2 设计依据 (5)

1.3 设计原则 (5)

1.3.1 反应器设计原则 (5)

1.3.2 塔设备设计原则 (5)

1.4 建设规模及产品方案 (6)

1.5 建设规模及产品方案 (6)

1.5.1产品及其规格 (6)

1.5.2 建设规模 (6)

1.5.3 产品方案 (7)

1.6 厂址选择 (7)

1.7 能量利用及环境保护 (8)

1.7.1 节能措施 (8)

1.7.2 主要污染物 (9)

1.7.3 环保措施 (9)

1.8 存在问题及建议 (11)

参考文献 (11)

第2章工艺流程设计 (12)

2.1 生产方案选择 (12)

2.1.1 产品性质及规格标准 (12)

2.1.2 原料路线确定原则和依据 (12)

2.1.3 工艺技术方案比较和选择依据 (13)

2.1.4 操作条件的确定 (14)

2.2 工艺流程设计 (16)

2.2.1 反应原理 (16)

2.2.2 装置工艺原则流程图 (16)

2.2.3 工艺流程简述 (16)

参考文献 (17)

第3章物料衡算 (18)

3.1 物料衡算及全流程模拟概述 (18)

3.2 主要设备的物料衡算 (18)

3.2.1 反应器R0101的物料衡算 (18)

3.2.2脱氧罐V0201的物料衡算 (20)

3.2.3脱乙酸塔T0201的物料衡算 (22)

3.2.4脱水塔T0301的物料衡算 (23)

3.2.5乙酸乙烯酯精制塔T0401的物料衡算 (25)

3.3全装置的物料衡算 (26)

3.4 操作条件汇总 (28)

3.5 全装置工艺物料平衡图设计及绘制（PID绘制详见附录） (29)

3.6 物料衡算结果及小结 (29)

参考文献 (30)

第4章热量衡算 (31)

4.1 热量衡算概述 (31)

4.2 主要设备的热量衡算 (32)

4.2.1反应器R0101能量衡算 (32)

4.2.2 脱氧罐V0201能量衡算 (33)

4.2.3 脱乙酸塔T0201能量衡算 (34)

4.2.4脱水塔T0301能量衡算 (35)

4.2.5乙酸乙烯酯精制塔T0401能量衡算 (36)

4.2.6压缩机C0101能量衡算 (37)

4.3 全装置的能量衡算 (37)

4.4 热量合理利用方案及换热网络优化 (38)

4.5 各换热器热负荷及介质用量汇总 (38)

4.6 全装置热量平衡图设计及绘制（附图1-2） (39)

4.7 热量衡算汇总及小结 (39)

参考文献 (39)

第5章设备选型 (40)

5.1 设备工艺设计概述 (40)

5.2 反应器的设计 (41)

5.2.1 概述 (41)

5.2.2 主体设备的设计 (42)

5.3 精馏塔的设计 (45)

5.3.1 概述 (45)

5.3.3乙酸乙烯酯精制塔的设计 (45)

5.3.4主要工艺尺寸的设计 (45)

5.3.4 塔高的计算 (51)

5.3.5塔附属设备的设计 (51)

5.3.6乙酸乙烯酯精制精馏塔接管的设计 (52)

5.4 脱水塔（T0301）计算和校核 (55)

5.4.1精馏塔设计 (55)

5.4.2脱水塔塔的校核 (55)

5.4.3精馏塔塔高的计算 (57)

5.5 换热器的计算及选型 (58)

5.5.1概述 (58)

5.5.2原料气冷却器（E0102）的计算及选型 (58)

5.5.3乙酸乙烯塔塔顶冷凝器（E0401）的计算及选型 (59)

5.5.4脱乙酸塔塔底再沸器（E0201）的计算及选型 (60)

5.5.5产品冷却器（E0103）的计算及选型 (61)

5.6 机泵的计算及设计 (64)

5.6.1加压泵（P0204）设计 (64)

5.6.2粗产品加压泵（P0306）设计 (65)

5.7容器的设计 (68)

5.7.1 脱氧罐（V0201）的设计 (68)

5.7.2脱乙酸塔回流罐（V0202）设计 (69)

5.7.3乙酸乙烯酯储料罐（V0501）设计 (70)

参考文献 (71)

第6章原材料、动力消耗定额及消耗量 (72)

第7章自动控制 (73)

7.1 典型设备自控方案概述 (73)

7.2 反应器的自控 (73)

7.3 精馏塔的自控 (73)

7.3.1 精馏塔塔顶部分控制方案 (74)

7.3.2 精馏塔塔底部分控制方案 (75)

7.4 换热器的自控 (76)

7.5 容器的自控 (77)

7.6 机泵的自控 (78)

7.7 全装置PID设计及绘制（见附录附图1-6） (78)

参考文献 (78)

第8章车间及设备布置依据 (79)

8.1 设计依据 (79)

8.2 设计范围 (79)

8.3 车间平面布置方案 (79)

8.4 车间平面布置图的设计及绘制(见附录附图11) (80)

8.5 设备布置原则 (80)

8.6 典型设备布置方案 (80)

8.6.1 塔设备的布置 (80)

8.6.2 换热器的布置 (80)

8.6.3 泵的布置 (80)

8.6.4 罐的布置 (81)

8.6.5 反应器的布置 (81)

8.7 设备平立面布置图设计及绘制（见附录10-13） (81)

参考文献 (81)

第9章管道布置设计 (82)

9.1 管道布置设计依据 (82)

9.2 管道布置设计范围 (82)

9.3 管道布置原则 (82)

9.4 管道布置方案 (82)

9.4.1 容器的管道布置 (82)

9.4.2 换热器的管道布置 (82)

9.5 管道布置图平立面设计及绘制（附图15-16） (83)

参考文献 (83)

第10章设计总结 (84)

10.1 本次设计的总结 (84)

10.2 本次设计的缺陷 (84)

10.3 对教学的意见和建议 (85)

附录 (86)

附图1 11万吨/年乙酸乙烯酯装置原则流程图（A05-01） (86)

附图2 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PFD图(B05-1) (86)

附图3 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PFD图(B05-2) (86)

附图4 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PID图(C05-1) (86)

附图5 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PID图(C05-2) (86)

附图6 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PID图(C05-3) (86)

附图7 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PID图(C05-4) (86)

附图8 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PID图(C05-5) (86)

附图9 11万吨/年乙酸乙烯酯装置PID图(C05-6) (86)

附图10 11万吨/年乙酸乙烯酯装置设备平面图(D05-1) (86)

附图11 11万吨/年乙酸乙烯酯装置设备平面图(D05-2) (86)

附图12 11万吨/年乙酸乙烯酯装置设备立面图(D05-3) (86)

附图13 11万吨/年乙酸乙烯酯装置设备立面图(D05-4) (86)

附图14 11万吨/年乙酸乙烯酯装置车间平面图(E05-2) (86)

附图15 11万吨/年乙酸乙烯酯装置管道平立面图(F05-1) (86)

附图16 11万吨/年乙酸乙烯酯装置管道平立面图(F05-2) (86)

参考文献 (87)

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文版权使用授权书

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涉密论文按学校规定处理。

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指导教师评阅书

评阅教师评阅书

教研室（或答辩小组）及教学系意见

第1章总论

1.1 项目概况

醋酸乙烯是一种重要的有机化工中间体，主要原料为工业冰醋酸和电石，是世界产量最大50种化工原料之一。广泛应用于纤维、粘接剂、涂料、乳化剂、纺织品上浆及整理剂、制鞋、薄膜、安全玻璃、水溶性膜、土壤改良剂等方面；还用于建筑、机械、汽车、造纸、包装、纺织、印染、卷烟、家具、印刷等行业。随着科学技术的进步，新的应用领域还在不断拓展

尽管国内醋酸乙烯产业近几年发展虽然较快，但随着对其应用领域的不断开拓以及国家经济发展速度的加快，使醋酸乙烯的需求量逐年上升，市场供需矛盾仍然存在，每年仍有较大的进口量。2004年全国产能已达97万吨，生产装置约15套，每年仍需10万吨以上的进口量，且仍不能满足国内的需要，国内的需求量每年以5%的速度增长，2010年消费量达到142万吨，仍然存在一定的市场缺口。加之下游用途越来越广泛，市场需求量继续扩大。

目前，世界醋酸乙烯生产能力为485万吨/年，2002年产量为408万吨。预计到2010年，世界醋酸乙烯需求量将达到650万吨。目前我国现有醋酸乙烯生产厂16家，生产能力为106万吨/年，产量为96万吨。

我国自1965年北京有机化工厂从日本引进电石乙炔法生产醋酸乙烯技术以来,依靠自己的力量先后建设了10套万吨级维纶厂。1972年上海石油化工二厂又引进了乙烯法醋酸乙烯装置,1977年四川维尼纶厂引进天然气乙炔法醋酸乙烯装置,13 套装置原设计能力为376kt/a醋酸乙烯,全是为维纶纤维配套。近几年,由于醋酸乙烯需求量大幅上升,各厂都将原有生产装置进行改扩建扩能,但醋酸乙烯在我国缺口仍然很大。国内醋酸乙烯价格基本在左右,但各地区差异较大。我国有醋酸乙烯生产装置16套,其中乙烯法仅有2套,年产22万吨,占总生产能力的25.161%;天然气乙炔法一套,年产12万t,占13.197%;电石乙炔工艺12套,年产51.190万吨,占总生产能力的60.142%。由于我国醋酸乙烯装置大部分建成于20 世纪60年代和70 年代,其技术水平仅相当于国外20世纪70年代初水平,虽然近年努力改造,醋酸乙烯产量有所增长,但仍落后于世界先进水平。其次我国醋酸乙烯装置规模偏小,国外一般都在10万t/a以上,加拿大1985年己建成了36万t/ a 的装置,差距很大。

1.2 设计依据

（1）化工工程设计相关规定。

（2）国家经济、建筑、环保等相关政策。

（3）本章内容主要包括厂址概况，总平面布置，竖向设计，工厂运输等，设计

依据如下：

《化工企业总图管理规定》原化工部文件

《化工企业总图运输设计规范》GB50489-2009

《建筑设计防火规范》GB50016-87(2006)

《厂矿道路设计规范》GBJ22—87

《工业企业总平面设计规范》GB50187—93

《压缩机厂房建筑设计规定》HG/T2067389

《化工管道设计规范》HG/T20695—87

《化工设备管道外防腐设计规定》HG/T20679—90

《化工工厂总图运输施工设计文件编制深度规定》HG/T20561—94

1.3 设计原则

以节能减排为目标，减少尾气、污水等对环境的污染，并尽可能优化流程，减少设备和管道的使用，减少投资。采用最合适的设备类型，提高产品的收率和纯度，增大经济效益。

1.3.1 反应器设计原则

（1）具有适宜的流体力学条件，流动性能好，有利于热量传递和质量传递；

（2）合理的结构，能有效的加速反应和水的脱除；

（3）保证压力和温度符合操作条件；

（4）操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。

1.3.2 塔设备设计原则

（1）具有适宜的流体力学条件，达到气液两相的良好接触；

（2）结构简单，处理能力大，压降低；