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中石化集团四川维尼纶厂分厂年产8万吨醋酸乙烯酯项目

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中石化集团四川维尼纶厂分厂

年产8万吨醋酸乙烯酯项目

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设备设计及选型说明书

2019年“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛

指导老师：

指导老师：唐强孙丹范明霞闵捷胡兵

团队成员：余文卉陆江锋鲁佳丽严静兰张枫楷

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章反应器的选型 3

1.1设计目标 3

1.2催化剂的选取 3

1.3反应动力学说明 5

1.4反应条件的选择 6

1.5反应器的选型 8

1.6反应器结构设计 10

1.7换热任务核算 13

1.8反应器构件的设计 15

1.9反应器设计小结 18

1.10反应器的机械强度校核 18

1.11反应器的条件图 33

第二章塔设备设计 34

2.1塔设备设计依据 34

2.2塔设备概述和设计要求 34

2.3塔的分类和比较 35

2.4醋酸乙烯酯精馏塔的设计（T501） 36

2.5塔机械结构设计与校核 46

第三章换热器的设计选型 63

3.1换热器设计依据 63

3.2换热器概述 63

3.2换热器类型 63

3.3换热器的选型说明 66

3.4换热器选型实例：E101 72

3.5换热器选型实例：E203 95

第四章泵的设计 119

4.1概述 119

4.2泵的类型和特点 119

4.3泵的选型原则 120

4.4泵的选型（以泵P301为例） 123

4.5选型结果 124

4.6泵的选型结果一览表 126

第五章气液分离器的选型 127

5.1设计依据 127

5.2气液分离器的分类 127

5.3设计目标 128

5.4气液分离器的设计（以F202为例） 128

5.5气液分离器的设备选型一览表 131

第六章储罐、回流罐选型 132

6.1选型依据 132

6.2储罐类型 132

6.3储罐系列 132

6.4选型原则 133

6.5HAc储罐 134

6.6VAc储罐 135

6.7乙炔储罐 136

6.8乙醛储罐 137

6.9回流罐选型 138

6.10储罐的机械强度校核 139

第七章气体运输机械的选型 153

7.1概述 153

7.2压缩机的类型 153

7.3压缩机的选型原则 154

7.4风机的分类 155

7.5气体运输机械的选型（以C101为例） 155

7.6气体运输机械的选型结果一览表 156

第一章反应器的选型

1.1设计目标

反应器是工程设计中的核心，典型的非标设备。因此，化学反应器的选型、设计计算和最优化操作条件的选择是化工设计中的重中之重。反应器的设计主要任务是对筒体壁厚、封头壁厚、管板厚度、法兰复核、内构件、管口进行准确设计以及强度校核，并且列出反应器的设计压力、设计温度、设备直径及计算长度。

反应器为工艺流程中反应进行的场所，主要需要满足：

1）反应器满足化学动力学和传递过程要求，反应速度快、选择性好、转化率高、目的产品多、副产物少；

2）反应器有良好的传热能力，能及时有效的输入或输出热量，维持系统热量平衡；

3）反应器有足够的机械强度和耐蚀能力，足够的壁厚，能承受反应压力，安全可靠；

4）反应器结构满足反应发生的要求，保证反应充分，有理想的收率，降低副反应的反应发生水平；

5）反应器制造容易，安装检修方便，生产周期长。

1.2催化剂的选取

1.2.1催化剂活性组分

乙炔气相法是合成醋酸乙烯酯工业的主要方法，自1922年德国Wacker公司开发该技术以来，工业上一直采用活性碳负载醋酸锌为催化剂，该工艺具有路线简洁、基础建设投资少和催化剂易于合成等优点。在常压、443~503K反应条件下采用椰壳活性炭作为催化剂载体负载醋酸锌，催化剂的活性组分是醋酸锌，乙炔和醋酸反应，经过冷凝、精馏等过程得到醋酸乙烯酯。尽管就催化活性而言：Hg（Ⅱ）＞Bi＞Cd＞Zn＞Ni＞Mg＞Co＞Fe＞Ca＞Ba，综合比较催化活性、原料价格和催化剂回收难度等因素，Zn作为一种优选活性组分依然被广泛应用。因此,工业上目前主流采用原料易得、制备简单、容易处理、活性良好和价格便宜的醋酸锌为主催化剂，以下是其他含锌活性组分的比较。

表1-1其他含锌