5萬噸年乙醇水精餾塔設計方案(已修改)
2025-05-26 23:30 本頁面
【正文】 5萬噸/年乙醇水精餾塔設計方案 設計概述乙醇在工業(yè)、醫(yī)藥、民用等方面，都有很廣泛的應用，是一種很重要的原料。在很多地方，要求乙醇有不同的濃度，有時要求純度很高，甚至是無水乙醇，這是很有困難的，因為乙醇極具揮發(fā)性。所以，得到高純度的乙醇很有必要。要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因為乙醇和水的揮發(fā)度相差不大。精餾是多次分離過程，即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進行，塔內(nèi)裝有若干層塔板。為實現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液?？芍?，單有精餾塔還不能完成精餾操作，還必須有塔底再沸器和塔頂回流裝置，有時還要配原料液預熱器，回流液泵等附屬設備，才能實現(xiàn)整個操作。 塔設備的應用、分類及其特點塔設備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設備之一。它可使氣液或液液兩相間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O備中完成常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。在化工、石油化工、煉油廠中，塔設備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境保護等各個方面都有重大影響。塔設備的設計和研究受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。塔設備經(jīng)過長期的發(fā)展，形成了形式繁多的結(jié)構，以滿足各方面的特殊需要，為研究和比較的方便，人們從不同的角度對塔設備進行分類，按操作壓力分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應塔和干燥塔。長期以來，人們最常用的分類按塔的內(nèi)件結(jié)構分為板式塔、填料塔兩大類。板式塔是分級接觸型氣液傳質(zhì)設備，種類繁多，根據(jù)目前國內(nèi)外的現(xiàn)狀，主要的塔型是浮閥塔、篩板塔和泡罩塔。 泡罩塔泡罩塔是歷史悠久的板式塔，長期以來，在蒸餾、吸收等單元操作使用的設備中曾占有主要的地位，泡罩塔具有以下優(yōu)點：（1）操作彈性大（2）無泄漏、液氣比范圍大（3）不易堵塞，能適應多種介質(zhì)泡罩塔的不足之處在于結(jié)構復雜、造價高、安裝維修不方便以及氣相壓力降較大。 篩板塔篩板塔也是很早就出現(xiàn)的板式塔，20世紀50年代起對篩板塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，形成了較完善的設計方法，與泡罩塔相比，具有以下的優(yōu)點：（1）生產(chǎn)能力大（提高20％－40％）（2）塔板效率高（提高10％－15％）（3）壓力降低（降低30％－50％），而且結(jié)構簡單，塔盤造價減少40％左右，安裝維修都比較容易 浮閥塔20世紀50年代起，浮閥塔板已大量的用于工業(yè)生產(chǎn)，以完成加壓、常壓、減壓下的蒸餾、脫吸等傳質(zhì)過程。浮閥塔之所以廣泛的應用，是由于它具有以下優(yōu)點：（1）處理能力大（2）操作彈性大（3）塔板效率高（4）壓力降小其缺點是閥孔易磨損，閥片易脫落。2 設計方案的確定及流程說明 塔型選擇根據(jù)生產(chǎn)任務，若按年工作日330天，每天開動設備24小時計算，產(chǎn)品流量為5萬噸/年，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。 操作流程本次設計為常壓操作，乙醇水溶液經(jīng)預熱至泡點后，用泵送入精餾塔。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝后，部分回流，其余作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至貯槽。為降低費用，塔釜采用直接蒸汽供熱，不設再沸器，采用鼓泡管，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。流程如附錄B所示。精餾裝置有精餾塔、原料預熱器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器、貯槽等設備。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分汽化與部分冷凝進行精餾分離，由冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。乙醇水混合液原料經(jīng)預熱器加熱到泡點溫度后送入精餾塔進料板，在進料板上與自塔上部下降的的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進行熱和質(zhì)的傳遞過程。433 精餾塔的工藝設計 全塔物料衡算 進料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率乙醇的摩爾質(zhì)量 水的摩爾質(zhì)量 進料液流量 進料組成 (質(zhì)量分率)塔頂組成 (質(zhì)量分率)塔底組成 (質(zhì)量分率) 進料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 物料衡算年實際生產(chǎn)天數(shù)為330天，每天工作24小時，則: (31) (32)聯(lián)立兩式，得塔頂產(chǎn)品流量：塔底殘液流量： 常壓下乙醇水氣、液平衡組成與溫度關系表31 常壓下乙醇水的氣、液平衡組成液相中乙醇的摩爾分數(shù)/x氣相中乙醇的摩爾分數(shù)/y溫度t/℃001001789 溫度
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