化工課程設(shè)計(jì)--異丙醇-水萃取精餾分離-文庫吧資料
2025-01-22 10:56本頁面
【正文】 =32mm 筒體與封頭 筒體精餾塔可視為內(nèi)壓力容器，其各種參數(shù)如下：設(shè)計(jì)壓力：該精餾塔在常壓下操作，設(shè)計(jì)溫度：該精餾塔采用加熱介質(zhì)為蒸汽，設(shè)計(jì)溫度取180℃許用應(yīng)力：該精餾塔采用鋼板卷焊而成，材料選用,查得焊縫系數(shù)：本設(shè)計(jì)采用全焊透對接焊，對焊縫作局部無損焊接，則則計(jì)算壁厚： 取腐蝕余量C2=2mm,+2==計(jì)算厚度： 圓整取厚度為6mm。由圖可讀得：所以，項(xiàng)目數(shù)值與說明備注塔徑板間距塔板型式單溢流弓形降液管分塊式塔板溢流堰長度溢流堰高度板上液層高度降液管底隙高度浮閥數(shù)個(gè)73等腰三角形叉排閥孔氣速 閥孔動能因數(shù)10孔心距同一橫排的孔心距排間距相臨二橫排的中心線距離液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間降液管內(nèi)的清液高度泛點(diǎn)率，%氣相負(fù)荷上限霧沫夾帶控制氣相負(fù)荷下限漏夜控制開孔率，%操作彈性6. 塔附件設(shè)計(jì) 接管 進(jìn)料管進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷，可知操作點(diǎn)P(,)在正常的操作范圍內(nèi)。 霧沫夾帶由Aspen Plus模擬結(jié)果得：Flooding factor 由此計(jì)算得F=60% 滿足要求。=80mm 以等腰三角形叉排方式作圖，排得N=73 校核氣體通過閥孔時(shí)的實(shí)際速度：實(shí)際動能因數(shù)： (在912之間)開孔率：開孔率在10%14%之間，滿足要求。.單溢流塔板鼓泡面積為：由于采用分塊式塔板，故采用等腰三角形叉排。選用凹形受液盤，深度 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列本次設(shè)計(jì)采用浮閥式塔板，選用V4型閥，孔徑為39mm。/h近似取E=1，則堰高 弓形降液管寬度和弓形截面積由故 依式驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間故降液管設(shè)計(jì)合理。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。 溢流裝置的確定選用單溢流、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。4. 塔板的工藝設(shè)計(jì) 精餾塔的全塔物料和能量衡算由Aspen Plus模擬結(jié)果得整個(gè)流程進(jìn)出與出口的物料數(shù)值：Mass Flow kg/hr H2O C3H8O01 C5H9N01 152000052008125002407520001+82470000182471+8247Enthalpy Gcal/hr 0 由此可以看出整個(gè)系統(tǒng)物料和能量守恒。對于處理流量1250kg除第1塊塔板外，萃取劑進(jìn)料在第3,4塊塔板時(shí)，塔頂中異丙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷最低，因此，選擇第3塊塔板為萃取劑進(jìn)料板。改變萃取劑的進(jìn)料位置，模擬不同位置進(jìn)萃取劑對分離效果和熱負(fù)荷的影響，結(jié)果見圖4。因此，選擇原料最佳進(jìn)料板為第13塊板。圖1 原料進(jìn)料位置對分離效果的影響圖2 原料進(jìn)料位置對熱負(fù)荷的影響由圖2可見，進(jìn)料位置在1216塊板時(shí)分離效果較好，而再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷(冷凝器的熱負(fù)荷取絕對值)較低。 原料進(jìn)料位置的影響 在相同條件下，原料進(jìn)料位置的不同將對分離效果產(chǎn)生影響，不同的精餾效果導(dǎo)致塔底和塔頂組成產(chǎn)生改變，進(jìn)而影響再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷，因此，存在最佳進(jìn)料位置。 在Variable Definition 對話框中定義F變量。 靈敏度分析與參數(shù)優(yōu)化靈敏度分析步驟： 由左側(cè)數(shù)據(jù)瀏覽窗口選擇Model Analysis Tools | Sensitivity,進(jìn)入Object manager 頁面，點(diǎn)擊New，出現(xiàn)Create new ID對話框，點(diǎn)擊OK。 在N甲酰嗎啉萃取劑作用下，異丙醇一水共沸體系被破壞，塔頂餾出液中異丙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到較好的分離效果。在初設(shè)操作參數(shù)下進(jìn)行模擬計(jì)算，考察以N甲酰嗎啉做萃取劑時(shí)的分離效果。 模擬計(jì)算 原料進(jìn)料為異丙醇一水共沸體系，流量1250kg/h，組成為87．4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的異丙醇和12．6％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水，萃取劑為N甲酰嗎啉，兩股進(jìn)料的溫度均為80℃，操作壓力為常壓。由于本計(jì)算體系中的異丙醇、N甲酰嗎啉等均是極性化合物，故選用UNIFAC活度系數(shù)模型。對氣、液兩相存在強(qiáng)非理想物系和理想物系都有良好的模擬效果，模擬數(shù)據(jù)具有可指導(dǎo)性。 模型建立 RadFrac是一個(gè)嚴(yán)格模型，可用于模擬所有類型的多級氣、液分離操作，如普通精餾、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取、萃取蒸餾和共沸蒸餾等。對異丙醇一水共沸體系的萃取精餾過程進(jìn)行模擬與優(yōu)化。綜合考慮以上因素本設(shè)計(jì)采用常壓精餾。因此如果在常壓下操作時(shí)，塔頂蒸汽可以用普通冷卻水進(jìn)行冷卻，一般不采用加壓操作。 操作壓力的確定塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。 加熱方式加熱方式可分為：直接蒸汽加熱和間接蒸汽加熱。 進(jìn)料狀況本精餾塔選擇共沸組成進(jìn)料. 塔頂冷凝方式本精餾塔選擇全凝器，用水冷凝。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用浮閥塔。 4．氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮
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