【年產(chǎn)20萬(wàn)噸丙烯酸工藝設(shè)計(jì)10000字（論文）】

引言丙烯酸（英文名：Acrylicacid），分子式為C3H4O2，結(jié)構(gòu)式為CH2=CHCOOH，它的相對(duì)分子量大小為72.064。常壓下沸點(diǎn)為141.3℃，常壓下熔點(diǎn)為13.2℃，開(kāi)口杯閃點(diǎn)溫度為55.5℃，相對(duì)密度（20℃）為1.051，常溫下以液體形式存在，外觀為無(wú)色透明液體，具有較強(qiáng)的刺激性氣味。溶于水、乙醇、8.1屬于丙烯?；衔颷1]。1.1丙烯酸的性質(zhì)丙烯酸是易燃有機(jī)物，有腐蝕性、中等毒性，酸性很強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)極為活潑，能和氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，它的蒸氣能跟空氣形成爆炸性混合物。具有雙鍵及羧基官能團(tuán)，因此很容易發(fā)生加成及聚合反應(yīng)。遇到光和熱很容易聚合成透明白色粉末，放出大量熱量甚至引起爆炸。1.2丙烯酸的應(yīng)用及前景（1）其應(yīng)用領(lǐng)域：丙烯酸是一種重要的有機(jī)合成原料及樹(shù)脂聚合的單體，聚合速度在乙烯類(lèi)單體中是最快之一的。常溫下純丙烯酸是無(wú)色澄清液體，帶有特征的刺激性氣味，它可與水、醇、醚和氯仿互溶。可以通過(guò)均聚、共聚或者和丙烯腈、苯乙烯、丁二烯等單體共聚，用來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂、涂料，合成橡膠，生產(chǎn)堅(jiān)韌牢固的膠黏劑、印刷性能好的銅版紙涂飾劑、水稠化劑，還可以生產(chǎn)作為增稠劑、分散劑、干燥劑、軟化劑等高分子助劑的各種聚丙烯酸鹽類(lèi)產(chǎn)品。（2）前景：丙烯酸主要由丙烯氧化制備而成，是一種重要的有機(jī)合成原料及樹(shù)脂聚合的單體，其酯等在膠黏劑、涂料等功能材料方面應(yīng)用廣泛；此外丙烯酸提純后得到的高純度產(chǎn)品，其下游SAP也是最近幾年來(lái)興起的消費(fèi)領(lǐng)域。到現(xiàn)在，全球的丙烯酸及酯的產(chǎn)量和消費(fèi)基本上持平衡，在國(guó)內(nèi)的丙烯酸及其酯產(chǎn)量略大于其消費(fèi)量，全球的丙烯酸產(chǎn)量大約在800萬(wàn)噸左右，消費(fèi)需求量約為650萬(wàn)噸，消費(fèi)需求增速約為4.5%，每年增長(zhǎng)的消費(fèi)需求量在30萬(wàn)噸左右，高于國(guó)內(nèi)丙烯酸新增產(chǎn)能，而2018年國(guó)內(nèi)丙烯酸市場(chǎng)整體弱勢(shì)。2017年全球丙烯酸產(chǎn)能約為796.1萬(wàn)噸/年，而消費(fèi)量為566.44萬(wàn)噸，開(kāi)工率保持在70%左右，存在一定程度上的供給過(guò)剩。過(guò)去幾年全球丙烯酸消費(fèi)增長(zhǎng)減緩，亞太地區(qū)是全球丙烯酸的主要需求增長(zhǎng)點(diǎn)，占比超過(guò)50%。中國(guó)和印度的需求總量占亞太地區(qū)70%左右。全球丙烯酸產(chǎn)業(yè)鏈將向亞洲轉(zhuǎn)移。根據(jù)中國(guó)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)，從進(jìn)出口情況看，截止到2018年11月，我國(guó)進(jìn)口的丙烯酸量為25000噸，跟2017年同一時(shí)期相比減少了14000噸，丙烯酸的進(jìn)口量下降了35.9%；出口量為110000噸，跟2017年同一時(shí)期相比增加了43000噸，丙烯酸的出口量增加了64.1%。據(jù)中金企信國(guó)際咨詢公布的《2020-2026年中國(guó)丙烯酸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)策略及投資潛力研究預(yù)測(cè)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2017年中國(guó)丙烯酸下游產(chǎn)品膠帶丙烯酸丁酯一整年的消費(fèi)需求約在740000噸左右，2018-2020年丙烯酸下游產(chǎn)品膠帶丙烯酸丁酯的平均年度消費(fèi)需求增幅約為6.5%；2017年中國(guó)乳液丙烯酸丁酯年度消費(fèi)需求大約在350000噸左右，2018-2020年乳液丙烯酸丁酯的平均年度消費(fèi)需求增幅約為12%；2017年中國(guó)高純丙烯酸SAP的消費(fèi)需求大約在390000噸左右，2018-2020年高純丙烯酸SAP的平均年度消費(fèi)需求增幅約為18%。由此可以看出，丙烯酸的下游市場(chǎng)需求旺盛。1.3丙烯酸的生產(chǎn)工藝表1-1丙烯酸的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)方法生產(chǎn)原理特點(diǎn)丙烯腈水解法丙烯腈作為原料在一定的溫度下水解生成丙烯酸。丙烯腈的毒性較強(qiáng)，該工藝生產(chǎn)丙烯酸對(duì)環(huán)境的污染很?chē)?yán)重。氰乙醇法以氯乙醇和氰化鈉作為原料反應(yīng)生成氰乙醇，在一定溫度氰乙醇在硫酸存在的條件下水解生成丙烯酸。此方法成本較高，毒性也大，僅使用于早期丙烯酸的生產(chǎn)。β-丙內(nèi)酯法以乙酸作為原料在高溫下裂解得到乙烯酮，然后在路易斯酸催化劑存在下與無(wú)水甲醛反應(yīng)生成β-丙內(nèi)酯，丙內(nèi)酯再與熱的純磷酸異構(gòu)化得到丙烯酸。制備得到的丙烯酸純度高，相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)率也高，副產(chǎn)物和未反應(yīng)物料能循環(huán)使用，非常符合連續(xù)化生產(chǎn)要求。但丙內(nèi)酯是一種致癌物質(zhì)。高壓雷佩法以乙炔溶于四氫呋喃中，與一氧化碳和水在溴化鎳和溴化銅共同組成催化劑作用下即制得丙烯酸。用四氫呋喃為溶劑，可以減少高壓處理乙炔的危險(xiǎn)。但反應(yīng)速度慢，涉及乙炔的操作相當(dāng)復(fù)雜。丙烯氧化法在鉬鉍系復(fù)合催化劑存在下，丙烯和氧氣作為主要原料生產(chǎn)丙烯酸，先將丙烯氧化生成丙烯醛，丙烯醛再進(jìn)一步氧化生成丙烯酸。此法制得的丙烯酸易于分離提純，原料易得，精制后制得的丙烯酸純度較高。1.4國(guó)內(nèi)生產(chǎn)狀況我國(guó)丙烯酸的生產(chǎn)始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)均采用丙烯腈水解法，規(guī)模小、品種少，到70年代仍只有幾個(gè)千噸級(jí)的丙烯酸及酯生產(chǎn)裝置。1978年，北京東方化工廠首次引進(jìn)了日本觸媒化學(xué)公司的萬(wàn)噸級(jí)丙烯酸及酯成套生產(chǎn)裝置(1984年正式投產(chǎn))。20世紀(jì)90年代初以來(lái)，我國(guó)的丙烯酸及酯消費(fèi)需求開(kāi)始不斷增長(zhǎng)，丙烯酸及酯的市場(chǎng)出現(xiàn)了前所未有的潛力和發(fā)展前景，大大刺激了全球投資建設(shè)生產(chǎn)丙烯酸及酯項(xiàng)目的積極性。從2005年起，我國(guó)丙烯酸行業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)能快速增長(zhǎng)，尤其2014、2015年是丙烯酸裝置建成投產(chǎn)高峰年，生產(chǎn)廠家增至17家，共新增155萬(wàn)噸產(chǎn)能（2014年增長(zhǎng)89萬(wàn)噸，2015年增長(zhǎng)66萬(wàn)噸），其中擴(kuò)能企業(yè)有江蘇裕廊、浙江衛(wèi)星、揚(yáng)子-巴斯夫、塑寧波等原有企業(yè)，還有新進(jìn)入企業(yè)山東宏信化工、福建濱?；ぁ⑷f(wàn)洲石化、萬(wàn)華化學(xué)等。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)丙烯酸的方法均為丙烯二步氧化法。

2生產(chǎn)工藝2.1丙烯酸生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介目前生產(chǎn)丙烯酸的方法有丙烯腈水解法、氰乙醇法、β-丙內(nèi)酯法、高壓雷佩法和丙烯兩步氧化法，但全球工業(yè)生產(chǎn)普遍采用的方法是丙烯兩步氧化法工藝。該方法以丙烯和空氣中的氧氣為原料，先將丙烯氧化生成丙烯醛，丙烯醛再進(jìn)一步氧化生成丙烯酸。第一步反應(yīng)所用催化劑為鉬酸鹽類(lèi)物質(zhì)，第二步反應(yīng)所用催化劑為Mo-V-Cu系列。第一步，主反應(yīng)為：C副反應(yīng)為：C2CC第二步，主反應(yīng)為：C副反應(yīng)為：2C4C此外還伴隨其他若干副反應(yīng)發(fā)生，并生成丙酸、糠醛、丙酮、甲酸、馬來(lái)酸等副產(chǎn)物。丙烯兩步氧化制取丙烯酸的主反應(yīng)可用下列兩式表示：CC由反應(yīng)式可知，反應(yīng)屬?gòu)?qiáng)放熱反應(yīng)。因此，及時(shí)有效的移出反應(yīng)放出的熱量是反應(yīng)過(guò)程的突出問(wèn)題。除了主反應(yīng)以外，還有許多副反應(yīng)的發(fā)生，其主要產(chǎn)品包括CO和CO2等深度氧化物以及乙醛、醋酸、丙酮等。所以，提高反應(yīng)的選擇性和主要產(chǎn)物的產(chǎn)出率同樣十分重要。為了達(dá)到該目的，必須在反應(yīng)過(guò)程中使用催化劑。2.2精制工藝設(shè)計(jì)2.2.1工藝流程圖圖2.1丙烯酸精制工段工藝流程圖2.2.2工藝流程簡(jiǎn)述純度為95%以上的丙烯在經(jīng)過(guò)電動(dòng)汽化器的預(yù)熱氣化以后，按照一定比例和經(jīng)過(guò)電動(dòng)汽化器的水蒸氣加濕后的空氣充分地混合，進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)器當(dāng)中進(jìn)行反應(yīng)，并利用反應(yīng)當(dāng)中所釋放出來(lái)的大量熱量將反應(yīng)而成的混合物氣體在加熱之后，進(jìn)入到第一步反應(yīng)的氧化鉬-鉍催化劑層當(dāng)中，在該催化劑當(dāng)中，反應(yīng)溫度控制在320-360℃之間，發(fā)生氧化反應(yīng)生成丙烯醛。第一反應(yīng)器所生成的混合氣體（含生成的丙烯醛和過(guò)度氧化的丙烯酸，以及所生產(chǎn)的副產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳等），經(jīng)過(guò)氣體冷卻器的換熱以后，待混合氣被冷卻，然后作為反應(yīng)原料，被送入第二反應(yīng)器當(dāng)中，在氧化鉬-釩催化劑的作用下，進(jìn)一步將丙烯醛氧化為丙烯酸產(chǎn)物，在第二步氧化反應(yīng)當(dāng)中，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度需要控制在260-300℃。然后將第二反應(yīng)器的出口氣體通入吸收塔1塔底，在塔下部與塔頂加入的30℃的脫鹽水逆向接觸，部分丙烯酸以及可凝組分被冷凝、吸收。吸收以后，尾氣中還存在未被吸收的不溶性氣體、未反應(yīng)的少量乙醛、丙烯醛等有機(jī)物以及水蒸氣，從塔頂排出。部分尾氣返回氧化反應(yīng)器的進(jìn)料系統(tǒng)中進(jìn)行再次循環(huán)利用，其余尾氣送入燃燒爐使少量殘留有機(jī)物焚燒。吸收過(guò)程在常壓下進(jìn)行，塔頂溫度控制在80℃左右。吸收塔底部流出的60%的丙烯酸水溶液送至汽提塔。將吸收塔釜形成的60%的丙烯酸水溶液通入汽80，到的丙烯酸水溶液以丙烯醛計(jì)其含量在200ppm以下的通入到脫水塔中。烯酸外還含有馬來(lái)酸（酐）、水以及二聚體等，用泵送入脫重塔。2.2.3防止聚合的措施

3物料衡算3.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)①產(chǎn)品目標(biāo)純度：丙烯酸（99.6%）。②設(shè)丙烯酸損失率為3%，設(shè)計(jì)裕量為6%[3]。③本設(shè)計(jì)丙烯酸的生產(chǎn)能力為20萬(wàn)噸/年，全年生產(chǎn)工期為330天，采用連續(xù)化生產(chǎn)，每小時(shí)生產(chǎn)能力為：200000×0.996×1000×1.03×1.06④至少有80%反應(yīng)出口氣中的水蒸氣在吸收塔內(nèi)被冷凝，丙烯酸等產(chǎn)物在各精制工段中的損失率均為2%，其中1%的丙烯酸生成二聚體。⑤塔底加熱蒸汽的絕對(duì)壓力為200kPa；填料層壓降≤0.7KPa。3.2吸收塔的物料衡算（1）計(jì)算依據(jù)①入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同；②除不溶性氣體外其余氣體大部分在吸收塔內(nèi)被水吸收，形成丙烯酸粗溶液；③塔底得到的丙烯酸粗溶液中丙烯酸質(zhì)量的分?jǐn)?shù)為60%；④未反應(yīng)的乙醛、丙烯醛及丙烯和不溶性氣體全部排出，丙烯酸等氣體損失按2%算,其中1%丙烯酸生成二聚體，反應(yīng)出口氣中85%的水蒸氣被冷凝。

水吸收塔進(jìn)料水吸收塔進(jìn)料60%丙烯酸水溶液吸收塔吸收塔吸收尾氣吸收尾氣圖3-1吸收塔物料衡算示意圖（2）進(jìn)入吸收塔的的量①反應(yīng)器出口（吸收塔入口）處各組分質(zhì)量流量由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知反應(yīng)器出口處的丙烯酸的質(zhì)量流量為27460.424kg/h,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，且其他組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也已知。所以，總組分質(zhì)量流量為：27460qqqqqq得出各組分質(zhì)量流量如表3-1表3-1吸收塔入口處各組分質(zhì)量流量單位：kg/h組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%質(zhì)量流量/kg/h丙烯酸1527460.424丙烯醛0.1183.069甲醛0.3549.208馬來(lái)酸0.1183.069醋酸0.5915.347未反應(yīng)的氣體75137302.12水蒸氣916476.254總量100183069.493②由計(jì)算依據(jù)得脫鹽水用量：需脫鹽水的量為：27460.424×0.98另需加入阻聚劑為：27460.424×500×進(jìn)料總量q（3）出吸收塔的量①60%丙烯酸水溶液已知吸收塔進(jìn)氣中有80%的水蒸氣被冷凝，丙烯酸等氣體以及阻聚劑均損失2%，其中1%的丙烯酸生成二聚體，未反應(yīng)的不凝氣全部排出，故qqqqqqqq塔底出料：q②吸收尾氣qqqqqqqq塔頂出料：qq總進(jìn)=q

表3-2吸收塔物料衡算表單位：kg/h組進(jìn)料吸收塔進(jìn)氣脫鹽水分組成流量組成流量丙烯酸0.1527460.42400丙烯醛0.001183.06900甲醛0.03549.20800馬來(lái)酸0.001183.06900醋酸0.005915.34700未反應(yīng)的氣體0.75137302.1200二聚體0000阻聚劑000.000413.73水蒸氣0.0916476.25400水000.99630847.21合計(jì)1183069.491130860.94

表3-2續(xù)吸收塔物料衡算表單位：kg/h組出料吸收尾氣60%丙烯酸水溶液分組成流量組成流量丙烯酸0.0019274.600.368526911.224丙烯醛03.6610.0025179.408甲醛0.000110.980.0074538.228馬來(lái)酸03.6610.0025179.408醋酸0.000118.3070.0123897.04未反應(yīng)的氣體0.9744137302.1200二聚體000.0038274.60阻聚劑00.27460.000213.4554水蒸氣0.02343295.25400水000.602944028.21合計(jì)1140908.8576173021.57343.3汽提塔的物料衡算（1）計(jì)算依據(jù)①汽提塔入塔氣體流量和組成與吸收塔出口氣體相同；②丙烯醛含量在粗丙烯酸溶液中低于200ppm；③丙烯酸、醋酸、馬來(lái)酸、二聚體均損失2%，其中1%丙烯酸生成二聚體；④甲醛、丙烯醛全部被吹出，水損失10%。（2）進(jìn)入汽提塔的量①粗丙烯酸溶液如表3-2塔釜出料組成和流量。②汽提氣用量在塔釜液中以丙烯醛含量為200ppm為分離指標(biāo)液相密度近似取為ρL查表得80℃時(shí)，ρ則ρ輕組分氣體汽提氣粗丙烯酸溶液輕組分氣體汽提氣粗丙烯酸溶液塔釜液汽汽提塔圖3-2汽提塔物料衡算示意圖提塔進(jìn)料總摩爾流量：q對(duì)于丙烯醛，進(jìn)料時(shí)：nX出料時(shí)：n=0.242XYq取q則汽提氣實(shí)際用量為：qqq（3）出汽提塔的量①輕組分氣體qqqqqqqqq②塔釜液qqqqqqq總進(jìn)3-3

表3-3汽提塔的物料衡算表單位：kg/h組進(jìn)料吸收塔進(jìn)氣脫鹽水分組成流量組成流量丙烯酸0.368526911.22400丙烯醛0.0025179.40800甲醛0.0074538.22800馬來(lái)酸0.0025179.40800醋酸0.0123897.0400二聚體0.0038279.400阻聚劑0.000213.455400水蒸氣00113054.55水0.602944028.2100合計(jì)173021.5734113054.55表3-3續(xù)汽提塔的物料衡算表單位：kg/h組出料吸收尾氣60%丙烯酸水溶液分組成流量組成流量丙烯酸0.0139269.1120.395326393丙烯醛0.0093179.40800甲醛0.0278538.22800馬來(lái)酸0.00023.5880.0026175.82醋酸0.0463897.0400二聚體0.000610.8740.008532.838阻聚劑00.2690.000213.1864水蒸氣0.901917457.37100水000.593944028.21合計(jì)119355.89166720.23343.4脫水塔的物料衡算計(jì)算依據(jù)①脫水塔入塔液體流量和組成與汽提塔塔釜出口液體相同；1%塔頂餾出2%；③塔釜液組成：塔釜液中水量為丙烯酸的0.1%。（2）進(jìn)入脫水塔的量見(jiàn)表3-3塔釜出料組成和流量。脫脫高濃度的水脫水進(jìn)料含有二聚體等組分的丙烯酸水塔高濃度的水脫水進(jìn)料含有二聚體等組分的丙烯酸水塔（3）出脫水塔的量①塔頂出料qqqqq塔頂出料：q②塔釜出料qqqqq塔釜出料：q由以上計(jì)算可知，q總進(jìn)=q總出，脫水塔進(jìn)出物料守恒。各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算，最終可得脫水塔的物料衡算結(jié)果，匯總見(jiàn)表3-4表3-4脫水塔的物料衡算表單位：kg/h組進(jìn)料出料脫水塔進(jìn)料塔頂塔底分組成流量組成流量組成流量丙烯酸0.3953263730.0066263.730.972625845.54二聚體0.008532.8380.000415.9310.0195786.5166馬來(lái)酸0.0026175.820.00013.5160.0065172.304阻聚劑0.000213.186400.26370.000512.9227水0.593939625.3890.992939599.5340.00125.846合計(jì)166720.2334139882.9747126843.12933.5脫重塔的物料衡算（1）計(jì)算依據(jù)①脫重塔入塔液體流量和組成與脫水塔出口液體相同；②塔釜滯留2%丙烯酸，其中丙烯酸1%生成二聚體；馬來(lái)酸56%從塔頂隨丙烯酸被蒸出；③塔頂液組成：丙烯酸99.6%，水1%，阻聚劑含量為200ppm。（2）進(jìn)入脫水塔的量如表3-4塔釜出料組成和流量。99.699.6%的丙烯酸脫脫脫重進(jìn)料重脫重進(jìn)料重塔二聚體等重塔二聚體等重組分圖3-4 脫重塔物料衡算示意圖（3）出脫重塔的量①塔頂出料qqqqq②塔釜出料qqqqqq由以上計(jì)算可知，q總進(jìn)=q總出，脫重塔進(jìn)出物料守恒。各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算，最終可得脫重塔的物料衡算結(jié)果，脫重塔的物料衡算結(jié)果匯總見(jiàn)表3-5表3-5脫重塔的物料衡算表單位：kg/h組分進(jìn)料出料脫重塔進(jìn)料塔頂塔底組成流量組成流量組成流量丙烯酸0.972625845.540.99625331.620.1829258.46二聚體0.0195516.907000.73971044.98馬來(lái)酸0.0065172.3040.003896.3850.053775.919阻聚劑0.000512.92270.00025.0850.00557.8357水0.00125.84600.2580.018125.588合計(jì)126573.5197125433.3511412.7827

4熱量衡算4.1吸收塔熱量衡算（1）計(jì)算依據(jù)①反應(yīng)器出來(lái)的混合氣中最大部分為水蒸氣，丙烯酸，醋酸三者，以三者為計(jì)算對(duì)象；②且假設(shè)反應(yīng)器出來(lái)的混合氣中空氣進(jìn)出熱量平衡，可不用計(jì)算；③吸收過(guò)程中，混合氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，其放熱吸熱按如下公式計(jì)算：?H=mT④流股參見(jiàn)圖3.1，其中各組分在吸收塔內(nèi)的溫度變化以及CG/CL值見(jiàn)表4-1。表4-1各組分在吸收塔內(nèi)的溫度變化以及CG/CL值單位：kJ/kg·℃流股組分T1/KCGTb/KCLT2/K水（G→L）2504.18811004.18801醋酸25010.546117.92.32880脫鹽水30-1004.168802丙烯酸25013.452141.62.2980吸收塔的熱量計(jì)算①進(jìn)塔組分釋放的熱量：根據(jù)公式4-1可得吸收塔進(jìn)塔氣體中各組分所釋放的熱量：Q=1.73×Q+16476.254×0.8×2256.382=4.147×Q×27460.424=6.14×放出總熱量：Q②進(jìn)塔組分吸收的熱量：Q（3）計(jì)算結(jié)果吸收塔進(jìn)料氣為反應(yīng)出口氣，將其冷凝并降低至80℃，共放出Q總=ΣQ=1.046×108kJ/h4.2汽提單元的熱量衡算汽提單元工藝操作要求80℃的進(jìn)料溫度，已滿足條件，汽提氣采用80℃水蒸氣代替，設(shè)汽提塔中各進(jìn)出料保持熱量平衡，故可忽略不計(jì)該過(guò)程的熱量變化，近似視為等溫過(guò)程。4.3脫水單元的熱量衡算（1）再沸器熱負(fù)荷通過(guò)泡點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料方式，按純丙烯酸來(lái)計(jì)算釜液的焓，設(shè)加熱蒸汽為絕對(duì)壓力200KPa，查《化工原理》上冊(cè)[4]P255附錄九得200KPa下，水蒸氣的汽化熱為rg=2201.7kJ/kg，丙烯酸的汽化熱已知V'=V=39882.9747kg/h則Q加熱蒸汽消耗量為：q（2）冷凝器熱負(fù)荷冷凝器為全凝器，設(shè)冷卻水進(jìn)出口溫度分別為20℃和30℃，餾出液為純水。其汽化熱r其熱負(fù)荷為：Q冷卻水消耗量為：q4.4脫重單元的熱量衡算（1）再沸器熱負(fù)荷通過(guò)泡點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料方式，按純丙烯酸二聚體來(lái)計(jì)算釜液的焓，取塔頂回流比為2:1，設(shè)加熱蒸汽為絕對(duì)壓力200KPa,查得200KPa下，水蒸氣的汽化熱為rg=2201.7kJ/kg，丙烯酸二聚體與丙烯酸具有相近的汽化熱，故取氣汽化熱已知V'=V=76300kg/h則Q消耗的加熱蒸汽量為：q（2）冷凝器熱負(fù)荷冷凝器為全凝器，設(shè)冷卻水進(jìn)出口溫度分別為20℃和30℃，餾出液為99.6%的丙烯酸，按純丙烯酸計(jì)算。其汽化熱r冷凝器熱負(fù)荷為：Q冷卻水消耗量為：q

5設(shè)備選型5.1汽提塔的設(shè)計(jì)5.1.1塔徑計(jì)算（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)常壓P=101.325KPaρ液相密度近似取為：ρ查《化工原理》上冊(cè)P251附錄五知80℃時(shí)，ρ?ρ液體黏度為：μ（2）利用貝思-霍根泛點(diǎn)氣速方程求塔徑lgu式中：uF—泛點(diǎn)氣速，m/s；αt—/m3m3/m3；wL、—kg/hρG、ρL—kg/m3A、K—關(guān)聯(lián)常數(shù)。g—重力加速度，9.81m/s2；μL—mPa·s；已A=0.204，K=1.75查手冊(cè)得α代入式（5-1），得A?K則u則μ取u=0.6q則D=圓整后取2200mmS=實(shí)際氣速q（3）泛點(diǎn)率校正u（4）填料規(guī)格校正Dd（5）噴淋量的校核噴淋密度：UU—Lh—D—填料塔直徑，mU=潤(rùn)濕率：L75mmLw·min>0.08，滿足最小噴淋密度要求。經(jīng)上校核可知填料塔徑選用2200mm。5.1.2填料層高度計(jì)算（1）傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算xYS=N==4.07氣相擴(kuò)散系數(shù)：D==1.12×D=7.4×=4.33×（2）傳質(zhì)單元高度的計(jì)算：①塔內(nèi)的氣液相物性數(shù)據(jù)：ρμσ②氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：?U??③氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：k氣體的質(zhì)量通量為：Uk=0.018④液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：k==0.5032m/?=1.4×⑤將得到的傳質(zhì)系數(shù)換算成以摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)：kkH=3.15m考慮到計(jì)算公式的偏差，實(shí)際上取H（3）汽提塔填料高度汽提塔填料層高度：Z=圓整實(shí)際填料層高度取為20m，由階梯環(huán)塔填料的分段要求Z/D=5~15取Z/D=5Z=5×D=2200×5=11000mm計(jì)算得填料層高度為20000mm，故需要分段，分4段，每段為5000mm。5.1.3填料層壓力降采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降。橫坐標(biāo)為：X=縱坐標(biāo)為：Y=查Eckert關(guān)聯(lián)圖得每米填料的壓力降為30Pa，所以填料層的壓力降為：ΔP=30×20=6005.1.4筒體與封頭厚度計(jì)算0Cr19Ni9的不銹鋼。（1）根據(jù)設(shè)計(jì)壓力和液柱靜壓力確定計(jì)算壓力，塔內(nèi)液柱高度僅考慮塔底釜液液面高度h=1.2m。液柱靜壓力：P計(jì)算壓力為：P（2）圓筒厚度的計(jì)算圓筒厚度計(jì)算式為：δ=查手冊(cè)，在設(shè)計(jì)溫度為120℃時(shí)，0Cr18Ni9的許用應(yīng)力為σ測(cè)，故焊接接頭系數(shù)φ值取0.85。將σt、φ值帶入上式得：δ=圓筒設(shè)計(jì)厚度δ式中C=其中C2為腐蝕裕量，取C2=2mm；C1為鋼材負(fù)偏差，取C1=0，故C=故而圓筒設(shè)計(jì)厚度δ由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取圓筒