年處理27萬噸乙醇-水分離精餾塔設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-06-12 09:40 本頁面
【正文】 至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至儲罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 圖11 流程圖 首先，乙醇和水的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進(jìn)入乙醇的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成乙醇和水的分離。課程設(shè)計(jì)方案選定所涉及的主要內(nèi)容有：操作壓力、進(jìn)料狀況、加熱方式及其熱能的利用。 操作壓力精餾常在常壓，加壓或減壓下進(jìn)行，確定操作壓力主要是根據(jù)處理物料的性質(zhì)，技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來考慮的。一般來說，常壓精餾最為簡單經(jīng)濟(jì)，若無特殊要求，應(yīng)盡量在常壓下操作。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可以使用較便宜的冷卻劑，減少冷凝，冷卻費(fèi)用。在相同的塔徑下，適當(dāng)提操作壓力還可以提高塔德處理能力。 進(jìn)料狀況 進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都是將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這樣，進(jìn)料溫度不受季節(jié)，氣溫變化和前道工序波動的影響，塔的操作也比較好控制。此外，泡點(diǎn)進(jìn)料時，精餾段和提餾的塔徑相同，設(shè)計(jì)制造比較方便。 精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量，若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，但在塔頂輕組分回收率一定時，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數(shù)略有增加。 精餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，因此熱效率很低，通常進(jìn)入再沸器的能量僅有5%左右被利用。塔頂蒸汽冷凝放出的熱量是大量的。但其位能較低，不可能直接用來做塔釜的熱源，但可用作低溫?zé)嵩?，供別處使用。或可采用熱泵技術(shù)，提高溫度后在用于加熱釜液。. 塔型選擇根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日300天，每天開動設(shè)備24小時計(jì)算，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用篩板塔。篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型，設(shè)計(jì)比較成熟，具體優(yōu)點(diǎn)如下：（1）結(jié)構(gòu)簡單、金屬耗量少、造價低廉.（2）氣體壓降小、板上液面落差也較小.（3）塔板效率較高.改進(jìn)的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵塞塞孔第二章 塔的工藝計(jì)算WF=26﹪ WD=90﹪ WW=1﹪ M乙醇=46g/mol M水=18g/molXF==XD==XW==MF=46+()18=MD=46+()18=MW=46+()18=由QF=QD+QW 得 QF= kmol/h + QW ① 由Qn,XF=Qn,XD+Qn,XW 得QF= + QW②由①②式解得QF= kmol/hQW= kmol/h表1 物料衡算數(shù)據(jù)記錄物料位置進(jìn)料口塔頂塔釜流量Q kmol/h kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)x 確定最小回流比用Origin作圖得：常壓下乙醇水氣液平衡組成關(guān)系圖由Xf=Xq得Xf=Xq=則最小回流比由工藝條件取R=== 由理論塔板數(shù)圖解法可得如圖所示：，其中： 則第10層理論板為進(jìn)料板精餾段操作線方程為=+提餾段操作線方程為y=由相平衡方程式y(tǒng)=，可得ɑ= 根據(jù)乙醇水體系的相平衡數(shù)據(jù)由逐差法可得： Y1=XD= X1= ɑD= YF= XF= ɑF= YW= XW= ɑw=精餾段的相對揮發(fā)度為提餾段的相對揮發(fā)度為則全塔平均相對揮發(fā)度為： 常壓下乙醇和水液相平衡組成（摩爾）與溫度的關(guān)系曲線故由此圖可以讀出不同摩爾分?jǐn)?shù)下對應(yīng)的溫度℃ ℃ ℃精餾段的平均溫度：℃提餾段的平均溫度：℃（1） 精餾段：t1=℃ 查表得：； （2） 提餾段：t2=℃ 查表得： ； 全部實(shí)際塔板數(shù)：（3）全塔效率： 塔的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 操作壓強(qiáng)塔頂壓強(qiáng)：PD= kpa 取每層塔板壓降:ΔP= kpa 則 進(jìn)料板壓力: 塔釜 壓力: 則 精餾段的平均操作壓強(qiáng): 提餾段的平均操作壓強(qiáng): (1)精餾段： 塔頂 。查氣液平衡曲線，可得進(jìn)料板 即查氣液平衡曲線，可得 則精餾段平均摩爾質(zhì)量： （2）提餾段： 塔底 。 查氣液平衡曲線，可得 則提餾段平均摩爾質(zhì)量： ：（1）氣相平均密度 由 計(jì)算： 精餾段的氣相平均密度： 提餾段的氣相平均密度： （2）液相的平均密度 由 計(jì)算 對于塔頂℃ ； 查文獻(xiàn)得 ， 質(zhì)量分率 則 :對于進(jìn)料板；查文獻(xiàn)得： ， 質(zhì)量分率 則 （3）對于塔釜 查文獻(xiàn) ， 質(zhì)量分率 則 則 精餾段的液相平均密度： 提餾段的液相平均密度： 液體平均表面張力按下式計(jì)算：塔頂：℃查附錄：進(jìn)料板：℃查附錄： 塔釜：℃查附錄：得：精餾段液體表面平均張力：提餾段液體表面平均張力：塔頂℃塔釜℃15進(jìn)料板℃精餾段液體表面平均張力16提餾段液體表面平均張力精餾段液體平均黏度：℃,查表得：。提餾段體平均黏度：t2=℃ 查表得：
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