乙酸乙酯乙酸丁酯精馏设计说明书1文档格式.docx
- 文档编号:13717923
- 上传时间:2022-10-13
- 格式:DOCX
- 页数:46
- 大小:955.13KB
乙酸乙酯乙酸丁酯精馏设计说明书1文档格式.docx
《乙酸乙酯乙酸丁酯精馏设计说明书1文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《乙酸乙酯乙酸丁酯精馏设计说明书1文档格式.docx(46页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.1工艺说明
从乙酸乙酯—乙酸丁酯的核心生产装置——精馏装置着手,进行分析。
工艺如图所示。
原料经离心泵送入换热器,经釜液余热预热后进入精馏塔,精馏塔釜设置再沸器,最后乙酸乙酯从塔顶蒸出,经塔顶换热器冷凝后,冷凝液部分泡点回流,另一部分进入换热器,进一步冷却为乙酸乙酯产品采出。
塔釜得到的釜液,首先进入预热换热器,将原料液预热到指定温度(60℃),然后进入二级换热器冷却为乙酸丁酯产品。
2.2工艺流程图
StreamName
S1
S4
S6
S7
S9
S11
S12
Description
原料液
预热后料液
馏出液
釜液
馏出液产品
换热后釜液
釜液产品
Phase
Liquid
TotalStreamProperties
Rate
KG-MOL/HR
9.431
3.456
5.974
KG/HR
1000.000
306.000
694.000
Temperature
C
20.000
60.000
78.633
123.767
40.000
76.029
Pressure
ATM
1.000
1.200
1.100
MolecularWeight
106.034
88.529
116.161
AcentricFactor
0.4016
0.3660
0.4222
WatsonK(UOPK)
9.916
9.469
10.113
StandardLiquidDensity
KG/LIT
0.891
0.905
0.885
LiquidPhaseProperties
M3/HR
1.128
1.184
0.369
0.907
0.349
0.841
0.806
Std.LiquidRate
1.122
0.338
0.784
3工艺计算
3.1物料衡算
原料组成:
乙酸乙酯:
30%乙酸丁酯:
70%
流量:
F=7200吨/年
塔顶流出液:
回收率:
%
塔釜流出液:
乙酸乙酯(以下用A代表):
摩尔质量MA=88.11kg/kmol
摩尔百分数xA=(0.3/88.11)/(0.3/88.11+0.7/116.16)=0.361
乙酸丁酯(以下用B代表):
摩尔质量MB=116.16kg/kmol
摩尔百分数xB=1-xA=0.639
原料液平均摩尔质量:
M平均=88.11×
0.361+116.16×
0.639=106.03kg/kmol
F=(7200×
103)/(300×
24)=1000kg/h
全塔物料衡算:
F=D+W
D/F=(xF-xW)/(xD-xW)
ŋA=D×
xD/F×
xF=0.95
ŋB=W×
(1-xW)/F×
(xF)=0.97
由
计算得
馏出液摩尔流量D=3.415kmol/h
馏出液摩尔分数xD=0.947
釜液液摩尔流量W=6.016kmol/h
釜液液摩尔流量xW=0.0283
3.2热量衡算
精馏是大量耗能的单元操作,能量消耗是操作费用的主要损失。
通过热量衡算,确定再沸器的热负荷和塔底的冷凝负荷,进而可算出加热蒸汽消耗量和冷公用工程循环水用量。
总热量衡算QF+QB=QC+QD+QW+QL
进料代入塔内热量QF=
=1.23×
105kJ/h
塔顶产品带出热量QD=
=3.13×
104kJ/h
塔釜产品带出热量QW=
=6.56×
冷凝器热负荷QC=
=1.65×
105kJ/h
蒸馏釜热负荷QB=
=1.38×
热损失QL=1.38×
本工艺利用釜液加热原料液,充分利用热能,具体表现为:
节约冷公用工程循环水12.05吨/日,节约加热水蒸气4.82吨/日。
达到较好的节能效果,证明工艺过程比较合理。
4工艺设备设计
4.1筛板精馏塔设计
4.1.1馏出液和釜残液的流量和组成
冷物料进料量:
D=3.415kmol/hxD=0.947
W=6.016kmol/hxW=0.0283
4.1.2理论塔板数及理论最佳进料位置
图1乙酸乙酯和乙酸丁酯二元混合物的t-x(y)关系图
由图t-x(y)查得,进料液泡点温度tb=99.68℃
塔顶温度:
78.96℃塔底温度:
122.11℃
进料温度tF=60℃
平均温度tm=(tb+tF)/2=79.84℃
进料热状态参数:
进料平均摩尔热容:
CpL=xF×
CpA+(1-xF)×
CpB=229.31kJ/(kmol·
K)
进料平均摩尔汽化潜热:
r=xF×
rA+(1-xF)×
rB=35.14kJ/mol
故求得热状态参数:
q=1.26
进料热状态参数q线方程:
精馏段操作线方程:
提馏段操作线方程:
精馏段气相摩尔流量:
V=(R+1)D=26.637kmol/h
精馏段液相摩尔流量:
L=RD=23.222kmol/h
提馏段气相摩尔流量:
V′=V―(1―q)F=29.083kmol/h
提馏段液相摩尔流量:
L′=L+qF=35.105kmol/h
利用作图法确定理论板数:
图2理论板数的确定
由图可知,精馏段理论板数为2,提馏段理论板数为3,第三块板为最佳进料理论板。
4.1.3实际塔板数的设计计算
定性温度计算
由t—x(y)图查得
塔顶温度tD=78.96℃塔底温度tW=122.11℃
定性温度tm=(tD+tW)=100.54℃
平均黏度μL计算
由图5查得μA=0.21cpμB=0.31cp
μL=xF·
μA+(1-xF)μB=0.27cp
平均相对挥发度计算
塔底相对挥发度αW=yw/(1-yw)×
(1-xw)/xw=4.03
塔顶相对挥发度αD=xD/(1-xD)×
(1-x1)/x1=4.03
平均相对挥发度α=(xD+xw)1/2
由O′connell公式得全塔效率:
ET=0.49k(α·
μL)-0.245=0.42
精馏段实际塔板数:
NT=2/ET=4.76块≈5块
提馏段实际塔板数:
NT=3/ET=7.14块≈8块
实际最佳进料板位置为第六块塔板
实际塔板数N=13块(包括再沸器,塔顶设全凝器)。
4.1.4精馏段设计
筛板塔精馏段负荷性能图:
操作点为
操作弹性
满足工业生产中对操作弹性的要求,操作点位置基本合理。
详细设计过程如下:
(1)塔径的确定
由t—x—y图可知:
塔顶流出液的平均摩尔质量:
=106.03kg/kmol
进料板上的组成:
,
进料板的平均摩尔质量
=105.52kg/kmol
精馏段液相的平均摩尔质量为
(
+
)/2=105.78kg/kmol
塔顶气相的平均摩尔质量为
kg/kmol
进料板气相的平均摩尔质量为
=95.6kg/kmol
精馏段气相的平均摩尔质量
精馏段气相的平均密度
kg/m3
所以,精馏段的液相的平均密度为
kg/m3
气液两相体积流量:
则,两相流动体积参数:
取塔板间距HT=400mm=0.4m。
由筛板塔泛点关联图[1]可得:
,当定性温度t=(
)/2,液相表面张力:
mN/m
故,气体负荷因子:
=
液泛气速:
取本物系的泛点率为0.8
取堰长
由图10-40,知溢流管面积与塔板总面积之比:
即,塔板总面积:
因而,精馏段塔径:
m
根据塔设备系列化规格,圆整到D=0.6m=600mm
则,塔板实际面积:
m2
降液管实际面积:
气体实际流速:
m/s
因此,实际泛点率为
(2)塔盘设计
降液管的面积
降液管的宽度:
由图3-35[3]可得,
=0.15D=0.09
取
选取安定区
边缘区
有效传质面积:
=0.156m
筛孔的设计:
选孔径为
,孔间距
孔隙率
溢流堰长度
m
堰上清液层高度
选择平顶溢流堰
采用垂直弓形降液管,普通平底受液盘取其间距
m。
(3)塔板流动
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 乙酸乙酯 乙酸 精馏 设计 说明书