分离乙醇水连续浮阀式精馏塔设计方案

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1、分离乙醇水连续浮阀式精馏塔设计方案2.1塔型选择根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为16666.67kg/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，故选用浮阀塔。2.2操作条件的确定2.2.1操作压力由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压，塔顶压力为。2.2.2进料状态虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作

2、比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料。2.2.3加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。2.2.4热能利用精馏过程的原理是多次部分冷

3、凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。2.3有关的工艺计算35由于精馏过程的计算均以摩尔分数为基准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率x乙醇Mc=46.07kg/kmol，水Mw=18.02kg/kmol进料液中轻组分(乙醇)质量分数为30％的摩尔分率塔顶轻组分(乙醇)质量分数为90％的摩尔分率

4、塔底轻组分(乙醇)质量分数为0.5％的摩尔分率原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M原料液MF=xFMc+(1-xF)Mw=0.1153×46.07+(1-0.153)×18.02=20.73kg/kmol塔顶MD=xDMc+(1-xD)Mw=7788×46.07+(1-0.7788)×18.02=39.87kg/kmol塔底MW=xWMc+(1-xW)Mw=0.0039×46.07+(1-0.0039)×18.02=18.13kg/kmol2.3.1最小回流比及操作回流比的确定(1)由手册查得常压

5、下乙醇-水物系汽液平衡组成数据，如表1所示。35表1乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度的关系温度t(℃)乙醇摩尔数(%)温度t(℃)乙醇摩尔数(%)液相x气相y液相x气相y100008227.356.4499.90.0040.05381.532.7358.2699.80.040.5181.333.2458.7899.70.050.7780.642.0962.2299.50.121.5780.148.9264.7099.20.232.9079.8552.6866.2899.00.313.72579.5

6、61.0270.2998.750.394.5179.265.6472.7197.650.798.7678.9568.9274.9695.81.6116.3478.7572.3676.9387.97.4139.1678.479.8281.8385.212.6447.9478.2783.8784.9183.7517.4151.6778.285.9786.4082.325.7555.7478.1589.4189.41(2)用autoCAD绘图法绘出x-y及t-x-y图。35图3乙醇和水的x-y图35图4乙

7、醇和水的t-x-y图(3)绘图法求出最小回流比及操作回流比用绘图法求得最小回流比Rmin，见图3。其求法如下：由于是泡点进料q=1，则q线为一直线，由于本平衡具有下凹的部分，当操作线与q线的交点落到平衡线之前，操作线已与平衡线相切，此切点为g(xg,yg)点。此时恒浓区出现在g点附近，对应的回流比为最小回流比。如此可以在x-y图中过点a(0.7788,0.7788)向平衡曲线做切线切于g点，求得xg=0.5355，yg=0.6669。则：故操作回流比取2.3.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计

8、算以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为：35kmol/h由于恒摩尔流动可用，则以单位时间为基准进行全塔的物料衡算如下：即：V0+755.86=D+W755.86×0.1436=0.7788D+0.0020WW=1.4484D+755.86得：V'=V0=335.16kmol/hD=136.92kmol/hW=L'=954.10kmol/h表2原料液、馏出液与釜残液的摩尔流量与沸点温度名称原料液F馏出液D釜残液W质量分数(﹪)30900.5摩尔分数x0.1