第五章甲醇低压羰基化制醋酸合成计算
第五章 甲醇低压羰基化制醋酸合成计算
5.1合成塔计算
甲醇低压羰基化制醋酸化学反应式为：
??CH3COOH （1） 主反应：CH3OH?CO?副反应：CO?H2O?CO2?H2 C2H5OH?CO?CH3CH2COOH CH3COOH?CH3OH?CH3COOCH3?H2O CH3OH?HI?CH3I?H2O CH3I?H2?CH4?HI 5.1.1 合成塔物料衡算
已知：年产200000吨乙酸，每年以330个工作日计；
精乙酸中乙酸含量（wt）99.89%
粗乙酸组成（wt）：CH3COOH ：92.67%
轻组分：CH3I ：2%
重组分：HI ：0.01% ; CH3COOCH3 ：0.01%
CH3CH2COOH ：0.2% H2O ： 5%
所以，时产精乙酸：
200000?1000330?24?25252.53Kg/h
时产粗乙酸：25252.53?99.89?.67%?27219.98Kg/h
根据粗乙酸组份组成，算得各组分生成量为：
CH3COOH(60):25252.53Kg/h ； 420.88Kmol/h ; CH3I（142 ） ：544.4Kg/h ； 3.834Kmol/h ；CH3COOCH3(74)：2.72Kg/h ； 0.037Kmol/h ；
13
（2） （3） （4） （5） （6） 9427.7Nm3/h 85.88Nm3/h
0.824Nm3/h
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CH3CH2COOH(74)：54.4Kg/h ； 0.736Kmol/h ； 16.468Nm3/h
HI(128) ： 2.722Kg/h ； 0.0213Kmol/h ； 0.476Nm3/h H2O(18) ： 1361Kg/h ； 75.611Kmol/h ； 1693.686Nm3/h
测得每小时生产醋酸生成CO2235.2Nm3/h即10.5Kmol/h,462Kg/h
图5-1 全混流理想反应釜简图
经数据代入和整合得乙酸生产消耗量和生成物量组成表，如，表5-1
表5-1 乙酸生产消耗量和生成物量组成表 反应 (1) 甲醇 420.88 9427.7 CO 420.88 9427.7 乙醇 水 0.736 16.486 10.5 235.2 0.037 0.824 86.074 1928.06 乙酸 CO2 420.88 9427.7 0.037 0.824 10.5 235.2 H2 10.5 235.2 HI 86.074 1928.06 CH3I CH4 丙酸 消耗 生成 0.736 16.486 86.074 1928.06 80.1 18855.4 18855.4 470.4 16.486 1.648 3856.12 (2) (3) (4) (5) 0.037 0.824 86.074 1928.06 10.5 235.2 0.736 16.486 470.4 32.972 1.648 3856.12 (6)
80.1 80.1 80.1 14
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9679.39 12099.2 33.86 16.486 1693.684 1361 9426.876 25252.5 462 235.2 1794.2 -1559.04 139.2 2.72 544.4 1794.2 0.476 1794.2 85.88 1794.2 1794.24 1281.6 54.4 16.486 3588.5 3588.5 合计 生成质量 11356.58 16223.7 设，新鲜气量为G新鲜气，驰放气为新鲜气的10%。驰放气组成见表5-2.
表5-2 驰放气组成
组成 Mol% CO 70% H2 13% CO2 9.8% N2 4.4% CH4 1.68% CH3I 微量 CH3OH 1% G新鲜气?G消耗气?G驰放气?G消耗气?0.10G新鲜气
由表1得知：CO2235.2Nm3/h即10.5Kmol/h,462Kg/h，故:
G驰放气?107.14Kmol/h所以G新鲜气?1071.43Kmol/h
表5-3 乙酸合成新鲜气组成
组分 Nm3/h CH3OH 11280.58 45.8% CO 11359.35 46.15% H2 1871.03 7.6% N2 105.6 0.45% 总计 24616.56 1 组成（mol%） 15
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5.2 常压精馏塔计算（脱水塔）
5.2.1物料衡算
条件：（1）精乙酸质量：精乙酸含量99.89%（wt) 塔顶镏出液乙酸含量：1% (wt) 塔底含水：0.11%
(2)操作条件：塔顶压力 4KPa（塔顶表压） 塔顶温度 80℃ 塔底温度 110℃ 进料温度 100℃ 设计中采用泡点进料 ：q=1
1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
乙酸的摩尔质量：MA?60Kg/Kmol 水的摩尔质量： MB?18Kg/Kmol 以镏岀水计算：
xF?(0.051/18)/?(0.051/18)?(0.949/60)??0.152xD?(0.99/18)/?(0.99/18)?(0.01/60)??0.997
xW?(0.0011/18)?(0.0011/18)?(0.9989/60)??3.66?10?32. 原料液及塔顶、塔底的平均摩尔质量
MF?0.152?18?(1?0.152)?60?53.616Kg/KmolMD?0.997?18?(1?0.997)?60?18.126Kg/KmolMW?3.66?10?(1?3.66?10)?60?59.85Kg/Kmol?3?3
3. 物料衡算
原料液的处理量：F?26672.858/53.616?497.479Kmol/h 总物料衡算：F?D?W?497.479Kmol/h 醋酸物料衡算：
497.479?0.152?0.997D?3.66?10?3W 则：D?74.3Kmol/hW?423.2Kmol/h
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