乙醇精餾塔設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-wenkub
2023-07-08 16:20:26 本頁面
【正文】 valve column design theory to design the float valve column by load performance diagrams for verification. In addition, the design follows the economy, resource utilization, environmental protection principles, strictly control industrial waste emissions, the full use of waste heat, reduce energy consumption and improve the feasibility of the process.Keywords: Ethanol distillation， Valve column， Design39目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 1 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 1 物理性質(zhì) 1 化學(xué)性質(zhì) 2 乙醇的用途 2第二章 工藝流程的選擇和確定 3 粗乙醇的精餾 3 精餾原理 3 精餾工藝和精餾塔的選擇 3 乙醇精餾流程 5第三章 物料和能量衡算 7 物料衡算 7 粗乙醇精餾的物料平衡計(jì)算 7 主塔的物料平衡計(jì)算 8 主精餾塔能量衡算 9 帶入熱量計(jì)算 9 帶出熱量計(jì)算 10 冷卻水用量計(jì)算 10第四章 精餾塔的設(shè)計(jì) 11 主精餾塔的設(shè)計(jì) 11 精餾塔全塔物料衡算及塔板數(shù)的確定 11 求最小回流比及操作回流比 12 氣液相負(fù)荷 12 求操作線方程 12 圖解法求理論板 13 塔板、氣液平衡相圖 13 板效率及實(shí)際塔板數(shù) 14 操作條件 14 操作壓力 14 混合液氣相密度 15 混合液液相密度 16 表面張力 16 氣液相流量換算 19第五章 塔徑及塔的校核 21 塔徑的計(jì)算 21 溢流裝置 23 堰長 23 出口堰高 23 弓形降液管的寬度和橫截面積 23 降液管底隙高度 24 塔板布置 24 浮閥數(shù)目與排列 24 氣相通過浮閥塔板的壓降 26 淹塔 27 塔板負(fù)荷性能圖 28 霧沫夾帶線 28 液泛線 29 液相負(fù)荷上限線 30 漏液線 30 液相負(fù)荷下限線 31第六章 塔附件設(shè)計(jì) 34 接管設(shè)計(jì) 34 壁厚 35 封頭 35 裙座 35 塔高的計(jì)算 35 塔的頂部空間高度 35 塔的底部空間高度 36 塔立體高度 36第七章 總結(jié) 37致 謝 38參考文獻(xiàn) 39第一章 緒 論 設(shè)計(jì)的目的和意義由于我國石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問題，尋求替代能源已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著乙醇工業(yè)的迅速成熟，各種制乙醇的方法相繼產(chǎn)生。由于乙醇與水混合物的特殊性，即相對揮發(fā)度的不同且在一定濃度時(shí)生成共沸物，精餾操作一直是乙醇生產(chǎn)不可缺少的工序。乙醇作為石油的補(bǔ)充已成為現(xiàn)實(shí)，發(fā)展乙醇工業(yè)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。作為替代燃料，近幾年，汽車工業(yè)在我國獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來能源供應(yīng)問題。通過完成設(shè)計(jì)，可以知道乙醇的用途；基本掌握煤制乙醇的生產(chǎn)工藝；了解國內(nèi)外乙醇工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及乙醇工業(yè)的發(fā)展趨勢。分子中的羥基可以形成氫鍵，因此乙醇黏度很大，也不及相近相對分子質(zhì)量的有機(jī)化合物極性大。乙醇的酸性很弱，但是電離平衡的存在足以使它與重水之間的同位素交換迅速進(jìn)行。（1）乙醇可以與金屬鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，但不如水與金屬鈉反應(yīng)劇烈。但是研究表明，乙醇不能殺死細(xì)菌芽孢，也不能殺死肝炎病毒（如：乙肝病毒）。它可以改善油品的性能和質(zhì)量，降低一氧化碳、碳?xì)浠衔锏戎饕廴疚锱欧?。乙醇的純度直接影響下游產(chǎn)品的質(zhì)量、消耗、安全生產(chǎn)及生產(chǎn)過程中所用的催化劑的壽命，所以粗乙醇必須提純。若將氣相混合蒸汽再部分冷凝下來，將冷凝液再加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離，則所得氣相冷凝液中的低沸點(diǎn)組分又高于原氣相冷凝液。三塔精餾工藝技術(shù)是為減少產(chǎn)物在精餾中的損耗和提高熱利用率，而開發(fā)的一種先進(jìn)、高效和能耗較低的工藝流程。經(jīng)粗乙醇預(yù)熱器加熱到45℃后進(jìn)入預(yù)精餾塔。隨著生產(chǎn)的強(qiáng)化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的乙醇含量也大大超過了工藝指標(biāo)。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)采出精乙醇，常壓塔的再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了2臺(tái)主精餾塔(其中1臺(tái)是加壓塔)和1臺(tái)常壓塔，較雙塔流程多1臺(tái)加壓塔。（3）產(chǎn)品質(zhì)量。（5）操作方面。通過上述比較可知，三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高出20%到30%。乙醇混合液首先通過蒸發(fā)得到一定濃度的乙醇溶液，再通過精餾系統(tǒng)達(dá)到乙醇的共沸濃度，最后通過分子篩脫水得到無水乙醇。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下：（1）泡罩塔 泡罩塔十多層板式塔，每層塔板上裝有一個(gè)活多個(gè)炮罩。該類型塔板效率高，單位面積生產(chǎn)能力大，造價(jià)較低。該塔生產(chǎn)能力大，壓降小，分離效果好，結(jié)果簡單，維修量極小，相對投資較小，是目前使用較多的塔型之一。綜合比較上面四種塔，可以知道浮閥塔和新型垂直篩板塔性質(zhì)更加優(yōu)越，同時(shí)浮閥塔技術(shù)更成熟，操作簡單，而且維修費(fèi)用較低，所以設(shè)計(jì)選用了浮閥塔。經(jīng)粗乙醇預(yù)熱器加熱到45℃后進(jìn)入預(yù)精餾塔。經(jīng)精餾乙醇冷卻器冷卻至常溫后，通過分子篩脫水得到無水乙醇。軟水加入量為粗乙醇的20%計(jì)，則需補(bǔ)加軟水：%－(1－8%)=據(jù)以上計(jì)算列表32：表32 預(yù)塔進(jìn)料及組成Table 32 Pretower feeding and position物料量：kg/hCH5OHH2ONaOHCH3CHOC4H9OH合計(jì)粗乙醇2500010652堿液軟水合計(jì)25000(2) 出料 。帶入熱量見表36：Q入=Q進(jìn)料+Q回流液+Q加熱= 4993800++1942102 +Q加熱= 12913417+ Q加熱表36 主塔入熱Table 36 the heat bring into the main column 物 料進(jìn) 料回流液加熱蒸汽組分乙醇水+堿乙醇流量：kg/h25000溫度：℃40比熱：kJ/kg℃熱量:kg/h49938001942102Q加熱 帶出熱量計(jì)算所以Q出＝ 25834230＋＋30750＋＋5%Q入 = +5%Q入帶出熱量見表37：表37 主塔物料帶出熱量Table 37 Pylons materials bring out the heat物料精乙醇回流液殘液熱損失組分乙醇乙醇乙醇水+堿流量：kg/h24875125溫度：℃100100比熱：kJ/kg℃潛熱：kJ/kg熱量:kg/h25834230307505%Q入因?yàn)椋篞出＝Q入所以：Q入= Q出= 所以：Q = －12913417 = kJ/kg所以：需蒸汽G3蒸汽=247。簡
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