化工課程設(shè)計--異丙醇-水萃取精餾分離-在線瀏覽
2025-03-05 10:56本頁面
【正文】 技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來綜合考慮，一般有下列原則：1. 壓力增加可提高塔的處理能力，但會增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。2. 考慮利用較高溫度的蒸汽冷凝熱，或可利用較低品位的冷源使蒸氣冷凝，且壓力提高后不致引起操作上的其他問題和設(shè)備費(fèi)用的增加，可以使用加壓操作。3. Aspen Plus化工流程模擬用Aspen Plus化工流程模擬軟件，根據(jù)萃取精餾分離共沸物的適宜溶劑的要求和文獻(xiàn)報道，選擇N甲酰嗎啉作為萃取劑，對異丙醇一水共沸體系的萃取精餾過程進(jìn)行模擬，并系統(tǒng)討論了各操作參數(shù)對分離效果的影響，得到最優(yōu)工藝參數(shù)。以N甲酰嗎啉為萃取劑，基于UNIFAC模 型，使用Aspen Plus化工模擬軟件中的RadFrac模塊進(jìn)行萃取精餾模擬，并利用靈敏度分析模塊對各工藝參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析與優(yōu)化。適用體系包括氣、液兩相傳質(zhì)體系，氣、液、液三相傳質(zhì)體系，窄沸程和寬沸程傳質(zhì)體系等。 使用Aspen Plus模擬軟件進(jìn)行模擬計算時，要尤其注意熱力學(xué)模型的選擇，其正確與否直接影響計算的物理性能的準(zhǔn)確程度，并影響計算結(jié)果的精確度。 工藝流程流程：原料從8號流股加入，經(jīng)換熱器B3預(yù)熱后流入萃取精餾塔B1，萃取劑從1號流股進(jìn)入萃取精餾塔B1，在塔內(nèi)萃取精餾后，異丙醇從塔頂經(jīng)2號流股采出，N甲酰嗎啉和水從塔釜經(jīng)3號流股流入精餾塔B2進(jìn)行分離，水從塔頂經(jīng)4號流股采出，N甲酰嗎啉從塔釜經(jīng)5號流股流入換熱器B3對原料進(jìn)行預(yù)熱，之后從6號流股流出，進(jìn)入換熱器B4換熱降溫至79℃后流入1號流股，對萃取劑進(jìn)行循環(huán)利用。萃取精餾塔共有25塊板(包括塔頂冷凝器和塔底再沸器)，原料從第13塊板進(jìn)料，萃取劑從第3塊板進(jìn)料。然后通過 Aspen Plus模擬軟件中的“Sensitivity”模塊，研究原料進(jìn)料位置、萃取劑進(jìn)料位置、回流比以及萃取劑和原料進(jìn)料比對塔的分離效果及塔的熱負(fù)荷的影響，進(jìn)而尋找最佳操作條件。初設(shè)參數(shù)可以用于萃取精餾系統(tǒng)下一步操作參數(shù)優(yōu)化工作。在Model Analysis Tools | Sensitivity | S1| Input| Define 頁面，點(diǎn)擊New，出現(xiàn)Create new variable對話框，輸入變量名F , 點(diǎn)擊OK 。 進(jìn)入Model Analysis Tools | Sensitivity | S1| Input| Vary 頁面，定義操縱變量。改變原料異丙醇一水共沸體系的進(jìn)料位置，考察原料進(jìn)料位置對分離效果和熱負(fù)荷的影響，模擬結(jié)果如圖2。進(jìn)料在第13塊板時達(dá)到最佳效果。 萃取劑進(jìn)料位置的影響 萃取劑的進(jìn)料位置也影響精餾分離效果和熱負(fù)荷。圖3 萃取劑進(jìn)料位置對分離效果的影響圖4萃取劑進(jìn)料位置對熱負(fù)荷的影響由圖4可以看出，萃取劑在第一塊塔板進(jìn)料時，雖然再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷(冷凝器的熱負(fù)荷取絕對值)最低，分離效果太差，因此，不予考慮。 在達(dá)到分離目標(biāo)時采用25或26塊板已影響不大，故采用25塊板適宜，溶劑量只要大于5000kg即可，取5200kg是適合的. 綜上所述，以N甲酰嗎啉做萃取劑分離異丙醇一水共沸體系是可行的。h 的異丙醇一水共沸溶液，精餾塔具有25塊塔板時，原料進(jìn)料位置在第13塊塔板，萃取液進(jìn)料位置在第3塊塔板，摩爾回流比為3，萃取劑與原料的進(jìn)料比為4：1，萃取精餾塔的分離效果和熱負(fù)荷達(dá)到最優(yōu)。 實(shí)際塔板數(shù)計算由Aspen Plus模擬得出符合生產(chǎn)要求時，塔徑為1m，理論板數(shù)為25塊，取全塔效率為40%，所以實(shí)際塔板數(shù)為63. 塔徑計算，理論板數(shù)為25塊，全塔效率為40%，由Aspen 。單溢流又稱直徑流，液體自液盤橫向流過塔板至溢流堰，流體流徑較大，塔板效率高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。 溢流堰長單溢流=()D 則== 溢流堰高度由，選用平直堰，堰上液層高度由Aspen 179。 降液管底隙高度取 故降液管底隙高度設(shè)計合理。 浮閥數(shù)目浮閥數(shù)目氣體通過閥孔時的速度取動能因數(shù)F=10，那么，因此 排列為保證塔板的強(qiáng)度，需留有一定的邊緣區(qū)和安定區(qū)，在邊緣區(qū)內(nèi)不設(shè)置浮閥。若同一橫排的閥孔中心距，那么相鄰兩排間的閥孔中心距為：m按照，t180。5. 塔板的流體力學(xué)計算由Aspen Plus模擬結(jié)果得每次板壓降：Pressure dropbar 液泛Downer backupmeter 由此計算得 符合防止淹塔的要求。 塔的負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線取泛點(diǎn)率為60%代入泛點(diǎn)率計算式，有：整理可得霧沫夾帶上限方程為： 液泛線液泛線方程為
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