畢業(yè)設(shè)計年產(chǎn)48000噸乙醇~水精餾裝置設(shè)計報告(編輯修改稿)
2025-06-23 03:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3。 23 液泛線 23 液體負荷上限線 24 漏液線 24 液相負荷下限線 24 操作性能負荷圖 25 8. 各接管尺寸的確定 26 進料管 26 釜殘液出料管 27 回流液管 27 塔頂上升蒸汽管 28 水蒸汽進口管 28 4 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(yīng)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，且已在鄭州、濟南等地的公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。山東業(yè)已推出了推廣燃料乙醇的法規(guī)。 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(shè)備是非常重要的。 塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計流程和應(yīng)注意的事項是非常必要的。 設(shè)計依據(jù) 本設(shè)計依據(jù)于教科書的設(shè)計實例，對所提出的題目進行分析并做出理論計算。 技術(shù)來源 目前，精餾塔的設(shè)計方法以嚴格計算為主，也有一些簡化的模型，但是嚴格計算法對于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計算也采用嚴格計算法。 5 設(shè)計任務(wù)及要求 原料：乙 醇 ~水溶液，年產(chǎn)量 48000 噸 乙醇含量： 35%(質(zhì)量分數(shù) )，原料液溫度： 45℃ 設(shè)計要求：塔頂?shù)囊掖己坎恍∮?90%(質(zhì)量分數(shù) ) 塔底的乙醇含量不大于 %(質(zhì)量分數(shù) ) 表 1 乙醇 ~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù) 液相中乙醇的含量 (摩爾分數(shù) ) 汽相中乙醇的含量 (摩爾分數(shù) ) 液相中乙醇的含量 (摩爾分數(shù) ) 汽相中乙醇的含量 (摩爾分數(shù) ) 6 二：計算過程 1. 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 小時計算，產(chǎn)品流量為 6667 /kg h ，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，選用浮閥塔。 2. 操作條件的確定 操作壓力 由于乙醇 ~水體系對溫度的依賴性不強，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費用，操作壓力選為常壓 其中塔頂壓力為 10 Pa? 塔底壓力 5[ 25 10 ( 265 ~ 530 ) ]N P a?? 進料狀態(tài) 雖然進料方式有多種，但是飽和液體進料時進料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計中采取飽和液體進料 加熱方式 7 精餾塔的設(shè)計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于乙醇 ~水體系中，乙醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，故可采用直接水蒸氣加熱，這時只需在塔底安裝一個鼓泡管，于是可省去一個再沸器，并且可以利用 壓力較底的蒸汽進行加熱，無論是設(shè)備費用還是操作費用都可以降低。 熱能利用 精餾過程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此熱效率較低，通常進入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。為此，我們擬采用塔釜殘液對原料液進行加熱。 3. 有關(guān)的工藝計算 由于精餾過程的計算均以摩爾分數(shù)為準，需先把設(shè)計要求中的質(zhì)量分數(shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分數(shù)。 原料液的摩爾組成： 323 2 23 5 / 4 6 0 . 1 7 4 03 5 / 4 6 6 5 / 1 8C H C H O HfC H C H O H H Onx nn? ? ??? 同理可求得： 790 , 002DWxx?? 原料液的平均摩爾質(zhì)量： 3 2 2( 1 ) 0. 17 4 46 0. 82 6) 18 22 .3 /f f CH CH O H f H OM x M x M k g k m ol? ? ? ? ? ? ? ? 同理可求得： / , /DWM k g k m ol M k g k m ol?? 45℃ 下，原料液中2 3 23397 1. 1 / , 73 5 /H O CH CH O Hk g m k g m?? 8 由此可查得原料液，塔頂和塔底混合物的沸點，以上計算結(jié)果見表2。 表 2 原料液、餾出液與釜殘液的流量與溫度 名稱 原料液 餾出液 釜殘液 /%fx 35 90 fx (摩爾分數(shù) ) 摩爾質(zhì)量 /kg kmol 沸點溫度 t /℃ 最小回流比 及操作回流比的確定 由于是泡點進料， ?? ，過點 (,)e 做直線? 交平衡線于點 d ，由點 d 可讀得 ? ，因此： m i n ( 1 ) 0 . 7 7 9 0 . 5 1 6 0 . 7 6 90 . 5 1 6 0 . 1 7 4dqqqxyR yx? ?? ? ??? 又過點 (,)a 作平衡線的切線，切點為 g ，讀得其坐標為39。 , 39。 ??，因此： m i n ( 2 )39。 0 . 7 7 9 0 . 6 7 8 0 . 7 8 939。 39。 0 . 6 7 8 0 . 5 5DqqqxyR yx? ?? ? ??? 所以， m in m in( 2 ) ?? 可取操作回流比 m in1( / )R R R?? 9 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜殘液量及加熱蒸汽量的計算 以年工作日為 300 天，每天開車 24 小時計，進料量為： 34 8 0 0 0 1 0 2 9 9 /3 0 0 2 4 2 2
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