日產(chǎn)100噸乙醇---水精餾塔工藝設計方案(已修改)
2025-05-07 01:21 本頁面
【正文】 日產(chǎn)100噸乙醇水精餾塔工藝設計方案一．概述乙醇~水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無色、無毒、無致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。因其良好的理化性能，而被廣泛地應用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。近些年來，由于燃料價格的上漲，乙醇燃料越來越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢，且已在公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。長期以來，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇~水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產(chǎn)量不好。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進乙醇`水體系的精餾設備是非常重要的。二．設計方案簡介操作壓力：本設計選擇常壓，常壓操作對設備要求低，操作費用低，適用于乙醇和水這類非熱敏沸點在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離。 進料熱狀況的選擇分析該塔的進料狀況選為泡點進料，因為泡點進料時的操作比較容易控制，且不受季節(jié)氣溫的影響；此外，泡點進料時精餾段和提餾段的塔徑相同，設計和制造時比較方便。塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時的相對揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點是：可利用壓力較低的蒸汽加熱，塔釜只須安裝鼓泡管，一般可節(jié)省設備費用和操作費用。影響精餾操作費用的主要因素是塔內(nèi)蒸氣量V。對于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量D一定時，V的大小取決于回流比。實際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。由于回流比的大小不僅影響到所需理論板數(shù)，還影響到加熱蒸汽和冷卻水的消耗量，以及塔板、塔徑、蒸餾釜和冷凝器的結構尺寸的選擇，因此，適宜回流比的選擇是一個很重要的問題。適宜回流比應通過經(jīng)濟核算決定，即操作費用和設備折舊費之和為最低時的回流比為適宜回流比。但作為課程設計，要進行這種核算是困難的，通常根據(jù)下面3種方法之一來確定回流比。⑴ 根據(jù)本設計的具體情況，參考生產(chǎn)上較可靠的回流比的經(jīng)驗數(shù)據(jù)選定；⑵ 先求出最小回流比Rmin，∽2倍，即R＝（∽2）Rmin； 產(chǎn)品純度或回收率產(chǎn)品純度通常是根據(jù)客戶的要求決定的。若客戶對精餾塔頂和塔底產(chǎn)品的純度都有要求，則產(chǎn)品的回收率也已確定；若用戶僅指定其中一種產(chǎn)品的純度，則可根據(jù)經(jīng)濟分析決定產(chǎn)品的回收率。提高產(chǎn)品的純度意味著提高產(chǎn)品的回收率，可獲得一定的經(jīng)濟效益。但是產(chǎn)品純度的提高或者是通過增加塔板數(shù)或者是增加回流比來達到的，這意味著設備費用或操作費用的增加，因此只能通過經(jīng)濟分析來決定產(chǎn)品的純度或回收率。本設計中純度已經(jīng)給定，故設計時不需要再考慮。 方案的確定本設計任務為分離乙醇—水混合物，對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。為保持塔的操作穩(wěn)定性，采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。該物系屬于恒沸物系，故不能用一般的蒸餾方法分離，可采用低壓普通蒸餾的方法。操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用直接接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。蒸餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質將余熱帶走。在此過程中，熱能利用率很低，為此在確定裝置流程時用考慮余熱的利用塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器—全凝器兩種不同的設置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準確地控制回流比另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入原料外也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。三．塔的工藝計算 精餾塔的物料衡算3． 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 乙醇的摩爾品質 = kg/kmol 水的摩爾品質 = kg/kmol == ====. 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質量 =+（）= kg/kmol =+()= kg/kmol =+()= kg/kmol 物料衡算塔頂產(chǎn)品量： F== kmol/h總物料衡算： = D+W乙醇物料衡算：=+聯(lián)立解得： D= kmol/h W= kmol/h摩爾流量kmol/h摩爾組成%平均分子量g/mol原料F 乙醇14．4水 釜液W 乙醇77．9水 餾出液D 乙醇水 物料衡算匯總如下表：
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