乙醇的精馏设计.docx
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乙醇的精馏设计.docx
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乙醇的精馏设计
酒泉职业技术学院
毕业设计(论文)
09 级 应用化工生产技术 专业
题 目:
乙醇的精馏设计
毕业时间:
2012年6月
学生姓名:
欧永财
指导教师:
朱淑艳
班 级:
09应化(3)班
2011年4月24日
酒泉职业技术学院 2012 届应化专业
毕业论文(设计)成绩评定表
姓名
欧永财
班级
应化(3)班
专业
应用化工技术
指导教师第一次指导意见
指导教师第二次指导意见
指导教师第三次指导意见
指导教师评语及评分
成绩:
签字(盖章)年月日
答辩小组评价意见及评分
成绩:
签字(盖章)年月日
教学系毕业实践环节指导小组意见
签字(盖章)年月日
学院毕业实践环节指导委员会审核意见
签字(盖章)年月日
说明:
1、以上各栏必须按要求逐项填写。
2、此表附于毕业论文(设计)封面后
摘要
本设计采用筛板精馏塔分离乙醇水溶液,设计中采用泡点进料,其精馏是利用多次部分汽化和多次部分冷凝分离液体混合物的过程,在工业生产中,要求将大量混合液进行较为彻底分离,须采用连续精馏,塔釜采用蒸汽加热,塔底产品冷却后送到储存器。
本设计中,塔釜残液为高温液体,可利用此高温液体来预热原料液,此工艺高效、安全、可靠,本设计对精馏塔的一些主要设计参数进行了演算。
关键词:
乙醇,泡点进料,筛板,精馏
前言 5
一、设计说明书 6
(一)、设计项目背景:
6
1、乙醇的理化性质 6
2、乙醇的用途 7
3.乙醇的制备方法 8
(二)、生产工艺流程:
9
1、流程说明:
9
2、流程图:
10
(四)、物料衡算结果 11
(五)、能量衡算结果 11
(六)、设备选型 11
一、计算说明书 13
(一)、物料衡算 13
1、每小时生产能力的计算。
13
2.生产工艺流程示意图:
13
3、各塔物料衡算 14
(二)、能量衡算 15
1.、冷凝器1 15
2.、冷凝器2 16
(三)、设备选型(冷凝器2的选型计算) 16
1、水的定性温度 16
2、按热面积设定 16
3、传热系数 17
致 谢 20
参考文献 21
前言
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入,与下降液体进行逆流接触,两相接触中,下降液体中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移,蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液体中转移,蒸气愈接近塔顶,其易挥发组分浓度愈高,而下降液体愈接近塔底,其难挥发组分则愈富集,达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸气进入冷凝器,冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中,其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体,其中的一部分送入再沸器,热蒸发后,蒸气返回塔中,另一部分液体作为釜残液取出。
精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点(或沸点)的不同,控制塔各节的不同温度,达到分离提纯的目的。
化工生产常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏操作在化工、石油化工、轻工业等工业生产中占有重要的地位。
为此,掌握汽液相平衡关系,熟悉各种塔型的操作特性,对选择设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度,要用连续精馏的方法,因为乙醇和水的挥发度相差不大。
精馏是多数分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。
化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的,塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。
为实现精馏分离操作,除精馏塔外,还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。
可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备,才能实现整个操作。
一、设计说明书
设计项目:
乙醇水溶液的精馏分离
产品名称:
工业乙醇
产品规格:
纯度95%
(一)、设计项目背景:
1、乙醇的理化性质
乙醇的物理性质:
乙醇分子由烃基(—C2H5)和官能团羟基(—0H)两部分构成,其物理性质〔熔沸点、溶解性)与此有关。
乙醇是无色、透明、有香味、易挥发的液体,熔点-117.3℃,沸点78.5℃,比相应的乙烷、乙烯、乙炔高得多,其主要原因是分子中存在极性官能团羟基(—OH)。
密度0.7893g/cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。
乙醇的化学性质
(1)氧化反应
(二)取代反应
(三)脱水反应
乙醇的脱水反应随反应条件不同,脱水的方式不同,产物也不同。
因此我们可以根据物质的化学性质,按照实际需要,控制条件,使化学反应朝着我们需要的方向进行。
2、乙醇的用途
(1)不同浓度的消毒剂
(2)饮料
(3)基本有机化工原料
(4)汽车燃料
此外乙醇还做:
稀释剂、有机溶剂、涂料溶剂等几大方面,其中用量最大的是消毒剂。
3.乙醇的制备方法
(1)水合法
以乙烯和水为原料,通过加成反应制取。
直接水合法即乙烯直接与水反应生成乙醇,反应一步完成,由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得。
本法流程简单、腐蚀性小,不需特殊钢材,副产乙醚量少,但要求乙烯纯度高,耗电量大。
乙烯水合法,制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物,即浓度为95%的工业乙醇。
为获得无水乙醇,可用下列方法进一步脱水:
(1)用生石灰处理工业乙醇,使水转变成氢氧化钙,然后蒸出乙醇,再用金属钠干燥,这是最老的方法。
(2)共沸精馏脱水是目前工业上常用的方法。
(3)用离子交换剂或分子筛脱水,然后再精馏。
(二)、生产工艺流程:
1、流程说明:
原料经换热器3由27℃加热到77℃,然后进入精馏塔Ⅰ;从精馏塔Ⅰ顶得到浓度为60%(wt%)的乙醇溶液;塔底液不含乙醇,釜液温度99℃,经换热器3用来加热进料;浓度为60%的乙醇溶液在加热气化(泡点80℃)后进入精馏塔Ⅱ,进一步分离为95%的工业乙醇和水。
塔底加热介质均为饱和水蒸汽。
两个塔均以3:
1的回流比操作,回流液温均为泡点(塔Ⅰ为80℃,塔Ⅱ为78℃)。
塔顶冷凝器和热交换器2的冷却水进口温度为27℃,出口水温为50℃。
2、流程图:
(三)、生产规模:
年生产能力:
5000吨/年。
年连续生产工作日:
328天/年。
连续生产每小时产量:
635.16千克/小时
二、计算说明书
(一)、物料衡算
1、每小时生产能力的计算。
(1)、根据设计任务,乙醇的年生产能力为5000吨/年
(2)、全年365日,除去机械维修等,实际连续工作日为328天。
(3)、每昼夜24小时连续生产,则每小时生产能力为:
q产量
2.生产工艺流程示意图:
3、各塔物料衡算
精馏塔I的进料液的量为qF,1,进料时含10%乙醇的组成为xF,1,而精馏塔I回流液的量为L1,馏出液的量为D1,馏出液含60%乙醇的组成为xD,1,塔底流出液的量为qW,1;进入精馏塔II的进料量为qF,2,而精馏塔II回流液的量为L2,馏出液的量为D2,馏出液含95%乙醇的组成为xD,2,塔底流出液的量为qW,2
己知:
xF,1=0.10,xF,2=xD,1=0.60,xD,2=0.95,R=3:
1,t1=27℃,t2=50℃,
qD,2
根据物料守衡,得
精馏塔Ⅱ qF,2xF,2=D2xD,2
qF,2=D2+qW,2
L2=R×D2
代入数据:
qF,2×60%=635.16×95%
qF,2=635.16kg/h+qW,2
L2=3×635.16kg/h
得:
qF,2=1005.67kg/h=1.006t/h
qW,2=370.51kg/h=0.371t/h
L2=1905.48kg/h=1.905t/h
精馏塔Ⅰ:
qF,1xF,1=D1xD,1 D1=qF,2
qF,1=D1+qW,1 xD,1=xF,2
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- 关 键 词:
- 乙醇 精馏 设计