醋酸乙烯化工毕业设计论文
产18万吨醋酸生产装置初步设计毕业论文

产18万吨醋酸生产装置初步设计毕业论文醋酸是一种重要的有机酸,在化工、医药、食品等领域有广泛的应用。
为了满足醋酸的市场需求,设计一套产18万吨醋酸的生产装置是非常有必要的。
本论文将对该醋酸生产装置进行初步设计,并对相关的工艺流程和设备进行详细介绍。
一、工艺流程该醋酸生产装置的工艺流程主要包括原料氧化反应和醋酸提纯两个步骤。
1.原料氧化反应:该步骤主要是将乙烯和氧气通过催化剂进行氧化反应,生成醋酸。
反应过程中产生的热量通过换热器进行回收利用。
2.醋酸提纯:经过氧化反应后生成的醋酸中可能含有杂质和水分,需要进行进一步的处理。
首先,将液相进入精馏塔进行分馏,得到纯醋酸。
然后,将醋酸进一步送入脱水塔去除水分,最终得到纯净的醋酸产品。
二、主要设备1.反应器:反应器是乙烯和氧气进行氧化反应的关键设备。
反应器需采用耐热、耐腐蚀的合金材料制造,并配置适当的搅拌装置和加热、冷却系统。
2.精馏塔:精馏塔用于将氧化反应生成的醋酸进行分离纯化。
精馏塔需设计合理的板式或填料,以实现高效的分离效果。
3.脱水塔:脱水塔用于除去醋酸中的水分。
脱水塔需配置干燥剂或分子筛等吸水剂,并优化塔底的排出装置,以确保醋酸产品的干净度。
4.换热器:换热器用于回收和利用反应过程中产生的热能。
换热器应采用高效的热交换方式,以提高能源利用率。
三、设计要点1.选择适当的反应催化剂:反应催化剂是影响乙烯氧化反应效果的关键因素。
需要根据实际情况选择合适的催化剂,以提高反应速率和产醋酸的选择性。
2.优化反应条件:反应条件包括反应温度、压力和反应物质的摩尔比等。
通过合理调节这些参数,可以实现更高的反应效率和产醋酸量。
3.设计合理的分离工艺:醋酸的分离纯化对确保产品质量至关重要。
需要根据不同的工艺要求,确定合适的精馏塔和脱水塔的设计参数,以保证醋酸的纯度和干燥度。
4.能源回收利用:合理设计换热器和优化换热系统,以提高能源利用效率。
采用热力学平衡的方法,将反应过程中产生的热量回收利用,降低能源消耗。
【论文】醋酸乙烯的研究

【论文】醋酸乙烯的研究1 引言11 课题意义醋酸乙烯是一种无色透明有强烈气味的液体是世界上产量最大的50种化工原料之一[10]醋酸乙烯单体VAM 是醋酸及其衍生物中最主要的初级衍生物加工产品也是有机合成聚合物工艺学中的主导型原料之一有较高的生产制备及衍生加工的技术经济价值作为醋酸的再加工物醋酸乙烯的生产状况对醋酸行业的整体发展具有日益显著的影响作用[14]醋酸乙烯主要用来生产聚乙烯醇醋酸乙烯共聚物等聚乙烯醇的主要用途是生产维纶纺织浆料粘合剂涂料纸张增强剂及涂层产业聚合助剂等[12]在我国典型的VAc电石法生产工艺占绝对的统治地位我国在引进技术消化吸收的基础上在工艺和催化剂研究方面也取得了显著的成果[16]但从全球的发展看在催化剂的水平和时空收率的应用上和最先进的流化床技术的差距还是显而易见的因此我们有必要引进国外的先进技术发展我国的流化床技术DISTRIBL TED CONTR0L SYSTEM就是我们常说的集散控制系统这门技术常应用于模拟量回路控制较多的行业把所设计到的危险分别管理控制这样就缩小了发生危险的可能性这种自动化的高技术产品将显示与管理集合于一体真正实现了自动控制加快了工业产业化步伐分级分布式控制是集散控制系统实现了在物理上真正的分散控制通过一根总线把总站和分站连接在一起数据的一致性得到了保证由此也进一步提高系统的可靠性实时性和准确性1DCS完善了管理体系的科学性与实践性是资源得到了优化配置2DCS还使得企业更具有竞争力使开发的产品的品质和数量大幅增加同时也提高了生产的效率有利于技术的进步3DCS系统使得对于设备的维修与更换更加简单快捷和经济4采用DCS可以实现统一控制和管理节省了大量的人力物力资源5化工产业通过对DCS的应用是管理更加规范同时也在一定程度上降低了运营成本12 相关技术的国内外发展状况在工业化的过程中一共出现过三种合成醋酸乙烯的方法分别是石油乙烯法天然气乙炔法和电石乙炔法三种方法各有利弊下面我将三种方法介绍如下1石油乙烯法用石油裂解联产得到的乙烯通过多管型固定床反应器合成醋酸乙烯这种方法在国内采用的比较多2天然气乙炔法四川川维公司使用的是天然气乙炔法顾名思义原料就是平常常见的天然气这种技术多用固定床反应器也是应用比较广泛的技术3电石乙炔法在国内还有一种比较常见的方法就是电石乙炔法它是用水与电石发生反应产生乙炔一般采用沸腾床反应器合成醋酸乙烯国内大概有10家公司采用此种方法进行生产Leap 技术作为一种新兴的乙烯气相法工艺无论是工艺原理还是操作过程都与传统的乙烯气相法的醋酸乙烯工业化生产技术 Bayer 技术与 USI技术非常相似[16]但是 BP 公司开发的 Leap 技术采用流化床反应器改善了反应过程的传热从而提高了醋酸乙烯的产率单台反应器生产能力与传统的乙烯气相法相比提高了一倍催化剂寿命也延长一倍以上[16]对于流化床反应器的应用从而使很多设备变得不再不可或缺比如说气体预热交换器等这样和固定床工艺所需要的设备相比较流化床技术可以使工艺过程变得简单经济也可以使设备的投资减少大概30左右综合上述的介绍与实践用乙烯气相法制备醋酸乙烯的Leap技术目前走在了工业化生产技术的最前端将是醋酸乙烯合成的趋势与进步的关键13 本课题要求本课题拟从理论上利用最新的流化床技术设计出合成醋酸乙烯的工艺流程缩小与国外的差距加快工艺规模放大和工业化进程选择合适的催化剂提高空时收率将发展策略转向流化床工艺技术运用DCS集散控制系统通过对反应器中文的控制以及反应物料的调节提高醋酸乙烯的合成技术我国提升VAM生产能力势在必行但解决由流化床乙烯法替代高能耗高污染的电石乙炔法尤为重要从以上几点完成本次工程设计以提高国内的醋酸乙烯产量以及对环境保护问题予以解决本课题在保证醋酸乙烯生产过程稳定高产优质低耗和安全的前提下对生产过程的主要技术参数如温度压力液位以及流量等加以严格控制因此要求我们认真收集资料进行调查研究技术经济分析和方案比较选出先进可靠合理的自控方案采用合适的仪表控制回路如单回路串级控制回路分程控制回路等选择合适的检测仪表及DCS卡件即各个管道控制部位的温度压力流量等贯彻执行国家部颁的标准规范和规定认真进行设计文件的编制工作绘制正确可行的施工图纸并写出设计报告2 工艺流程简介及控com1 合成工段的基本任务本工段通过罗茨鼓风机将乙炔气鼓入气体混合槽同时将来自于醋酸加料槽的醋酸经由醋酸加料泵送入倒醋酸蒸发器在醋酸蒸发器中通过水蒸气加热将醋酸汽化送入气体混合槽在气体混合槽中乙炔气与醋酸蒸汽混合经过混合气体第一预热器和第二预热器进入合成反应器中在一定的温度条件下在以活性炭为载体的醋酸锌的催化作用下进行反应生成醋酸乙烯com 影响合成反应的因素及控制要求在主反应聚合反应中影响反应的因素很多主要包括以下五个因素1活性炭的影响活性炭本身即是触媒的载体另一方面活性炭上的羰基起着活性中心的作用所以活性炭在这里起着双重作用2反应温度的影响合成醋酸乙烯的反应是醋酸与乙炔通过吸附在活性炭上的醋酸锌的而发生的而首先就要使乙炔在活性炭表面上产生化学吸附这个吸附温度最低也要160 ℃左右所以要使反应能够进行起码也要将温度控制在160 ℃以上随着反应温度的提高反应速度常数也增大触媒的活性也就提高空间收率也就高但同时付产品增加反应液质量下降所以选用反应温度要综合各项指标考虑到产品质量产量触媒的消耗等方面因素并根据当时的主要矛盾来确定一般情况下每个列之间相差10 ℃左右能最大发挥触媒的作用3压力的影响由于乙炔与醋酸合成醋酸乙烯的反应是一个体积减少的反应所以理论上讲增加压力对合成是有利的当反应系统压力上升时例如由于反应出口管被聚合物附着而阻力升高时对反应来讲是有利的但这就要求鼓风机打出更高的压头对设备的要求也更高尤其对鼓风机的加工安装要求更严格也比较困难另外乙炔在压力高时不太稳定再者由于大部分气体循环使用乙炔的转化率只有10 左右对整个系统来讲体积的减少是有限的增加一些压力对反应的效果影响不是很大而同时却带来一系列问题所以本反应是在常压下操作系统内保持正压在反应器底部为克服触媒的压力压力般在08 kgcm左右4其它因素的影响对合成反应的影响因素除上述主要方面外还有一些次要因素如沸腾床流化状态的好坏分布板的设计是否恰当床内是否有构件另外操作水平也对合成反应有影响反应温度的控制是否平稳中温忽高低都影响到触媒的活性和寿命22合成工艺流程叙述本工序的任务是将原料乙炔与原料醋酸蒸气混合在适当的条件下进行反应得到醋酸乙烯并把未反应的乙炔分离回收进行循环使用采用吸附在活性炭上的醋酸锌为触媒的沸腾床操作法生产工艺流程主要包括 1 乙炔与醋酸蒸气的混合 2 混合体的预热 3 反应器的控制3 系统控制方案的设计合成工段主要是对醋酸蒸发器合成反应器以及鼓风机的控制系统方案的设计被控变量的选择原则①从间接标准参数的方面考虑这个参数需要有充足的灵活性这样才能更细致的反应产品的质量程度②在直接标准参数的选择上作为首选的应该是质量标准参数③当没有直接参数作为被控变量时我们可以选择一个和主要参数有直接对应关系的间接标准参数作为参考和被控变量④除了需要考虑被控变量的参数外我们还需要综合考虑工艺的可实施性以及国内外的生产水平及状况操作变量的选择原则①作为控制变量最基础和重要的一点就是变量具有可控性②当扰动通道的放大倍数是一定时我们选择的变量最好应该是通道放大倍数中比较大的参数③选择较小的控制时间通道参数有助于操作变量的记录而比较大的扰动通道时间参数也可以达到此目的④选择较小的通道纯滞后时间⑤还有一点需要注意的就是干扰点的选择接近控制阀远离被控参数⑥同样除此之外还需考虑工艺的可实施性以及生产水平控制阀的选择①开闭形式的选择②口径大小的选择③流量特性的选择④结构形式的选择控制阀开闭形式的选择原则合成工段选用的为气动薄膜调节阀控制阀接收电气转换器传来的信号压力与控制阀的开度成正相关两者同时增大或减小这种情况称为气开阀同理当压力与控制阀的开度成负相关则为气闭阀当具体给定系统情况时选择哪种形式的控制阀没有固定的模式要根据具体的工艺流程及要求来考虑一般来说要根据以下几条原则进行选择①安全生产为第一要素②在安全的基础上要尽量提高质量水平③降低成本节省资源也需要考虑在内④从实际出发具体情况具体分析31合成反应器中温控制系统1合成是乙炔和醋酸发生化学反应生成醋酸乙烯的过程醋酸乙烯的浓度要求非常高达到999以上为保证合成气的质量工艺要求对反应器反应温度进行控制合成反应器的中温要求178±05摄氏度2合成反应的简单工艺过程为乙炔气和醋酸气在混合器中混合后分别经冷路和有预热器加热的热路合成一定温度的混和气体热气体后进入醋酸乙烯合成反应器沸腾床在一定温度条件下在以活性炭为载体的醋酸锌的作用下进行合成化学反应但在反应器反应温度控制系统的控制通道中包含了两个具有非线性的热交换器因而使整个对象的特性随负荷的变化而变化采用单回路控制系统已不能满足控制要求为此在热交换器的出口设置了一个温度监测点并以他为副变量组成一个温度与温度的串级控制系统在串级控制系统方案中由于热交换器这个具有非线性特性的环节包含在副回路中负荷的变化所引起的对象影响就被副回路所克服因此对主回路的影响就很小了本系统采用串级回路控制它能有效的提高控制效率完善单一控制不能全面控制的缺点串级控制系统就是将两个单回路控制系统以适当的方式整合为一个控制系统它与单回路控制最大的不同点是其对控制的精密程度有了很大的提高它所谓的串级是在结构上副回路的数量有所增加当存在干扰时它具有保持稳定的性能在工作性能方面其有如下优点①对于进入副回路的干扰具有极强的克服能力②改善了控制系统的动态特性提高了工作效率③对负荷和操作条件的变化具有一定的适应能力3反应温度的控制是通过反应器入口的混合气的温度来控制的即反应温度有所上升时则通过降低入口气体温度的方法来控制可以通过调节第一预热加热器的蒸汽量来调节但由于传热滞后比较大调节不灵敏故增设了一套正逆阀装置来调节反应器入口温度混合气体从气体混合槽出来后分成两路一路不加热称为冷路另一路经加热器称为热路在冷热路上各加一调节阀用调节阀来调节冷热路混合比例就很容易调节反应器入口温度也就比较容易调节反应器中温正逆阀有一个信号指挥一个开另一个就关两开度加起来为100主被控变量合成反应器中温副被控变量热交换器的出口温度操纵变量冷热路气体混合比例冷路控制阀气闭阀热路控制阀气开阀主控制器反作用副控制器反作用4控制流程图如图31所示合成气换热器换热器TC1TC2图31 醋酸乙烯合成反应器中温控制系统流程图干扰方框图如图32所示合成气温度控制器温度控制器执行器反应器温度变送器_温度变送器给定_换热器出口管道图32 醋酸乙烯合成反应器中温控制系统方框图从串级控制系统的方框图可以看出该系统有两个环路一个内环和一个外环习惯上称内环为副环外环为主环处于副环上的控制器对象和变送器分别称副控制器副对象和副变送器副对象的输出称副变量处于主环上的控制器对象和变送器分别称主控制器主对象和主变送器主对象的输出称主变量在此串级控制系统中温度控制器为主控制器温度为主变量流量控制器为副控制器流量为副变量主控制器的输出作为副控制器的给定值控制器的输出去操纵控制阀以实现对变量的定值控制串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量使之等于给定值而主变量就是主回路的输出所以说主回路是定值控制系统[28]副回路的输出是副变量副回路的给定值是主控制器的输出所以在串级控制系统中副变量并不是不变的而是要求随主控制器的输出变化而变化因此是一个随动控制系统[28]32 醋酸蒸发器液位控制系统1为了保证合成反应的速度和生成醋酸乙烯的浓度通过醋酸蒸发器的液面来调整加入醋酸量用加热蒸汽来控制蒸发量加入醋酸量一定釜液排出量一定用加热蒸汽将蒸发器液面维持一定则蒸发量一定2综合以上考虑选择了单回路反馈控制系统单回路系统是实际生产过程中最基本同时也是最常见应用最多的系统大部分的其他控制系统一般都是以单回路系统为基础的所以说单回路控制系统的分析方法以及分析结论是所有控制系统的基础复杂控制系统分析设计都是以单回路控制系统的分析设计为基础的单回路系统由四部分相互独立又相互联系的结构组成这四部分分别是被控制的参数变送设备以及控制器和阀3被控变量醋酸蒸发器液位操纵变量加入醋酸蒸发器的蒸汽流量控制阀气开阀控制器正作用4控制流程图如图33所示LC蒸汽流量SP图33 醋酸蒸发器液位控制流程图方框图如图34所示给定流量_图34 醋酸蒸发器液位控制方框图33 醋酸加料泵出口管道流量控制系统1合成反应是乙炔和醋酸蒸汽发生化学反应生成醋酸乙烯的过程为了保证化学反应中的摩尔比物质的量之比使反应速度一定且生成醋酸乙烯的浓度较高必须对醋酸加料泵出口管道流量进行控制2采用直接节流法的控制方案即可满足设计要求3被控变量醋酸加料泵出口管道流量操纵变量醋酸加料泵出口管道流量控制阀气开阀控制器反作用4控制流程图如图35所示FC醋酸图35 醋酸加料泵出口管道流量控制流程图方框图如图36所示给定流量_图36 醋酸加料泵出口管道流量控制方框图34 乙炔鼓风机入口管道流量控制系统 1合成反应是乙炔和醋酸蒸汽发生化学反应生成醋酸乙烯的过程为了保证化学反应中的摩尔比物质的量之比使反应速度一定且生成醋酸乙烯的浓度较高必须对乙炔鼓风机入口管道流量进行控制2控制采用改变旁路回流量的方案既可满足设计要求3被控变量乙炔鼓风机入口管道流量操纵变量乙炔鼓风机入口管道回流量控制阀气开阀控制器正作用4控制流程图如图37所示乙炔FC图37 乙炔鼓风机入口管道流量控制流程图方框图如图38所示给定流量_ 图38 乙炔鼓风机入口管道流量控制方框图4 仪表选型41 检测仪com 温度仪表该工段共有13个温度参数需要检测并集中显示这13个温度参数的范围是25℃-185℃如下表41所示表 41温度信号位号描述温度℃TE-101混合气第一预热器出口145TE-102混合气第二预热器出口180TE-103醋酸蒸发器100TE-104醋酸蒸发器出口78TE-105乙炔鼓风机出口60TE-106吸附槽出口25TE-107醋酸加料槽35TE-108合成反应器出口178TE-109粉末分离器出口25TE-110合成反应器下部160TE-111合成反应器中部178TE-112合成反应器上部185TE-113合成反应器178由表中数据可以看出这些温度参数都属于较低温所以可选择热电阻进行测量所以选择WZP-120热电阻该型热电阻主要技术参数为分度号Pt100温度范围-200420℃热响应时间<90Scom 压力仪表本工段需要检测的压力参数共有9个如表42所示分别为表 42 压力信号位号描述压力 KPa 备注PZ-101醋酸蒸发器82集中PZ-102乙炔鼓风机入口5集中PZ-103醋酸加料泵出口497集中PZ-104反应器出口23集中PZ-105反应器入口69集中PZ-106预热器蒸汽入口600集中PZ-107新乙炔压力报警75集中PZ-108鼓风机出口压力报警75集中PZ-109触媒取出槽顶5集中反应器出口采用型号为WP201A-60kpa-5D24E2的差压变送器其主要技术参数为测量范围0~60kpa准确度度等级05级工作电源24VDC醋酸蒸发器反应器入口鼓风机出口压力报警均采用型号为YTP-100的防腐膜片压力表其主要技术参数为精确度等级16级测量范围 -01~05MPa醋酸加料泵出口预热器蒸汽入口采用型号为WP401A-16Mp-5G24E2的压力变送器其主要技术参数为量程0~16 Mp工作温度-40~85℃输出信号4~20Ma工作电源24VDCcom 流量仪表合成工段的流量参数一共有2个如表43所示分别为表 43流量信号位号描述流量备注GT-101乙炔鼓风机入口管道3 M3H集中GT-102醋酸加料泵出口管道08 M3H 集中乙炔鼓风机入口管道醋酸加料泵出口管道采用H250系列金属转子流量计H250型系列金属转子流量计为全金属结构基于模块化设计设计远传信号输出开关信号输出累计量显示HART协议执行Profibus-PA总线均可以全部根据用户需求即时安装与使用高温高压设计防腐材料选用X-射线探伤可以保证产品适用于任何现场需求其主要技术指标为量程范围0-100精度等级 16工作温度-80-300-112-572 最高环境温度 70 158 com 液位仪表选型及原则标准选型原则以被测介质的性质指标为基准便于安装和维护为参考①对于材质的选择我们应充分考虑所测量介质对仪表的负面作用比如说腐蚀结晶这样会使仪表的使用期限变短或者测量不准确更严重的会出现危险或事故所以充分考虑所测介质的性质很重要②对于仪表的测量还应该注意所在测量环境的温度根据所在的温度选择适当的仪表会使测量更加精确③与温度同样需要考虑的还有压力压力的大小也将影响仪表检测的性能所以应充分考虑压力值选择适当的仪表从投资的方面来看选择普通型的变送器会节约大量的资金但使用这种变送器的前提是所要检测的介质没有腐蚀或者结晶等性质还就是这样也要求工作人员需要定期进行维护和检修从选择仪表的精确性方面来讲变送器都有自身的测量范围如果没有特殊要求应当把所测介质的范围设置在仪表的14到34处对于现场情况需要对仪表测量范围进行迁移的应当采用科学的计算方法是迁移量不对测量结果产生影响这样也可以提高测量的精确性com表本工段液位参数有1个集中显示如表44所示为位号描述液位HLT-101醋酸蒸发器液位0~100表 44 液位信号醋酸蒸发器液位采用型号为EJA118W的双法兰差压变送器其优点是精度高温度影响可忽略不计静压影响可忽略不计具有双向通讯功能BRAINHART协议FF现场总线和完善的自诊断功能42 电气阀门定位器选型在调节阀的附件中最为重要的就是电气阀门定位器它一方面接收调节器的输出信号另一方面它也控制调节阀的开闭起到了中转接收控制的作用所以选择合适的电气阀门定位器是控制过程中的一个重要环节阀门定位器能增大调节阀的输出功率减少调节信号传递滞后加快阀杆移动速度能够提高阀门线性度克服阀杆磨擦力并消除不平衡力影响从而保证调节阀的正确定位[15]阀门定位器按照其工作原理和结构形式可以分为气动阀门定位器电气阀门定位器和智能式阀门定位器该工段的阀门定位器选用的是电气阀门定位器其是按力平衡原理设计的工作原理是在气动阀门定位器的基础上开发而成的电流信号来控制阀门定位器本工段采用YT-1000系列电气阀门定位器YT-1000型电气阀门定位器其与气动调节阀联合使用构成闭环控制回路把系统给出的直流电信号转换成驱动调节阀的气信号控制调节阀的动作同时根据调节阀开度进行反馈使阀门位置能够按系统输出的信号进行正确定位该电气定位器可用于单作用型和双作用型气动执行机构由于本定位器具有防爆结构故能使用于危险场所其特点有该定位器在很大范围内不会产生共振效果②定位器中的磁电部分应用了新的动圈技术是定位器更加安全稳定数据线性程度高③安全性能有了很大提高除接线盒外其他组件均可以在危险场所直接打开并进行检修与维护④拥有IP66的级别确认同样拥有防爆级别确认⑤该定位器的配件与其他设备大部分都相符所以安装维修简单快捷⑥控制方式简单我们可以轻易的在正反作用以及单双作用上自由选择和转换不用其他附件即可实现12的分程控制检测⑦该定位器由于为组合而成而每一部分都是精密加工采用先进工艺技术铸造而成在抗腐蚀性等特殊情况中安全稳定是各种复杂环境的良好选择⑧从实际情况出发此定位器能根据特定情况应用活动可调节阻尼部分完成对输出的控制⑨多也形式的设计理念让导气管的连接更加随意和方便其技术参数为输入信号4-20mA电阻250±15Ω供气压力14-7行程10-150mm电源接口PF12G12 导管接口PT NPT 14 压力表接口PT NPT 18 防爆等级Exia IIBT6Exdm IIBT6防护等级IP66 环境温度-20~70℃标准灵敏度±02±05线性度±1±2滞后度1流量80LPM材料压铸铝空气消耗量3LPM43 控制阀选型本工段使用的均为气动薄膜调节阀气动薄膜调节阀的型号为HTSHTS为气动薄膜单座调节阀其技术指标为公称通径DN40DN200公称压力PN16PN40PN64适用温度≤250℃≤425℃连接方式法兰式气源压力140kpa400kpa适用介质水及液体油蒸汽控制方式调节型气开气关HLS为小口径单座调节阀可用于控制各种不同压力和温度的流体阀体呈S流线型的通道压降损失小流量大可调范围广流量特性精度高调节阀配用多弹簧式薄膜执行机构结构紧凑输出力大技术指标为公称压力ANSI125150300600JIS1016203040KPN164064MPa连接型式法兰式上阀盖常温型。
年产10万吨醋酸乙烯生产车间工艺设计

引言:本文旨在设计年产10万吨醋酸乙烯的生产车间工艺。
醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料,应用广泛。
基于此,设计一套高效、安全、环保的生产工艺,可以提高生产效率,降低能耗,减少环境污染。
一、原料准备1.醋酸:一般采用纯度高于99%的醋酸,准确计量并加入反应釜中。
2.乙醇:纯度90%以上的无水乙醇,作为醋酸和乙烯生成反应中的主要原料之一3.乙烯:纯度高于99%的乙烯作为反应中的原料,加入反应釜中与醋酸反应生成醋酸乙烯。
二、生产工艺流程1.醋酸和乙醇预热:醋酸和乙醇分别经过预热器进行预热,以提高反应速率和转化率。
2.反应釜加料:预热后的醋酸和乙醇按一定比例加入反应釜中。
3.反应:在反应釜中加入反应催化剂,加热至反应温度,并保持一定的压力。
在适当的反应时间内完成醋酸和乙醇的反应,生成醋酸乙烯。
4.光洗除杂:对反应釜中的醋酸乙烯进行光洗,去除杂质物。
5.精馏:将光洗后的醋酸乙烯放入精馏塔中,进行精馏分离。
在适当的温度和压力下,将醋酸乙烯从反应废水和其他杂质中分离出来。
6.加热冷却回收:对废水进行冷却,回收其中的醋酸和乙醇,以减少资源浪费。
7.循环利用废水:将冷却后的废水进行处理,除去杂质后,循环利用或排放。
三、主要设备选择与参数设定1.反应釜:选用高压容器,耐压性和耐腐蚀性好,容量适中,可满足生产需求。
2.催化剂:选择活性高,寿命长的催化剂,以提高反应效率。
3.预热器:选用高效的热交换器,提高能源利用率。
同时,保证预热过程中的安全性和稳定性。
4.精馏塔:设计高效塔板,提高分离效率。
同时,考虑废水和杂质的排放和处理问题。
四、安全与环保措施1.安全措施:确保设备的正常运行和操作人员的安全。
设立安全阀、压力表等设备,定期检查,确保设备的安全性。
2.环保措施:合理设计工艺流程,控制废水和废气的排放。
采用先进的废气净化设备,降低环境污染。
结论:本文设计了一套年产10万吨醋酸乙烯的生产车间工艺流程,并选择了相应设备。
乙烯毕业设计

乙烯毕业设计乙烯毕业设计乙烯是一种重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、纤维、橡胶等领域。
在我即将毕业的大学生涯中,我选择了乙烯作为我的毕业设计主题,希望能深入了解乙烯的制备、应用以及未来发展趋势。
一、乙烯的制备乙烯的主要制备方法有石油和天然气的裂解、煤炭的气化以及生物质的转化等。
其中,石油和天然气裂解是目前最主要的乙烯生产方式。
通过高温和催化剂的作用,将石油或天然气中的烃类分解为乙烯和其他副产物。
这种方法具有成本低、产量高的优点,但也存在环境污染和资源消耗的问题。
二、乙烯的应用乙烯是一种十分多功能的化工原料,广泛应用于塑料、纤维、橡胶等领域。
其中,塑料是乙烯的主要应用领域之一。
乙烯可以通过聚合反应制备出聚乙烯、聚丙烯等塑料,这些塑料具有轻质、耐用、可塑性强等优点,被广泛应用于包装、建筑、电子等领域。
此外,乙烯还可以用于制备纤维素纤维、橡胶制品等。
三、乙烯的未来发展趋势随着环保意识的提高和可再生能源的发展,乙烯的未来发展趋势也在逐渐改变。
一方面,乙烯的制备方法正在向更环保、可持续的方向发展。
例如,生物质转化技术可以将农作物秸秆等生物质资源转化为乙烯,减少对石油和天然气等化石能源的依赖。
另一方面,乙烯的应用领域也在不断扩大。
随着新材料、新技术的不断涌现,乙烯的应用领域将更加多样化。
例如,乙烯可以用于制备电池材料、光伏材料等,为新能源领域的发展提供支持。
四、我个人的乙烯毕业设计在我的乙烯毕业设计中,我选择了乙烯的制备方法和应用领域进行研究。
我希望能通过实验和文献调研,深入了解乙烯的制备过程和机理,探索新的制备方法和催化剂。
同时,我也将关注乙烯的应用领域,探索乙烯在新材料、新能源等领域的潜力和前景。
通过毕业设计的实践和研究,我希望能为乙烯的发展做出一点贡献,并为自己的专业知识和技能的提升打下坚实的基础。
总结起来,乙烯作为一种重要的有机化工原料,具有广泛的应用前景和发展潜力。
在我的乙烯毕业设计中,我将深入研究乙烯的制备方法和应用领域,探索乙烯的未来发展趋势。
毕业论文(设计):年产10万吨醋酸工艺设计【范本模板】

摘要醋酸是一种用途广泛的基本有机产品,也是化工、医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺少的重要原料。
随着醋酸衍生产品的不断发展, 以醋酸为基础的工业不仅直接关系到化学工业的发展,而且与国民经济的各个行业息息相关,醋酸生产与消费正引起世界各国的普遍重视,为了满足经济发展对醋酸的需求,开展了此年产10万吨醋酸项目。
本设计采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸。
首先确定乙醛氧化法生产醋酸工艺流程,然后对整个工艺过程进行物料和能量衡算。
关键词:醋酸,工艺流程,物料衡算一、概述醋酸是一种有机化合物,又叫乙酸别名:醋酸、冰醋酸.分子式:C2H4O2(常简写为HAc)或CH3COOH。
是典型的脂肪酸。
被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源.纯的无水乙酸(冰醋酸)是无色的吸湿性液体,凝固点为16.7 °C (62 °F),凝固后为无色晶体。
尽管根据乙酸在水溶液中的离解能力它是一个弱酸,但是乙酸是具有腐蚀性的,其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。
乙酸是一种简单的羧酸,是一个重要的化学试剂.乙酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯,以及很多合成纤维和织物。
在家庭中,乙酸稀溶液常被用作除垢剂。
食品工业方面,在食品添加剂列表E260中,乙酸是规定的一种酸度调节剂(一)醋酸生产的历史早在公元前三千年,人类已经能够用酒经过各种醋酸菌氧化发酵制醋。
十九世纪后期,人们发现从木材干馏制木炭的副产馏出液中可以回收醋酸[1],成为醋酸的另一重要来源。
但这两种方法原料来源有限,都需要脱除大量水分和许多杂质,浓缩提纯费用甚高,因此,随着20世纪有机化学工业的发展,诞生了化学合成醋酸的工业。
乙醛易氧化生成醋酸,收率甚高,成为最早的合成醋酸的有效方法。
1911年,德国建成了第一套乙醛氧化合成醋酸的工业装置并迅速推广到其它国家早期的乙醛来自粮食、糖蜜发酵生成的乙醇的氧化[2],1928年德国以电石乙炔进行水合反应生成乙醛,是改用矿物原料生成醋酸的开始.二次大战后石油化工兴起发展了烃直接氧化生产醋酸的新路线,但氧化产物组分复杂,分离费用昂贵。
(完整版)年产4万吨醋酸乙烯生产车间工艺设计毕业设计

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本科毕业设计年产4万吨醋酸乙烯生产车间工艺设计Process Engineering of Vinyl Acetate ProcessWorkshop in the Scale of 40000 Tons per Year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,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,也不包含我为获得安阳工学院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。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计的规定,即:按照学校要求提交毕业设计的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:目录中文摘要、关键词..............................................英文摘要、关键词..............................................引言........................................................第1章绪论...................................................1.1 醋酸乙烯的理化性质..................................................................................................1.2 醋酸乙烯的主要用途..................................................................................................1.3 醋酸乙烯的生产现状与发展趋势 .............................................................................1.3.1 醋酸乙烯的国内生产现状及市场前景 ..................................................................1.3.2 醋酸乙烯的国外生产现状及市场前景 ..................................................................1.4 课题要求及意义..........................................................................................................1.4.1 课题的要求...............................................................................................................1.4.2 课题的意义...............................................................................................................第2章醋酸乙烯的生产技术及研究 ..............................2.1 醋酸乙烯的生产工艺方法 .........................................................................................2.1.1 乙炔液相法...............................................................................................................2.1.2 乙炔气相法...............................................................................................................2.1.3 乙烯液相法...............................................................................................................2.1.4 乙烯气相法...............................................................................................................2.1.5 其它方法...................................................................................................................2.2 醋酸乙烯的生产工艺选择 .........................................................................................2.2.1 乙炔气相法和乙烯气相法的比较 ..........................................................................2.2.2 乙炔气相法Wacker流程和Borden流程的比较 ................................................2.3 醋酸乙烯的生产工艺流程 .........................................................................................2.3.1 主反应方程式...........................................................................................................2.3.2 主要的副反应方程式 ..............................................................................................2.3.3 醋酸乙烯合成反应原理 ..........................................................................................2.3.4 生产工艺流程示意图 ..............................................................................................第3章醋酸乙烯的物料衡算 ....................................3.1 主要的反应方程式......................................................................................................3.2 基础数据......................................................................................................................3.2.1 装置的工艺数据.......................................................................................................3.2.2 小时生产能力...........................................................................................................3.2.3计算基础.......................................................................................... 错误!未定义书3.2.4 原料规格......................................................................................... 错误!未定义书3.3各工序的物料衡算............................................................................. 错误!未定义书3.3.1 乙炔工序......................................................................................... 错误!未定义书3.3.2 反应工序......................................................................................... 错误!未定义书3.3.3、分离工序....................................................................................... 错误!未定义书3.3.4、精馏工序....................................................................................... 错误!未定义书3.4醋酸乙烯生产过程物料衡算汇总 .................................................... 错误!未定义书第4章醋酸乙烯的热量衡算 ...................... 错误!未定义书签4.1 基础数据............................................................................................ 错误!未定义书4.2 反应系统的热量衡算..................................................................................................4.3 分离系统的热量衡算..................................................................................................4.4 精馏系统的热量衡算........................................................................ 错误!未定义书4.4.1 精馏一塔热量衡算......................................................................... 错误!未定义书4.4.2 精馏二塔热量................................................................................. 错误!未定义书4.4.3 精馏三塔的热量衡算 .................................................................... 错误!未定义书4.5 总热量衡算汇总................................................................................ 错误!未定义书第5章主要设备的工艺设计和选型 ..............................5.1 固定床反应器..............................................................................................................5.2 醋酸乙烯精馏塔..........................................................................................................第6章车间布置设计..........................................6.1 概述..............................................................................................................................6.2 车间布置的基本原则和要求 .....................................................................................6.2.1 厂房建筑...................................................................................................................6.2.2 生产操作...................................................................................................................6.2.3 设备装修...................................................................................................................6.2.4 安全要求...................................................................................................................6.2.5 车间辅助用室及生活用室的配置 ..........................................................................6.2.6 设备之间及设备与建筑物之间的一般安全距离 ..................................................结论........................................................致谢........................................................参考文献......................................................年产4万吨醋酸乙烯的生产车间工艺设计摘要:中国是一个煤炭资源丰富的国家,发展煤炭事业,生产新的化工原料,有极大的潜力和优势。
醋酸乙烯精馏模拟、优化与能量利用

湖 南 某 聚 乙 烯 醇 ( PVA) 厂 醋 酸 乙 烯 精 制 生 产 工 艺 中 , 精 醋 酸 乙 烯 精 馏 一 塔 的 塔 顶 产 品 中 乙 醛 含 量 过 低 ,醋 酸 乙 烯 的 含 量 过 高 ,导 致 塔 釜 产 品 中 醋 酸乙烯的含量较低,造成了很大的资源浪费和工艺过程能耗大等一些问题。 所以该厂决定通过对该塔模拟优化,以改造该塔操作中的一些不合理因素、 获得更大的效益。
Key words: rectification; simulation; vinyl acetate; Matlab
湘潭大学 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。
湘潭大学 硕士学位论文 醋酸乙烯精馏模拟、优化与能量利用 姓名:黄建平 申请学位级别:硕士 专业:化学工艺 指导教师:刘跃进
20071103
摘要
化 工 过 程 中 精 馏 过 程 能 耗 较 大 ,精 馏 过 程 优 化 潜 力 较 大 ,对 精 馏 过 程 建 模、优化、节能等方面的研究一直在进行,并有很多成功范例。
毕业设计(论文)醋酸生产方法的比较

南京化工职业技术学院毕业设计(论文)题目:醋酸生产方法的比较姓名:所在系部:化学工程系专业班级:应用化工技术0924指导老师:2012年4月目录目录摘要和关键词 (2)1 醋酸性质 (4)1.1醋酸化学性质 (4)1.2醋酸物理性质 (5)2 甲醇碳基化制醋酸 (5)2.1工艺流程 (5)2.2技术经济指标 (7)2.3甲醇羰基化制醋酸工艺技术 (7)3 BASF高压法 (10)(1)概况 (10)(2)基本原理 (10)(3)高压法生产工艺 (11)4 Monsanto低压法 (12)(1)概况 (12)(2)工艺原理 (12)(3)Monsanto法生产工艺 (13)(4)Monsanto法的改进 (15)5结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要和关键词摘要甲醇羰基化法制醋酸是目前世界工业上生产醋酸最主要的方法,用这一工艺生产醋酸占世界醋酸总产量的60%以上。
目前甲醇羰基化法主要工艺有BASF工艺、Celanese公司改进的Monsanto工艺和BP公司的Cativa工艺。
然而,这些工艺还都有不足,仍有待改进。
结合实际生产的情况,本文主要介绍甲醇碳基化法制醋酸的生产技术。
详细的对此方法和技术进展进行分析和概述,并对生产过程中所使用的原料、催化剂进行了论述。
关键词:醋酸,甲醇碳基化,生产工艺,技术进展1醋酸性质据统计,截止2006年,世界拥有醋酸生产能力1019万吨/年,其中,塞拉尼斯公司为252.4万吨/年,占24.8%,BP公司224万吨/年,占22.0%;莱昂得尔千年化学公司54.4万吨/年,占5.3%;江苏索普(集团) 51.8万吨/年,占5.1%;伊士曼化学公司50.8万吨/年,占5.0%;中国石化集团公司48万吨/年,占4.7%;Sterling化学公司45.4万吨/年,占4.4%[1]。
自1999年以来,世界醋酸需求的年增长率在3%-5%之间,需求增长最快的是中国,其年需求呈两位数速率增长。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1 (23)6.1 组态的概念 (23)6.2 DCS系统基本配置态 (23)1 引言1.1 课题意义醋酸乙烯是一种无色透明、有强烈气味的液体,是世界上产量最大的50种化工原料之一[10]。
醋酸乙烯单体(VAM)是醋酸及其衍生物中最主要的初级衍生物加工产品,也是有机合成(聚合物工艺学)中的主导型原料之一,有较高的生产制备及衍生加工的技术经济价值:作为醋酸的再加工物,醋酸乙烯的生产状况对醋酸行业的整体发展具有日益显著的影响作用[14]。
醋酸乙烯主要用来生产聚乙烯醇、醋酸乙烯共聚物等;聚乙烯醇的主要用途是生产维纶、纺织浆料、粘合剂、涂料、纸张增强剂及涂层、产业聚合助剂等[12]。
在我国典型的VAc电石法生产工艺占绝对的统治地位。
我国在引进技术、消化吸收的基础上 ,在工艺和催化剂研究方面也取得了显著的成果[16]。
但从全球的发展看,在催化剂的水平和时空收率的应用上,和最先进的流化床技术的差距还是显而易见的。
因此,我们有必要引进国外的先进技术,发展我国的流化床技术。
DISTRIBL TED CONTR0L SYSTEM,就是我们常说的集散控制系统。
这门技术常应用于模拟量回路控制较多的行业。
把所设计到的危险分别管理控制,这样就缩小了发生危险的可能性,这种自动化的高技术产品将显示与管理集合于一体。
真正实现了自动控制,加快了工业产业化步伐。
分级分布式控制,是集散控制系统实现了在物理上真正的分散控制。
通过一根总线,把总站和分站连接在一起,数据的一致性得到了保证,由此,也进一步提高系统的可靠性、实时性和准确性。
(1)DCS完善了管理体系的科学性与实践性,是资源得到了优化配置(2)DCS 还使得企业更具有竞争力,使开发的产品的品质和数量大幅增加,同时也提高了生产的效率,有利于技术的进步(3)DCS系统使得对于设备的维修与更换更加简单,快捷和经济(4)采用DCS可以实现统一控制和管理,节省了大量的人力、物力资源(5)化工产业通过对DCS的应用,是管理更加规范,同时也在一定程度上降低了运营成本。
1.2 相关技术的国内外发展状况在工业化的过程中,一共出现过三种合成醋酸乙烯的方法,分别是石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法,三种方法各有利弊,下面我将三种方法介绍如下:(1)石油乙烯法用石油裂解联产得到的乙烯,通过多管型固定床反应器,合成醋酸乙烯。
这种方法在国内采用的比较多。
(2)天然气乙炔法四川川维公司使用的是天然气乙炔法,顾名思义,原料就是平常常见的天然气,这种技术多用固定床反应器,也是应用比较广泛的技术。
(3)电石乙炔法在国内,还有一种比较常见的方法,就是电石乙炔法,它是用水与电石发生反应产生乙炔,一般采用沸腾床反应器合成醋酸乙烯,国内大概有10家公司采用此种方法进行生产。
Leap 技术作为一种新兴的乙烯气相法工艺 ,无论是工艺原理还是操作过程 ,都与传统的乙烯气相法的醋酸乙烯工业化生产技术(Bayer 技术与 USI技术)非常相似[16]。
但是 ,BP 公司开发的 Leap 技术 ,采用流化床反应器,改善了反应过程的传热 ,从而提高了醋酸乙烯的产率 ,单台反应器生产能力与传统的乙烯气相法相比提高了一倍,催化剂寿命也延长一倍以上[16]。
对于流化床反应器的应用,从而使很多设备变得不再不可或缺,比如说气体预热交换器等,这样和固定床工艺所需要的设备相比较,流化床技术可以使工艺过程变得简单,经济,也可以使设备的投资减少大概30%左右,综合上述的介绍与实践,用乙烯气相法制备醋酸乙烯的Leap技术目前走在了工业化生产技术的最前端,将是醋酸乙烯合成的趋势与进步的关键。
1.3 本课题要求本课题拟从理论上,利用最新的流化床技术,设计出合成醋酸乙烯的工艺流程,缩小与国外的差距,加快工艺规模放大和工业化进程。
选择合适的催化剂,提高空时收率,将发展策略转向流化床工艺技术。
运用DCS集散控制系统,通过对反应器中文的控制以及反应物料的调节,提高醋酸乙烯的合成技术。
我国提升VAM生产能力势在必行,但解决由流化床乙烯法替代高能耗,高污染的电石乙炔法尤为重要。
从以上几点完成本次工程设计,以提高国内的醋酸乙烯产量以及对环境保护问题予以解决。
本课题在保证醋酸乙烯生产过程稳定、高产、优质、低耗和安全的前提下,对生产过程的主要技术参数如温度,压力,液位以及流量等加以严格控制。
因此要求我们认真收集资料,进行调查研究,技术经济分析和方案比较,选出先进可靠、合理的自控方案。
采用合适的仪表控制回路,如单回路,串级控制回路,分程控制回路等。
选择合适的检测仪表及DCS卡件,即各个管道控制部位的温度、压力、流量等。
贯彻执行国家、部颁的标准、规范和规定,认真进行设计文件的编制工作,绘制正确、可行的施工图纸,并写出设计报告。
2 工艺流程简介及控制要求2.1基本原理简介2.1.1 合成工段的基本任务本工段通过罗茨鼓风机将乙炔气鼓入气体混合槽,同时将来自于醋酸加料槽的醋酸经由醋酸加料泵送入倒醋酸蒸发器,在醋酸蒸发器中通过水蒸气加热将醋酸汽化,送入气体混合槽。
在气体混合槽中乙炔气与醋酸蒸汽混合,经过混合气体第一预热器和第二预热器,进入合成反应器中,在一定的温度条件下,在以活性炭为载体的醋酸锌的催化作用下进行反应生成醋酸乙烯。
2.1.2 影响合成反应的因素及控制要求在主反应聚合反应中影响反应的因素很多,主要包括以下五个因素:(1)活性炭的影响活性炭本身即是触媒的载体,另一方面活性炭上的羰基起着活性中心的作用,所以活性炭在这里起着双重作用。
(2)反应温度的影响合成醋酸乙烯的反应是醋酸与乙炔通过吸附在活性炭上的醋酸锌的而发生的。
而首先就要使乙炔在活性炭表面上产生化学吸附,这个吸附温度最低也要160 ℃左右,所以要使反应能够进行起码也要将温度控制在160 ℃以上。
随着反应温度的提高,反应速度常数也增大,触媒的活性也就提高,空间收率也就高,但同时付产品增加,反应液质量下降。
所以选用反应温度要综合各项指标,考虑到产品质量、产量、触媒的消耗等方面因素,并根据当时的主要矛盾来确定。
一般情况下每个列之间相差10 ℃左右能最大发挥触媒的作用。
(3)压力的影响由于乙炔与醋酸合成醋酸乙烯的反应是一个体积减少的反应所以理论上讲增加压力对合成是有利的。
当反应系统压力上升时(例如,由于反应出口管被聚合物附着而阻力升高时)对反应来讲是有利的,但这就要求鼓风机打出更高的压头,对设备的要求也更高,尤其对鼓风机的加工、安装要求更严格也比较困难。
另外乙炔在压力高时不太稳定,再者由于大部分气体循环使用,乙炔的转化率只有10 %左右,对整个系统来讲,体积的减少是有限的。
增加一些压力对反应的效果影响不是很大,而同时却带来一系列问题,所以本反应是在常压下操作,系统内保持正压。
在反应器底部为克服触媒的压力,压力般在0.8 kg/cm左右。
(4)其它因素的影响对合成反应的影响因素,除上述主要方面外,还有一些次要因素,如沸腾床流化状态的好坏,分布板的设计是否恰当,床内是否有构件。
另外操作水平也对合成反应有影响。
反应温度的控制是否平稳,中温忽高低都影响到触媒的活性和寿命。
2.2合成工艺流程叙述本工序的任务是将原料乙炔与原料醋酸蒸气混合,在适当的条件下进行反应得到醋酸乙烯并把未反应的乙炔分离、回收进行循环使用。
采用吸附在活性炭上的醋酸锌为触媒的沸腾床操作法生产。
工艺流程主要包括: (1)乙炔与醋酸蒸气的混合;(2)混合体的预热;(3)反应器的控制.3 系统控制方案的设计合成工段主要是对醋酸蒸发器、合成反应器以及鼓风机的控制系统方案的设计。
被控变量的选择原则:①从间接标准参数的方面考虑,这个参数需要有充足的灵活性,这样才能更细致的反应产品的质量程度。
②在直接标准参数的选择上,作为首选的应该是质量标准参数。
③当没有直接参数作为被控变量时,我们可以选择一个和主要参数有直接对应关系的间接标准参数作为参考和被控变量。
④除了需要考虑被控变量的参数外,我们还需要综合考虑工艺的可实施性以及国内外的生产水平及状况。
操作变量的选择原则:①作为控制变量,最基础和重要的一点就是变量具有可控性。
②当扰动通道的放大倍数是一定时,我们选择的变量最好应该是通道放大倍数中比较大的参数。
③选择较小的控制时间通道参数有助于操作变量的记录,而比较大的扰动通道时间参数也可以达到此目的。
④选择较小的通道纯滞后时间。
⑤还有一点需要注意的就是干扰点的选择——接近控制阀,远离被控参数,⑥同样,除此之外,还需考虑工艺的可实施性以及生产水平。
控制阀的选择:①开闭形式的选择。
②口径大小的选择。
③流量特性的选择。
④结构形式的选择。
控制阀开闭形式的选择原则:合成工段选用的为气动薄膜调节阀,控制阀接收电气转换器传来的信号,压力与控制阀的开度成正相关,两者同时增大或减小,这种情况称为气开阀。
同理,当压力与控制阀的开度成负相关,则为气闭阀。
当具体给定系统情况时,选择哪种形式的控制阀,没有固定的模式,要根据具体的工艺流程及要求来考虑。
一般来说,要根据以下几条原则进行选择:①安全生产为第一要素。
②在安全的基础上,要尽量提高质量水平。
③降低成本,节省资源也需要考虑在内。
④从实际出发,具体情况具体分析。
3.1合成反应器中温控制系统(1)合成是乙炔和醋酸发生化学反应生成醋酸乙烯的过程,醋酸乙烯的浓度要求非常高,达到99.9%以上。
为保证合成气的质量,工艺要求对反应器反应温度进行控制。
合成反应器的中温要求178±0.5摄氏度。
(2)合成反应的简单工艺过程为乙炔气和醋酸气在混合器中混合后,分别经冷路和有预热器加热的热路合成一定温度的混和气体热气体后,进入醋酸乙烯合成反应器(沸腾床),在一定温度条件下,在以活性炭为载体的醋酸锌的作用下,进行合成化学反应。
但在反应器反应温度控制系统的控制通道中包含了两个具有非线性的热交换器,因而使整个对象的特性随负荷的变化而变化,采用单回路控制系统已不能满足控制要求,为此,在热交换器的出口设置了一个温度监测点,并以他为副变量组成一个温度与温度的串级控制系统。
在串级控制系统方案中,由于热交换器这个具有非线性特性的环节包含在副回路中,负荷的变化所引起的对象影响就被副回路所克服,因此对主回路的影响就很小了。
本系统采用串级回路控制,它能有效的提高控制效率,完善单一控制不能全面控制的缺点,串级控制系统就是将两个单回路控制系统以适当的方式整合为一个控制系统。
它与单回路控制最大的不同点是其对控制的精密程度有了很大的提高,它所谓的“串级”是在结构上副回路的数量有所增加,当存在干扰时,它具有保持稳定的性能。
在工作性能方面,其有如下优点:①对于进入副回路的干扰具有极强的克服能力。
②改善了控制系统的动态特性,提高了工作效率。
③对负荷和操作条件的变化具有一定的适应能力。