聚乙烯醇精馏项目
设计方案
第一章聚乙烯醇的综述
1.1前言
聚乙烯醇(简称PVA是目前已发现的唯一具有水溶性且无毒的高聚物，
别名为PVA,Poval 。聚乙烯醇(简称PVA是由德国化学家W.O.Herrmanr和W.WHach ne g 士于1924年合成的，1926年实现了小规模生产，工业化生产源于上世纪50年代，我国上世纪60年代中期，从日本进口引进生产技术生产。聚乙烯醇的结构式为一
[CHCH(OH)}—,其中n表示聚合度。聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。它是近三十年来发展起来的高分子化合物，由于合成技术的不断提高和价格的不断下降，其用途日益广泛，发展速度很快。其性能介于橡胶和塑料之间，按用途可分为纤维和非纤维两大用途。
1.2聚乙烯醇的性质及用途
1.2.1聚乙烯醇的性质
聚乙烯醇(polyvinyI alcoho1) ，简称PVA，分子式一[CH C H (O
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年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计
H )] 一，为白色片状、絮状或粉末状固体，无味无毒、无污染，可
在80?90 C水中溶解，是一种由醋酸乙烯经醇解聚合而成的水溶性高分子聚合物，分纤维用和非纤维用两种。其水溶液有很好的黏接性和成膜性，能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂，具有长链多元醇酯化、醚化、缩醛化等化学性质。
PVA 性能由其聚合度、黏度和醇解度决定，随着聚合度的提高
PVA溶液的黏度、黏着性、成膜性、刚性都相应增大，但水溶性、浆
膜的柔软性变差，溶液的流动性、浸润性能也相应降低。PVA勺醇解度在88% （摩尔分数）左右，具有良好的水溶性，但醇解度过高或过低，水溶性反
2 2
而降低【1-3】
1.2.2聚乙烯醇的应用
由于PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性，因此除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。
聚乙烯醇树脂系列产品系白色固体，外型分絮状、颗粒状、粉状三种；无毒无味、无污染，可在80- 90 C水中溶解。主要用于纺织行业经纱浆料、织物整理剂、维尼纶纤维原料；建筑装潢行业107胶、内外墙涂料、粘合
剂；化工行业用作聚合乳化剂、分散剂及聚乙烯醇缩甲醛、缩乙醛、缩丁醛树脂；造纸行业用作纸品粘合剂；农业方面用于土壤改良剂、农药粘附增效剂和聚乙烯醇薄膜；还可用于日用化妆品及高频淬火剂等方面。
1.3聚乙烯醇市场前景
1.3.1国外市场前景
目前，全球共有20多个国家和地区生产聚乙烯醇，装置的总生产能力已达11OOkt / a，93万吨/年约为93万吨/年。世界上聚乙烯醇生产能力和产量最大的国家依次是中国、日本、美国和朝鲜，其生产能力占世界聚乙烯醇总生产能力的85%?90%⑷。
年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计
图1-1美国西欧日本中国聚乙烯醇的消费结构
目前日本的聚乙烯醇出口量最大，北美和西欧则是最大的进口地区。
目前世界涂料和粘合剂消耗聚乙烯醇的量占聚乙烯醇总消费量的60 % —
70 %，是世界聚乙烯醇最主要的消费市场。根据预测，今后几年世界涂料市场的规模将逐年增长，由此可见，世界聚乙烯醇的消费形势仍十分乐观[5]。
2009- -20 14 年，世界聚乙烯醇的消费量将以年均约3 . 95%的速
度增长，到2014年总消费量将达到约127 . 9万吨。
1.3.2 国内市场前景
我国目前有电石乙烯，天然乙烯，石油乙烯三种原料路线的大约13套聚乙烯醇生产装置，生产过程采用高碱两种碱法醇解工艺，总产量约为32万吨，居世界首位。近年来，通过对原有的设备进行了改造和扩建，国内聚乙烯醇总生产能力已达440 kt ? a，生产工艺也由单一的高碱皂化法发展
为高、低碱皂化法并举，产品由单纯的维纶化纤原料发展为广泛应用于涂料、纺织浆料、胶粘剂、建材等20多个行业的基础原料。
目前，国内外聚乙烯醇资源量充足，市场供应压力较大。国际方面，日本
正在通过合并重组的方式提高PVA的生产能力。东南亚近年产品直接覆盖
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中国内地市场；而国内多家聚乙烯醇生产装置已经正在进行扩大生产能
力，结果将会比原来的产能增加 1 / 3左右，这样在需求未能放大的情
况下，国内市场将面临较大的供应压力。欧美市场是我国聚乙烯醇的重要出口地区，由于世界经济回升缓慢，其市场需求增长不力，导致我国聚乙烯醇出口增长难度加大。另外从近几两年的进出口情况看，进口呈现不断增长的趋势。加入WT（效应在进口方面进一步显现，进口增长还将加快。
近年来随着我国展?对聚乙烯醇的需求量不断增加。2004年我国聚乙烯醇的表观消费量为46.17万吨，2007年达到51.15万吨，同比增长约2.90%。2009年表观消费量47.89万吨，同比增长约4.45%, 2004- 2009年表观消费量的年均增长率约为0.73%。
图1-2中国近年来聚乙烯醇的表观消费量
有关人士认为，聚乙烯醇在经历了几年的低谷蓄势以后，将可能步人
新一轮的旺盛期⑹。以下几方面的有利条件将为市场提供有利的支持：
（1）
宏观经济预期良好，支持市场稳步上升。（2）相关行业的发展和下游市场的
兴旺，保证聚乙烯醇需求稳定增长。（3）不断开发的新产品，拓展了聚乙烯
醇的应用空间。（4）生产和设备的复杂性，决定了供应规模的稳定性，但是我们也要看到，
一些不利因素的存在也对现有的聚乙烯醇带来负面影响：聚乙烯醇资源量的进一步增加；国际反倾销浪潮的连带影响；产品成本上
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升以及动力、能源紧张对市场带来的影响。聚乙烯醇市场虽然存在一定的不利因素，但聚乙烯醇市场的底部在反复的夯打之后已经十分坚实，在明年经济快速增长的促进下，必然会走出一番靓丽行情。
1.4聚乙烯醇的生产工艺
1.4.1生产方法
按原料分有：乙烯法和乙炔法两类，其中乙炔法又分为电石乙炔法和天
然气乙炔法。20世纪60代以前，世界各国主要采用电石乙炔法，到50年代
后期才陆续采用天然气乙炔法。70年代以后，由于石油化工迅速发展，生
产聚乙烯醇的原料路线从电石乙炔路线转向石油乙烯路线。目前，国际上生产聚乙烯醇的路线以乙烯法为主导，其数量占总产能的72%。美国已经
完成了乙炔法向乙烯法路线的转变，日本乙烯法也占70%以上⑺。
图1-3中国聚乙烯醇生产方法比例图
甲醇—水分离装置的工艺设计 摘要 甲醇是一种重要的化工原料，其用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。 甲醇易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其它物质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。精馏是应用最广的传质分离操作，板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功地取代泡罩塔是效益巨大的成果。板式塔的设计已达到较高水平，设计结果比较可靠。马伦戈尼效应造成的界面湍动现象和汽液两相间的不同接触工况的研究，使认识得到了深化，对传质效率的研究有所促进。具有各种特点的新型塔板开发研究不断取得成果。对于塔板上汽液两相流动和混合状况、雾沫夹带及它们对效率的影响研究不断深入，但离得到一个通用而可靠的效率估算模型尚有较大距离，特别是多元系统的效率。进一步深入进行塔中汽液两相流动状况的研究，对于预测压降、传质效率和塔板的可操作区域，对于认识至今了解甚少的降液管中状况都十分有意义。 关键词：甲醇；精馏；板式塔
目录 摘要 (1) 目录 (2) 前言 (3) 第一章文献综述 (5) 1.1甲醇 (5) 1.1.1甲醇的性质 (5) 1.1.2甲醇的用途 (5) 1.1.3甲醇工业 (5) 1.1.4甲醇的下游产品 (6) 1.2精馏原理 (7) 1.3板式塔 (8) 1.3.1 板式塔分类 (8) 1.3.2 板式塔的结构 (8) 1.3.3 板式塔的特点 (10) 1.3.4 板式塔的作用 (10) 第二章设计部分 (12) 2.1设计任务 (12) 2.2 设计方案的确定 (12) 2.3 设计计算 (12) 2.3.1 精馏塔的物料衡算 (12) 2.3.2 精馏塔塔板数的确定 (13)
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况自选； 回流比自选； 单板压降≤0.7kPa； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B
F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h
各位尊敬的评委老师、领导、各位同学： 上午好！ 这节课我们一起学习一下精馏塔的设计计算方法。 二元连续精馏的工程计算主要涉及两种类型：第一种是设计型，主要是根据分离任务确定设备的主要工艺尺寸；第二种是操作型，主要是根据已知设备条件，确定操作时的工况。对于板式精馏塔具体而言，前者是根据规定的分离要求，选择适宜的操作条件，计算所需理论塔板数，进而求出实际塔板数；而后者是根据已有的设备情况，由已知的操作条件预计分离结果。 设计型命题是本节的重点，连续精馏塔设计型计算的基本步骤是：在规定分离要求后（包括产品流量D、产品组成x D及回收率η等），确定操作条件（包括选定操作压力、进料热状况q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板数。计算理论塔板数有三种方法：逐板计算法、图解法及简捷法。本节就介绍前两种方法。 首先，我们看一下逐板计算法的原理。 该方法假设：塔顶为全凝器，泡点液体回流；塔底为再沸器，间接蒸汽加热；回流比R、进料热状况q和相对挥发度α已知，泡点进料。 从塔顶最上一层塔板（序号为1）上升的蒸汽经全凝器全部冷凝成饱和温度下的液体，因此馏出液和回流液的组成均为y1，且y1=x D。 根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液相组成x1与上升的蒸汽组成y1符合平衡关系，所以可根据相平衡方程由y1 求得x1。 从第二层塔板上升的蒸汽组成y2与第一层塔板下降的液体组成x1符合操作关系，故可用根据精馏段操作线方程由 x1求得y2。 按以上方法交替进行计算。 因为在计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板，所以经上述计算得到全塔总理论板数为m块。其中，塔底再沸器部分汽化釜残夜，气液两相达平衡状态，起到一定的分离作用，相当于一块理论板。这样得到的结果是：精馏段的理论塔板数为n-1块，提馏段为m－n块，进料板位于第n板上。 逐板计算法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。 接下来，让我们看一下计算理论塔板数的第二种方法——图解法的原理。 图解法与逐板计算法原理相同，只是用图线代替方程，以图形的形式求取
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
Ｓ‘ｊｐ．２（）（眇?２８０? 现代化工 Ｍｎ（ｉＰｍＣｈｃｍ池ＩＩｎ小㈨、， 第２９卷增刊（１） ２００９年９月 聚乙烯醇生产过程中节能降耗的探讨 胡国胜，尚会建，李明，许丽丽，郑学明 （河北科技大学，河北石家庄０５００８１） 摘要：高能耗是聚乙烯醇生产过程的一大难题，制约着我国聚乙烯醇行业的发展。结合近年的研究工作，对聚乙烯醇工艺国内外发展情况和最新研究成果进行ｒ综述与分析。总结ｒ聚乙烯醇生产过程中节能的有效方法和不足，对聚乙烯醇节能降耗的发展趋势进行了展望。 关键词：聚乙烯醇；能耗；节能降耗 中图分类号：邳２５．９文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—４３２０（２００９）Ｓｌ一０２８０一０３ Ｒ船昀【ｒｃｈ佣鼢ｖｉＩ唱ｅｎｅｒｇｙ觚ｄ础ｃｉｎｇｃｏ碰ｍ瑚【ｐｔｉ伽ｏｆｐＤｌｌ＂ｒｉＩｌ妒ａｌｃｏｈｏｌｉｌｌ ｐ１．０ｄｌＩｃｎ蛐ｐｍｃｅ鲻 鼬Ｇ啪一妇嘴，ｓ珏ＡＮＧＨ嘲溉，ＨＭ魄，髓巍琵，ＺＨＥＮＧＸｕ￡一赫曙 （ＨｅｂｅｉＵｎｉｖ哪ｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ１ｋＩｌＩｌｏｌｏｇｙ，ｓｌｌ每ｉａｚｈｌｌａＩｌｇＱ５００１８，Ｃ硒＝Ｉａ）Ａｈ血翟ｃｔ：Ｈｉｇｈｅｎｅｒ盱ｃｏｎｇｕｒｎｐｔｉｏｎｉｓａｍａｊｏｒｐｍｂｌ锄ｉｎ叫）ｒｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ ｐ础ｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅ鹤．Ｈｉｇｈ即ｅｒｇｙｃｏｎｓｕ瑚ｐｄｏｎ鼢研ｃｔｓｔＩＩｅ概Ｊｏｐｍ哪ｏｆｐ０１ｙｖｉｎｙＩａｌｃｏｈｏＩｉｎｄ惜缸ｙ．Ｔｈｅｐｌｑ目盹鹤０ｆｐｌＤｄｕｃｉｎｇｐｏｉｙｖｉ唧ｌａｌｃｏｈｏｌｉｓｐｌ嘲ｔｅｄｉｒＩｔ｝ｌｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅａ（Ｉ咖ｔａｇ皓龃ｄｄｉｓａｄｖａｎｔ孵ｓ０ｆ昭ｖｉｎｇｅｎｅｒ彰０ｆｐ∞ｄｕｃ６０ｎｐＩｏｃｅ鹤ｏｆＰＶＡａ１．ｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｆｕｔｕｌ．ｅｒｅｓｅａｒｃｈ０ｆ明瓶唱ｅｎｅ唱）７０ｆ叫ｙ“ｎｙｌａｌｃｏｈｏｌｉｓ畔“ｅｗｅｄ． Ｋ锣ｗ删ｓ：倒刚ｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕＨｌｐ石ｏｎ；韶ｖｉ。增ｅｎｅｒｇｙ觚ｄ础ｅｉｒ塔ｅｒｌｅｒｇｙｃｏ璐ｕｍｐｔｉｏｎ 聚乙烯醇（ＰｖＡ）生产过程中的反应器、塔器数量多，作用大，涉及聚合、精馏、吸收等方面。其运转质量直接影响产品的质量、能耗和消耗，对企业的经济效益影响巨大ｕＪ。近年来我国企业规模的扩大，拉大了我国企业在成本、能耗、物耗上与国外同行的差距，尤其日本的聚乙烯醇生产企业在节能降耗上已远远走在了我国聚乙烯醇生产企业的前面，对我国聚乙醇行业的发展带来巨大挑战怛】。为了提高产品质量降低生产能耗，拉近与其他国家的差距，研究者对聚乙烯醇生产过程中的节能减排做了大量研究。本文通过对聚乙烯醇生产过程中节能降耗的方法进行总结，并对其发展方向进行了展望。 １醋酸乙烯聚合过程的改进 目前，醋酸乙烯聚合采用两釜三塔工艺，在聚合过程中，聚合釜中物料大量返混，导致产品质量降低，甲醇汽化解决了聚合过程中温度过高问题，使温度恒定易控，但是热量没有充分得到利用。产品质量的降低、聚合热的流失，都在不同程度上增加了聚合过程中的消耗，提高了生产成本。 １．１聚合反应器的改进 醋酸乙烯聚合过程中物料大量返混，导致分子质量分布不均匀，影响产品质量。ＰＰＣ是一种特殊的管式反应器，其轴向返混小，物料接近平推流。因此ＰＰｃ流程能达到转化率高、聚合物相对分子质量分布窄的操作特性，并具有连续操作的特点，是一种非常有前景的连续乳液聚合反应器ｌ３｜。Ｍａｙｅｒ等【４Ｊ设计了一种稳态ＰＰＣ模型，研究了苯乙烯的连续乳液聚合。这个模型基于胶束成核及活塞式流动的轴向分散原理，结果表明对于苯乙烯乳液聚合，通过ＰＰＣ得到的实验数据与设计模型得到的结果能很好地吻合。 由于ＰＰＣ反应器在乳液连续聚合研究中取得了较大进步，笔者将其管径放大并应用到溶液聚合过程中意义重大，用新型聚合反应器代替了传统的釜式反应器，避免了物料返混，有效地控制了分子在反应器中的停留时间，而且可以使生产连续化，提高了生产效率。 １．２聚合热的利用和杂质的分离 醋酸乙烯聚合过程放出大量聚合热，利用聚合热对聚合过程的节能降耗有着重大意义。 在聚合过程中由于副反应的发生，导致聚醋酸乙烯下游产品质量的大幅度降低，例如乙醛增多导致聚乙烯醇发黄，且导致聚乙烯醇平均聚合度的 收稿日期：２００９一ｃｒ７一１７ 作者简介：胡国胜（１９８４一），男，硕士，研究方向为化学工程与工艺，ｙａｎ鲫哪口００ｌｈ＠１６３．Ⅻ。万方数据
聚乙烯醇生产过程危险性分析 一、前言 聚乙烯醇(PV A)是一种水溶性高分子聚合物，除了用做维纶原料外，还用于涂料、粘合剂乳化剂、纸加工助剂、薄膜等方面。 下面以福建永安化纤纺织集团有机厂电石乙炔法聚乙烯醇树脂生产为例，对聚乙烯醇生产过程危险性进行分析评价，同时提出相应安全对策措施。该公司聚乙烯醇树脂生产是我国自行设计而成的九套生产线之一。 二、生产工艺简介 该公司的生产工艺主要包括合成、精馏、聚合、醇解和回收，简述如下：由电石加水生成的粗乙炔从界区外送入，经乙炔钠氏泵增压进入清净塔，以次氯酸钠清净除硫、磷杂质、综合洗涤后，所得精乙炔通过鼓风机与醋酸蒸汽按一定摩尔比混合，进入沸腾床式反应器，以酯酸锌为催化剂进行合成反应，生成醋酸乙烯，同时生成付反应物乙醛、醋酸甲酯和丁烯醛等，经过精馏分离出未反应的乙炔大部分返回乙炔鼓风机循环使用，少部分回收处理后同粗乙炔一起进入清净塔除杂质。醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丁烯醛以及未反应的醋酸等组成的反应液泵送到精馏工序，以蒸汽为动力、硫叉二苯胺为阻聚剂，通过10个塔的精馏、萃取、共沸分离出精醋酸返回合成工序使用，精制出的醋酸乙烯纯度达到99%，以偶氮二异丁睛/甲醇溶液为引发剂、精甲醇为溶剂按比例连续进入第一个聚合釜进行一段聚合，然后进入第二个聚合釜进行二段聚合，生成一定聚合度的聚醋酸乙烯酯，同甲醇和未聚合的醋酸乙烯单体呈均相溶液，进入精馏塔，分离出的醋酸乙烯单体和甲醇分别返回作为聚合原料，而合格的聚醋酸乙烯酯/甲醇溶液含聚醋酸乙烯酯25%左右，送到醇解工序进行醇解，生成固体聚乙烯醇以及醋酸甲酯、醋酸钠等，通过固液分离，固体聚乙烯醇进入粉碎机和干燥机，夹套通蒸汽除去甲醇、醋酸甲酯等杂质。聚乙烯醇絮状树脂送包装工序包装成产品；挤压机母液经沉淀、压滤进一步回收聚乙烯醇，清液主要是甲醇水溶液，和干燥机出来的甲醇、醋酸甲酯冷凝液作为母液送回收工序，分离回收甲醇、醋酸。 三、生产过程危险性分析
一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书（一）设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。 （二）操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压） 2.进料热状况：饱和蒸汽进料 3.回流比：R=2R min 4.单板压降不大于 （三）设计内容 设备形式：筛板塔 设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行 厂址：青藏高原大气压约为的远离城市的郊区 设计要求 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学验算 （3）塔板的负荷性能图绘制 （4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 4、塔的工艺计算结果汇总一览表 5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论 （四）基础数据
1.组分的饱和蒸汽压 p（mmHg） i 2.组分的液相密度ρ（kg/m3） 3.组分的表面张力σ（mN/m） 4.液体粘度μ（mPas） 常数
二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分） （一）设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。 典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。 （二）全塔的物料衡算 1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 kg/kmol 和kmol =+= 6 .112/39.011.78/61.011 .78/61.0F x 2.平均摩尔质量 3.料液及塔顶底产品的摩尔流率 依题给条件：一年以330天，一天以24小时计，有： h kmol 62.5824 330989 .010*******=???= D ，
安徽建筑大学 毕业设计 专业高分子材料与工程 班级 09高分子(1)班 学生姓名朱朋明 学号 09206020128 课题年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计指导教师覃忠琼向学毅
安徽建筑工业学院本科生毕业设计2013年 6 月10 日
安徽建筑大学毕业生设计 摘要 目前，聚乙烯醇行业正处于产能急剧扩张，技术更新换代的时期，由此，对于聚乙烯醇生产相关设备的研究及设计显得尤为重要。本次设计，充分调查了国内外聚乙烯醇市场状况和行业发展方向，学习聚乙烯醇制造工艺，对所研究的聚乙烯醇行业有了较深认识。 通过查阅相关的资料，系统的学习了聚乙烯醇的工艺流程，其包括：乙炔发生、醋酸乙烯酯制备、精制、聚合，聚醋酸乙烯酯的醇解。乙炔法制造的醋酸乙烯酯含有较多杂质，不利于醋酸乙烯酯的聚合，必须通过精馏工序将其提纯精制。本次设计针对醋酸乙烯酯精制，根据实际生产需求，设计醋酸乙烯酯精馏工段四塔，计算精馏塔设备相关参数并对附属设备计算选型，绘制工艺流程图、设备结构图。 关键词：聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、精馏工序，精馏塔
年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计 Abstract At present, the polyvinyl alcohol profession is being in produces can expand suddenly, the technology renewal time, from this, appears regarding the polyvinyl alcohol production correlation equipment research and the design especially importantly.This design, investigated the domestic and foreign polyvinyl alcohol market condition and the profession development direction fully, the study polyvinyl alcohol manufacture craft, to the polyvinyl alcohol profession which studies has had known deeply. Through the consult related material, the system study polyvinyl alcohol technical process, it has included: The acetylene has, the vinyl acetate preparation, the purification, the polymerization, the polyvinyl acetate alcoholysis.The acetylene law manufacture vinyl acetate includes many impurities, does not favor the vinyl acetate the polymerization, must through the selective evaporation working procedure its depuration purification.This design in view of vinyl acetate purification, according to actual production demand, design vinyl acetate selective evaporation construction section four towers , computation rectifying tower equipment correlation parameter and to appurtenance computation shaping, plan flow chart, equipment structure drawing. Key words: Polyvinyl alcohol;Polyvinyl acetate; Polyvinyl acetate ester;Distillation process;Distillation columns
聚乙烯醇精馏项目 设计方案 第一章聚乙烯醇的综述 1.1前言 聚乙烯醇(简称PVA是目前已发现的唯一具有水溶性且无毒的高聚物， 别名为PVA,Poval 。聚乙烯醇(简称PVA是由德国化学家W.O.Herrmanr和W.WHach ne g 士于1924年合成的，1926年实现了小规模生产，工业化生产源于上世纪50年代，我国上世纪60年代中期，从日本进口引进生产技术生产。聚乙烯醇的结构式为一 [CHCH(OH)}—,其中n表示聚合度。聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。它是近三十年来发展起来的高分子化合物，由于合成技术的不断提高和价格的不断下降，其用途日益广泛，发展速度很快。其性能介于橡胶和塑料之间，按用途可分为纤维和非纤维两大用途。 1.2聚乙烯醇的性质及用途 1.2.1聚乙烯醇的性质 聚乙烯醇(polyvinyI alcoho1) ，简称PVA，分子式一[CH C H (O 1
年产30000吨聚乙烯醇精馏四塔系统的设计 H )] 一，为白色片状、絮状或粉末状固体，无味无毒、无污染，可 在80?90 C水中溶解，是一种由醋酸乙烯经醇解聚合而成的水溶性高分子聚合物，分纤维用和非纤维用两种。其水溶液有很好的黏接性和成膜性，能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂，具有长链多元醇酯化、醚化、缩醛化等化学性质。 PVA 性能由其聚合度、黏度和醇解度决定，随着聚合度的提高 PVA溶液的黏度、黏着性、成膜性、刚性都相应增大，但水溶性、浆 膜的柔软性变差，溶液的流动性、浸润性能也相应降低。PVA勺醇解度在88% （摩尔分数）左右，具有良好的水溶性，但醇解度过高或过低，水溶性反 2 2
精馏塔尺寸设计计算 初馏塔的主要任务是分离乙酸和水、醋酸乙烯，釜液回收的乙酸作为气体分离塔吸收液及物料，塔顶醋酸乙烯和水经冷却后进行相分离。塔顶温度为102℃，塔釜温度为117℃，操作压力4kPa。 由于浮阀塔塔板需按一定的中心距开阀孔，阀孔上覆以可以升降的阀片，其结构比泡罩塔简单，而且生产能力大，效率高，弹性大。所以该初馏塔设计为浮阀塔，浮阀选用F1型重阀。在工艺过程中，对初馏塔的处理量要求较大，塔内液体流量大，所以塔板的液流形式选择双流型，以便减少液面落差，改善气液分布状况。 4.2.1 操作理论板数和操作回流比 初馏塔精馏过程计算采用简捷计算法。 （1）最少理论板数N m 系统最少理论板数，即所涉及蒸馏系统（包括塔顶全凝器和塔釜再沸器）在全回流下所需要的全部理论板数，一般按Fenske方程[20]求取。 式中x D,l，x D,h——轻、重关键组分在塔顶馏出物（液相或气相）中的摩尔分数； x W,l，x W,h——轻、重关键组分在塔釜液相中的摩尔分数； αav——轻、重关键组分在塔内的平均相对挥发度； N m——系统最少平衡级（理论板）数。 塔顶和塔釜的相对挥发度分别为αD=1.78，αW=1.84，则精馏段的平均相对挥发度： 由式（4－9）得最少理论板数： 初馏塔塔顶有全凝器与塔釜有再沸器，塔的最少理论板数N m应较小，则最少理论板数：。 （2）最小回流比 最小回流比，即在给定条件下以无穷多的塔板满足分离要求时，所需回流比R m，可用Underwood法计算。此法需先求出一个Underwood参数θ。 求出θ代入式（4－11）即得最小回流比。
式中——进料（包括气、液两相）中i组分的摩尔分数； c——组分个数； αi——i组分的相对挥发度； θ——Underwood参数； ——塔顶馏出物中i组分的摩尔分数。 进料状态为泡点液体进料，即q=1。取塔顶与塔釜温度的加权平均值为进料板温度（即计算温度），则 在进料板温度109.04℃下，取组分B（H2O）为基准组分，则各组分的相对挥发度分别为αAB=2.1，αBB=1，αCB=0.93，所以 利用试差法解得θ=0.9658，并代入式（4－11）得 （3）操作回流比R和操作理论板数N0 操作回流比与操作理论板数的选用取决于操作费用与基建投资的权衡。一般按R/R m=1.2～1.5的关系求出R，再根据Gilliland关联[20]求出N0。 取R/R m=1.2，得R=26.34，则有： 查Gilliland图得 解得操作理论板数N0=51。 4.2.2 实际塔板数 （1）进料板位置的确定 对于泡点进料，可用Kirkbride提出的经验式进行计算。
目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.2 操作压力的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.4 加料方式和加热状态的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 塔板形式的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.6 精馏流程示意图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 精馏塔工艺计算 (2) 3.1 物料衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 精馏工艺条件计算……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3热量衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4 塔板工艺尺寸设计 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
目录 一.前言 (3) 二.塔设备任务书 (4) 三.塔设备已知条件 (5) 四.塔设备设计计算 (6) 1、选择塔体和裙座的材料 (6) 2、塔体和封头壁厚的计算 (6) 3、设备质量载荷计算 (7) 4、风载荷与风弯距计算 (9) 5、地震载荷与地震弯距计算 (12) 6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13) 7、最大弯距计算 (14) 8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14) 9、裙座强度和稳定性校核 (16) 10、塔设备压力试验时的应力校核 (18) 11、基础环设计 (18) 12、地脚螺栓设计 (19) 五.塔设备结构设计 (20) 六.参考文献 (21) 七.结束语 (21)
前言 苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。 甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。 苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。工业上常用精馏方法将他们分离。精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。 实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。
聚乙烯醇文献综述 摘要 本文从性状、常用数据以及性质特点等方面介绍了聚乙烯醇的性能，详细描述了聚乙烯醇在食品、医药、造纸、化纤、纺织、建筑、农业等行业中的重要作用，并对其国内外的发展前景进行了分析。聚乙烯醇的制备有三种来源，分别是乙烯直接合成法、乙炔直接合成法、天然气乙炔合成法三种制备方法，工业上多采用聚乙烯酯醇解或水解来制备。最后，对不同种类的PVA制备做了大致介绍。聚乙烯醇的市场前景广阔，其附加值和新用途受到了人们的青睐。 关键词：聚乙烯醇，性能，应用，制备，发展前景 一﹑前言 聚乙烯醇（简称PVA）是目前已发现的唯一具有水溶性且无毒的高聚物，别名为PVA,Poval。聚乙烯醇（简称PVA）是由德国化学家W.O.Herrmann和W.WHachnel博士于1924年合成的，1926年实现了小规模生产，工业化生产源于上世纪50年代，我国上世纪60年代中期，从日本进口引进生产技术生产。聚乙烯醇 的结构式为－[CH 2CH(OH)] n －，其中n表示聚合度。聚乙烯醇的物理性质受化学结 构、醇解度、聚合度的影响。它是近三十年来发展起来的高分子化合物，由于合成技术的不断提高和价格的不断下降，其用途日益广泛，发展速度很快。其性能介于橡胶和塑料之间，按用途可分为纤维和非纤维两大用途。 聚乙烯醇的基本信息 中文名称：聚乙烯醇 英文名称2： polyvinyl alcohol，viny alcohol polymer，poval，简称PVA 分子式： [C2H4O]n 结构式：
二.聚乙烯醇的性质及用途 1.聚乙烯醇的性质 聚乙烯醇 (polyvinyl alcoho1) ，简称 PVA ，分子式一[CH C H (O H )] 一，为白色片状、絮状或粉末状固体，无味无毒、无污染，可在80 ～90 ℃水中溶解，是一种由醋酸乙烯经醇解聚合而成的水溶性高分子聚合物，分纤维用和非纤维用两种。其水溶液有很好的黏接性和成膜性，能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂，具有长链多元醇酯化、醚化、缩醛化等化学性质。 PVA 性能由其聚合度、黏度和醇解度决定，随着聚合度的提高，PVA 溶液的黏度、黏着性、成膜性、刚性都相应增大，但水溶性、浆膜的柔软性变差，溶液的流动性、浸润性能也相应降低。PVA的醇解度在88％ (摩尔分数)左右，具有良好的水溶性，但醇解度过高或过低，水溶性反而降低【1-3】。 二﹑聚乙烯醇的应用 由于PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性，
1.工艺流程与设计思路（选型） 前期的工作中我们对于整个流程进行了模拟和优化，得到了较高质量的产品物流。在这一部分中，我们将对本流程中分离的核心部分——分离精馏塔进行相关的设备设计。 所要设计的精馏塔结构如上图所示。L012为在第20块板进料，L009为在第30块板进料，L018出料为质量分数0.995的丙烯产品，L009主要为丙烷，进入循环。 通过前期的比选，考虑到泡罩塔的塔板结构复杂，造价高，产生的压降大；常用的筛板塔操作弹性小，筛孔小易堵塞，不适合处理易结焦、黏度大的物料；而浮阀塔生产能力大，比泡罩塔高20~40%，与筛板塔相近，操作弹性大，比泡罩塔和筛板塔的操作范围都要宽，塔板效率高，比泡罩塔高10%，持液量相对较大，因而是最佳的反应精馏塔塔板选型。 以下的设计中，我们首先将对设计将要采用的物性数据进行求解，其次对精馏塔进行设备设计，继而进行相关的附件设计并在最后简单概述精馏塔的自动控制系统组成。 2. 精馏塔的工艺条件、物性数据的计算与物流模拟计算结果 2.1 精馏塔的工艺条件 反应精馏塔的工艺条件主要参考了相关文献，主要的工艺条件包括塔顶温度、进料板温度、塔底温度及塔顶压力、塔釜压力和塔板压降。经过软件模拟与前期对于回流比及其他操作条件的优化，得到了结果如下所示。 精馏塔不同位置温度 塔顶上部进料板下部进料板塔底 因而可以认为精馏段平均温度为 反应段的平均温度 提馏段的平均温度 精馏塔不同位置的压强 我们设定全塔压力
2.2物性数据计算 丙烷的摩尔分子质量 丙烯的摩尔分子质量 我们采用线性加和的方法计算混合物的平均摩尔分子质量即 以下求算各物流的密度 对气相物流，根据理想气体状态方程求得其密度即 此处并不求得其具体数值，在接下来的计算气相负荷时会进一步简化。 对液相物流，由 通过计算294K（精馏段平均温度）下，气相丙烷的密度为18.92kg/m3，丙烯的密度为18.06 kg/m3，通过查手册液相丙烷的密度为500kg/m3，丙烯的密度为517 kg/m3 可知对塔顶物流，液相的平均密度为 在299K（提馏段的平均温度）下，且塔底产出几乎纯的丙烷，故物流的密度查手册可知 为 2.3反应精馏塔的工艺计算结果 Aspen计算结果如下
第六章醋酸乙烯的精制工艺流程 本节介绍的是年产2万吨醋酸乙烯的精制工艺流程。由合成工段送来的反应液，除含醋酸乙烯外，还含有未反应的醋酸，溶解的乙炔，副产物乙醛、丁烯醛、醋酐等，其组成见表30。 表30 反应液的组成 蒸馏工段的作用为： 1、把反应液中的醋酸乙烯分离出来，使纯度达到聚合级（用活性度来衡量），供聚合使用。 2、把反应液中的醋酸分离出来，并除去其中的杂质（如高沸物等），再送回合成工段，供醋酸乙烯的合成使用。 3、在聚合工段，由于醋酸乙烯的聚合率只有50~60%，未聚合的醋酸乙烯分出后，送往本工段，进一步除去其中的杂质，再返回聚合工段供聚合使用。 4、把溶解在反应液中的乙炔解吸出来，送往合成工段，水洗后可供醋酸乙烯的合成用。 5、将反应液中的副产物分离出来，其中的乙醛送往乙醛氧化制醋酸的装置；丁烯醛送往残渣烧场烧掉，或者将来增设精制装置，把所含的醋酸回收回来，精制后的丁烯醛出售。 此外，在蒸馏工段，还处理合成工段气体分离塔第一循环液，即用过滤的方 1
法除去其中夹带的催化剂粉末，滤液与反应液一并进行精制。 醋酸乙烯精制的工艺流程见图38。 图38 醋酸乙烯精制工艺流程图 10—过滤器11—第1残渣蒸发器12—第2残渣蒸发器*--物料流向TDA—硫叉二苯胺 反应液用泵送至第一精馏塔1中，该塔的目的是脱除比醋酸乙烯沸点低的轻组份，例如乙醛、溶解的乙炔。 合成工段气体分离塔的第一循环液，经过过滤，除去催化剂粉末后，也加入第一精馏塔。 合成工段乙炔回收部分的吸收液，要定期更新，取出的吸收液也加入第一精馏塔。 本工段萃取塔的萃取液，以及尾气冷凝器中回收液体也加入第一精馏塔。 该塔为了将乙醛等轻组份尽量从塔顶分离出去，所以塔顶温度控制较高，一般在65℃，因此，有部分醋酸乙烯必然从塔顶蒸出。塔顶蒸汽经过冷凝冷却后，部分回流，部分采出送往萃取塔7。不凝气体主要是乙炔和乙醛，送往合成工段的水洗塔。 2
精馏塔课程设计
安徽科技学院食品药品学院 乙醇—水板式精馏塔设计 班级：食品科学与工程101 姓名：蒋大强 学号：2301100112 指导教师：杜传来张继武 时间：2012年1月6日
分离要求：塔底含量不超过0.1％,塔顶含量高于98％. 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，q 取1.2，R=1.1 Rmin 。 ：水和乙醇的物理性质 （2）常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表3—2 表3—2 乙醇—水系统t —x —y 数据 1.2乙醇和水的不同温度下的密度。 表1—1 不同温度下乙醇和水的密度 温度/℃ 乙ρ 水ρ 温度/℃ 乙ρ 水ρ
80 85 90 735 730 724 971.8 968.6 965.3 85 100 720 716 961.85 958.4 1.3乙醇和水的不同温度下的表面张力。 表1—2 乙醇和水不同温度下的表面张力 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇表面张力22/10 m N - 18 17.15 16.2 15.2 水表面张力/2 2/10m N - 64.3 62.6 60.7 58.8 1.4乙醇和水的不同温度下的黏度。 表1—3 乙醇和水不同温度下的黏度 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇黏度mpa.s 0.48 0.415 0.351 0.305 水的黏度mpa.s 0.400 0.330 0.318 0.284 1.5乙醇—水气、液平衡组成与温度关系 表1—1 乙醇—水气、液平衡组成与温度关系 沸点t/C ? 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 沸点t/C ? 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 100 99.9 99.8 99.7 99.5 99.2 99 98.75 97.64 95.8 95.5 91.3 0 0.004 0.04 0.05 0.12 0.23 0.31 0.39 0.79 1.61 1.90 4.16 0 0.053 0.51 0.77 1.57 2.90 3.725 45 8.76 16.34 17.00 29.92 82 81.5 81.3 80.7 80.6 80.1 79.85 79.8 79.7 79.5 79.3 79.2 27.3 32.73 33.24 39.65 42.09 48.92 52.68 50.79 51.98 61.02 57.32 65.64 56.44 59.26 58.78 61.22 62.22 64.70 66.28 65.64 65.99 70.29 68.41 72.71
聚乙烯醇工程 §5—1 聚乙烯概论 聚乙烯醇是一种水溶性的高分子化合物，它是由德国化学家海尔曼和斯陶丁格在1924年发现的。1938年由日本人樱母一郎等开发的维尼纶纤维的原料。第二次世界大战后，聚乙烯醇工业在日本得到了迅速的发展。 我国从50年代后期开始研究，64年从日本可乐丽公司引进第一套万T PVA装置。目前国内已有十多家大中型装置，具有相当规模的生产能力。 聚乙烯醇一向以作维尼纶纤维的原料而著称，但近年来由于其他性能优良纤维的竞争，在国外PVA用作纤维的生产比例越来越小，但由于PVA本身具有若干优点，它在非纤维方面的用途日益广泛。例如：在再纺织工业中作为浆料，在造纸工业中作颜料粘合剂的表面上胶，作为纸、纸板、木材等的粘合剂，作为乳化剂、改良剂、淬火剂等。在军工生产和民用工业（如化妆品、电影、电视）中都不同程度地使用了PVA。 §5—2 装置概况及生产特点 这套装置由日本可乐丽公司引进，年产45000T PVA。生产能力在国内外都是较大的，其工艺路线、设备和仪表的选型等，也是先进的。 PVA以醋酸乙烯为原料。醋酸乙烯经聚合反应而生成聚醋酸乙烯，聚醋酸乙烯还必须经过第二步反应——醇解才能变成PVA。由于PVA生产的两步反应法而构成了若干生产特点： 1、以AIBN为引发剂。甲醇为溶剂的连续式溶液聚合。这使得PVA 的大规模工业生产成为可能。但由于聚合反应及聚合物的若干特点。要求醋酸乙烯的质量尽可能稳定，供给量也尽可能稳定为好。 2、低硫醇解法。该方法在大规模工业生产中使用，是以皮带式醇解
机的发明为条件的，该方法的优点是NaOH消耗量大大减少。同时，副产物NaOAC也显著减少。因而省去了从NaOAC中回收醋酸的这部分工程。低硫皮带式醇解是近20年来PVA生产中的一项重大改革。 3、通过低硫醇解生成的PVA结果致密，粉末飞散少，混入醇解解废液的微小颗粒也较少。但由于致密化给聚乙烯醇的干燥和醋酸钠的洗涤带来困难，干燥机和水洗设备等设计，就具有适应这一变化的特点。 4、由于PVA作为抽丝原料，质量要求很高。因此在整个生产过程中，大量使用不锈钢设备和不锈钢管道等。 以上是聚乙烯醇车间在生产上的几个主要特点。 聚乙烯醇车间在生产过程中与各车间的联系（参见界区内外关联图），原料来自醋酸乙烯车间，水洗后的PVA送化纤分厂原液车间。公用工程与循环水、软水站、空压站、供热站、污水车间等关联。 车间内生产流程工段有：聚合→醇解→水洗。 辅助工段有：回收、冷冻空压、药调、三废。 各工段的关系是： 聚合：将VAC聚合为聚醋酸乙烯（PVAC）。 醇解：将醋酸乙烯醇解为聚乙烯醇（PVA）。 水洗：用水洗去PVA中的甲醇（MeOH）、醋酸甲脂（MeOAC）、醋酸钠（NaOAC）等。水洗后的PVA送化纤原液作抽丝原料。 回收：回收甲醇和醋酸。醋酸送醋酸乙烯车间用。 药调：为聚合工段制聚合引发剂（AIBN）、阻聚药（HQ、PBQ）、分别防止剂（ND）,为醇解配制NaOH溶液。 冷冻空压：为车间各工段提供冷媒（30%的MeOH水溶液）、仪表用空气、杂用空气、事故用氮气等。 三废：将聚合、回收来的低沸点化合物（乙醛、醋酸甲脂、巴豆醛等）以及醇解来的一些固体废物再焚烧炉中烧却，将各工段来的废水（含微量醋酸、甲醇等）用NaOH中和后排放到污水处理场。