乙醇和正丙醇物系分离系统设计方案

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1、乙醇和正丙醇物系分离系统设计方案1绪论目前研究最为热门的精馏塔可算是填料塔，也是取得许多成果的领域。规整填料及各种高效填料开发成功后，在工业上的应用范围逐步扩大，打破了填料只适用于小塔的概念，而且在减压和常压精馏场合呈现出了取代板式塔的趋势，尤其是在老塔的扩充改造中。板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功取代泡罩塔是效益巨大的成果，板式塔的设计已达到较高的水平，结果比较可靠。具有各种特点的新型塔板的开发研究不断展开。随着筛板塔泡罩塔的不断改进，浮阀塔产生了，它结合了两者的优点有

2、具有自己的特点。本设计中我们选用浮阀塔，浮阀塔具有结构简单，造价低，制造方便，塔板开孔率大，生产能力大等优点。但在设计中使用不当，会引起阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。由于浮阀塔的上述优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制突起的斜台状，这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，

3、使其操作板效率明显下降，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。本设计是采用浮阀塔板连续精馏分离乙醇和正丙醇的混合溶液，由于浮阀塔的研究比较成熟，因此本设计的结果有较高的可信度。432设计方案说明2.1设计方案的确定2.1.1装置流程的确定装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等特点，适合原料处理量大且需获得组成一定的产品的混合物的分离，工业生产中以连续

4、蒸馏为主。因此本设计中采用连续精馏。由于乙醇-正丙醇物系可以用循环水作冷却介质，减少冷却费用。有必要时可以考虑余热的利用。譬如，用原料液作为塔顶产品冷却器的冷却介质，即可将原料预热，又可节约冷却介质。塔顶冷凝器采用全凝器，以便准确地控制回流比。2.1.2操作压力的选择蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压蒸馏。所以本设计中的操作压力采用常压。2.1.3进料热状况的选择蒸馏操作有5种进料热

5、状况，进料热状况不同，影响塔内各层塔板的气液相负荷。工业上多采用接近泡点的液体进料和泡点进料。故本次设计采用泡点进料。2.1.4加热方式的选择由于在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时，宜采用直接式加热。其优点是可以利用压力较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。故本设计采用再沸器加热塔釜料液。2.1.5回流比的选择回流比是精馏操作的重要工艺条件，其选择的原则是使设备费和操作费用之和最低。设计时应根据实际需要选定回流比，也可参考同类生产的经验选定2.1.6换热器的选择本设计选用U型管换热器，U型管换热器的每

6、根管子可以自有伸缩，而与其他管子跟壳体无关，结构简便，质量轻，使用与高温高压场合。432.2工艺流程图2.2.1原料液的走向注：1：F为进料液物流，组成为xF；2：D为塔顶馏出液物流，组成为xD；3：W为塔底釜液物流，组成为xW；图2-1精馏工艺流程图2.2.2全凝器内物流的走向图2-2全凝器物流流程图2.2.3再沸器内物流的走向43图2-3再沸器物流流程图3塔板的工艺设计433.1精馏塔全塔物料衡算F:进料量（kmol/s）:原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量（kmol/s）:塔顶组成W:塔顶残液流量（

7、kmol/s）:塔底组成原料乙醇组成：塔顶组成：塔底组成：进料量：物料衡算式为：联立代入求解：D=0.01013kmol/s，W=0.02447kmol/s3.2常压下乙醇-正丙醇气液平衡组成（摩尔）与温度关系表3-1气液平衡数据表温度温度97.200089.600.3250.49496.5490.120.0250.3000.0480.46578.6678.310.9751.00.9881.03.2.1温度利用表1中数据差值法求43精馏段平均温度：提馏段平均温度：表3-2塔顶产品、塔底产品、进料液的摩尔组成及温度

8、汇总塔顶产品塔底产品进料液=0.9846=0.0208=0.303=78.53=96.65=90.063.2.2密度已知：混合液密度：混合气密度：塔顶温度：气相组成进料温度：气相组成：塔底温度：43气相组成：（1）精馏段液相组成气相组成所以（2）提馏段液相组成气相组成所以表3-3不同温度下乙醇和正丙醇的密度温度t,℃78.12578.75090.00090.62596.2