年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计学院：专业：姓名：指导老师：化学工程与工艺学号：职称：二○一四年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计摘要醋酸是一种重要的基本有机化工原料产品，在各行各业中有广泛的应用。
本设计介绍了醋酸的一些物理性质、化学性质，用途，现状和发展状况并且对比了各种合成方法，还对工艺流程进行了简述。
本设计采用甲醇为原料，铑为催化剂，低压羰基化流程工艺。
本工艺简单，原料来源广泛，污染少，安全可靠，转化率和选择率高，产品质量高。
本工艺的设计重点是合成工序和精馏工序的物料衡算、热量衡算、主要设备计算和选型。
同时绘制了工艺流程图和主要设备装置图。
并且对于工艺进行车间布置和三废处理。
关键词: 甲醇低压羰基化物料衡算热量衡算With an annual output of 100000 tons of low-pressure methanol carbonylation acetic acid refining process designAbstractAcetic acid is an important basic organic chemical raw material products, have been widely applied in all walks of life. This design introduces some physical properties, chemical properties, application status and development of acetic acid, and comparison of various synthetic methods, but also on the process are described.This design uses methanol as raw materials, rhodium catalyst, low-pressure carbonylation process. This simple process, wide material source, less pollution, safe and reliable, high conversion and selectivity, high product quality. The design key of this process is a material balance synthesis process and distillation process calculation, heat balance calculation, calculation and selection of main equipment. At the same time, rendering the process flow diagram and main equipment installation diagram. And workshop layout and waste treatment for process.Keywords: Methanol；Low-pressure carbonylation；material balance；heat balance目录1 前言 (1)1.1世界醋酸生产概况 (1)1.2国内生产状况 (2)1.3醋酸的用途 (2)1.4醋酸的物理性质 (2)1.5醋酸的化学性质 (3)1.5.1与不饱和烃的酯化反应 (3)1.5.2醇醛缩合反应 (3)1.5.3与金属氧化物或碳酸盐反应 (3)1.5.4分解反应 (4)1.5.5酸碱性 (4)1.6醋酸合成方法 (4)1.6.1轻烃液相氧化法 (4)1.6.2乙醛氧化法 (5)1.6.3乙烯直接氧化法 (5)1.6.4甲醇羰基化合成法（MC） (5)1.6.5乙烷选择性催化氧化 (6)1.6.6甲醇羰基化制备醋酸 (6)2物料衡算 (10)2.1合成塔的计算 (10)2.1.1合成塔的物料衡算 (10)2.2轻组分塔的物料衡算 (11)2.3脱水塔的物料衡算 (12)2.4重组分塔的物料衡算 (13)3塔设备的计算 (15)3.1脱水塔（常压精馏塔）的计算 (15)3.1.1进料组成 (15)3.1.2平均摩尔质量 (15)3.2塔板数的确定 (16)3.2.1相对挥发度 (16)3.2.2最小回流比和操作操作比 (17)3.2.3精馏段和提馏段操作方程 (17)3.2.4塔板数计算 (18)3.2.5全塔效率的确定 (19)3.2.6确定实际塔板数 (19)3.3精馏塔物性参数计算 (20)3.3.1操作压力计算 (20)3.3.2操作温度 (20)3.3.3平均摩尔质量 (20)3.3.4平均密度的计算 (21)3.3.5液面的表面张力 (22)3.3.6体积流率的计算 (23)3.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (24)3.4.1塔径和高度的计算 (24)3.4.2溢流装置计算 (26)3.4.3塔板的布置 (27)3.5浮阀塔流体力学验算 (29)3.5.1气体通过浮阀塔板的压降 (29)3.5.2液泛 (31)3.5.3物沫夹带 (32)3.6负荷性能图 (33)3.6.1物沫夹带线 (33)3.6.2液泛线 (34)3.6.3液相负荷上限 (35)3.6.4漏液线 (35)3.6.5液相负荷下限 (35)4热量衡算 (39)4.1脱水塔的热量计算 (39)4.2塔顶冷凝器热负荷及冷却水的用量 (40)4.3塔底再沸器热负荷及水蒸气的用量 (41)5附属设备的计算及接管的选取 (43)5.1接管的选取 (43)5.1.1进料管 (43)5.1.2回流管 (43)5.1.3塔底出料管 (43)5.1.4塔顶蒸汽出料管 (44)5.2塔高度的计算 (44)5.2.1塔顶空间高度 (44)5.2.2封头 (44)5.2.3裙座 (44)5.2.4塔底空间高度 (45)5.2.5人孔 (45)5.2.6塔的总高度 (45)6车间布置设计 (46)6.1 车间布置设计重要性 (46)6.2车间生产要求 (46)6.3 车间安全要求 (46)6.4 车间发展要求 (46)7三废”处理和安全事项 (47)7.1 废水 (47)7.2 废气 (47)7.3 废渣 (47)7.4安全事项 (47)参考文献 (48)致谢 (49)附录 (50)1 前言醋酸作为一种重要的基本有机化工原料。
氯乙酸、醋酸乙烯单体、聚乙烯醇、对苯二甲酸、醋酸酯、醋酸纤维及金属醋酸盐等主要的原料是醋酸。
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和很多合成纤维常用醋酸作为原料而制的。
随着科学发展，醋酸在科学领域中是一种重要有机化工产品。
在农药、医药、染料、粘合剂、有机溶剂等很多方面有着广泛用途。
1.1世界醋酸生产概况人类最初通过酒精发酵及木材干馏而获得醋酸。
在1911年德国建成了全球首套乙醛法醋酸装置。
1952年Celanese公司在美国开发了更高级的低碳烷烃氧化生产醋酸的方法。
60年代乙烯—乙醛—醋酸工艺获得快速发展，Hoechst-Wacker公司开发了乙烯直接氧化制乙醛的工艺。
1960年德国BASF公司相继开发了甲醇高压羰基合成醋酸技术，但是这种技术操作压力高和副产物多，再加上产品精制复杂等原因而没有得到推广。
1968年，这是醋酸工业一次划时代飞跃的一年，因为美国公司Monsanto成功研发了甲醇低压羰基合成醋酸的工艺，并成功于1970年每年13.5万吨的工业化生产装置在Texas 建成。
1983年Holcon/Eastman公司成功开发了醋酸醋酐联产技术并且建成了每年22.5万吨醋酐生产装置。
1997年日本成功开发了乙烯直接氧化制醋酸的工艺并且建成了每年10万吨的装置。
目前，世界上乙烯直接氧化法，乙醛氧化法，甲醇低压羰基合成法装置能力分别占总生产能力的15％、25％和60％。
世界上最大的五大醋酸生产商分别是BP公司，Milleni-um公司，Celanese公司，Acetex公司和Daicel公司。
它们拥有的生产能力大概占总生产能力的80％，并且有增加的趋势。
1998年全球生产能力能达到758.8万吨，其主要分布在北美39.2％、亚洲30.1％、西欧21.0％、东欧6.3％、南美洲及其他地区为3.3％。
2002年能扩大到890万吨，新增的装置能力主要集中Celanese公司、BP 公司以及东南亚地区。
世界上最大的生产醋酸大国是美国，1998年生产能力能达到每年250万吨。
四大醋酸生产厂是Sterling，Millennium，Eastman和Celanese公司。
其中世界上最大的生产装置是Celanese公司在Texas州的Clear lake装置。
生产方法是甲醇羰基化法，经过两年的扩产，生产能力已达每年100万吨。
1998年西欧地区生产能力已超过每年150万吨。
并且BP公司是该地区最大的生产厂商，该公司在1998年底在Hull 地区装置能力能达到每年67.5万吨。
2000年整个西欧地区装置能力大概在每年172万吨。
1998年日本的生产能力能达到每年70万吨。
日本三大著名醋酸生产厂商是昭和电工，协同醋酸，大赛格。
乙烯直接氧化法制醋酸的装置是1997年昭和电工投产的每年10万吨，也是全世界唯一的一家。
1.2国内生产状况1953年，乙醇—乙醛—醋酸工业生产装置首次在上海建成。
后来乙醇为原料的中型醋酸装置相继建成。
1958年，电石—乙炔—乙醛生产装置在吉化公司建成。
70年代到80年代末，一些企业利用乙烯为原料生产乙醛的技术，四套乙烯—乙醛—醋酸装置被自行设计而成，在我国当时缓解醋酸需求起了很大的作用。
1996年，是我国醋酸工业进入一个发展的新时期的一年，我国引进Monsanto/BP技术建成了第一套甲醇低压羰基化制醋酸装置。
1997年我国利用自主研发的甲醇羰基化技术建成了每年生产十万吨的醋酸装置。
1998年，每年生产18万吨羰基合成醋酸装置在四川建成并投产使用。
目前醋酸生产装置超过90多套，实际生产能力大概有每年生产1200万吨。
其中甲醇低压羰基化装置有3套，实际生产能力大概有每年有35万吨。
乙烯—乙醛—醋酸装置有四套实际生产能力大概有44.5万吨每年。