化工过程与工艺设计课程设计

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1、课程名称化工过程与工艺设计设计题目乙二醇萃取精馏制无水乙醇的工艺过程设计学生姓名.班级学号.设计日期专业化学工程与工艺年月日一2016年7月8日设计条件及任务：设计条件：进料量F=10000kg/h进料乙醇质量组成：x产0.8进料温度25°C，压力120kPa塔顶冷凝水温度t二33°C,出水温度43°C;间接蒸汽加热，蒸汽温度自定。设计任务：1）分离后乙醇质量浓度X099.95%，回收率299.95%;2）分离后水质量浓度xd^99.95%，回收率299.95%。指导教师年月円目录M—$mibl第二章分离方法对比与选择12.1概述12.1.1.乙醇-水的分离技术12.1

2、.2萃取精馏技术42.2萃取精馏的热集成52.3aspenplus在萃取精溜巾的应用62.4本文的内容及意义62.5加热介质的选择62.6冷却剂的选择7第三章原料与产品的性质73.1原料进料组成见表3-173.2产品乙醇的性质7第四章工艺设计与计算84.1方法选择84.2.物料衡算84.3.工艺流程简述94.4操作条件汇总104.5过程模拟步骤10io2溶剂回收塔13第五章工业安全与卫生175.1原料及产品的安全175.2工业安全175.2.1厂址选择175.2.2厂区总平面布置185.2.3化工装置安全卫生设计原则185.3劳动安全185.3.1防火、防爆185.3.

3、2化学危险品包装195.4工业卫生195.4.1防尘防毒195.4.2生产生活用室205.5应急处理205.6三废排放及治理方案205.6.1废气的排放及治理205.6.2废水的排放及治理215.6.3废渣的排放及治理215.7车间定员21第六章设备设计和选型说明216.1主要设备一览表216.2原料、动力消耗及排出物226.3物料衡算226.4热量衡算246.5设备计算和选型246.5.1萃取塔精馏塔256.5.2溶剂冋收塔266.5.3管道选型273、6.5.4泵的选型276.5.5储罐型号表28第七章附录297.1设计体会297.2参考文献33致谢错误!未定义书签

4、。第一章前言酒精工业在国民经济中占有重要地位，是许多化工产品的基木原料。无水乙醇作为重要的有机溶剂，广泛用于国防、电子、油漆、医药、化妆品等各个行业，占乙醇总消耗量的50%以上。随着对绿色能源不断研究，有的国家开始在无水乙醇中添加改性剂形成变性燃料乙醇，再将变性燃料乙醇以一定的比例与汽油调和，形成车用乙醇汽油作为绿色燃料。常压下乙醇一水体系为井沸物系，普通精馏无法使其达到99.95%的纯度，目前世界上生产无水乙醇方法主要包括：分子筛分离法、膜分离法、吸附法、加盐萃取精馏法等。其中加盐萃取精馏制取无水乙醇具有溶剂用量小，能耗低，对产品和环境无污染，对设备要求不苛刻，操作简

5、便，适于大规模生产等优点备受关注。对于萃取精馏萃取剂选择很重要，木设计采用工业上常用的乙二醇为萃取剂，乙二醇作为萃取剂具有以下优点：1.乙二醇与塔顶分离物乙醇可形成正偏差非理想溶液，且正偏差较大，加入乙二醇可以显著改变体系的相对挥发度；2.乙二醇能与水、酒精等极性溶剂互溶，可避免液体在塔内产生分层现象；3乙二醇沸点为197.85°C,高于水及乙醇沸点，可避免形成井沸物；4.乙二醇稳定性较好，毒性较低，来源广泛。木文主要工作采用化工流程模拟软件aspenplus对萃取过程进行流程模拟计算，探究使无水乙醇最终纯度达到99.95%所需的溶剂比、回流比等操作条件，模拟采用NRT

6、L模型并进行工艺设计。并对储罐，管道，塔，泵进行选型核算。第二章分离方法对比与选择2.1概述2.1.1.乙醇-水的分离技术无水乙醇作为一种很重要的化工原料，在化工、医药、军事、化妆品等众多领域有着广泛的应用，但在常压下乙醇容易与水形成共沸物，其共沸点为78.rc，共沸组成为95.6%乙醇+4.4%水（质量分数），因此利用传统的分离方法（例如蒸馏、精馏等方法）不能得到高纯度的乙醇产品。为了得到高纯度的乙醇产品，研究者做了很多的研究，其中有些技术成果已经在工业上得到应用。目前，用于分离乙醇水溶液的方法主要有以下几种类型：1.共沸精馏法共沸物的形成是因为实际的液体混合物体系与

7、理想体系之间的偏差，他对于用精馏方法来分离液体混合物的条件有极大的影响。用于共沸精馏分离乙醇水体系的共沸剂有环己烷、苯等有机溶剂。共沸剂与乙醇水体系可以形成三元非均相共沸物，其共沸点都比乙醇水共沸体系低10°C以上，从而可以有效的分离乙醇水体系。共沸精馈(AzeotropicDistillation)的方法是在原来的共沸体系屮加入第三组分，即共沸剂，其原理是:共沸剂可以与原体系屮某一组分或几个组分形成共沸物，从而改变了原溶液中各组分的相对挥发度，达到分离目的。共沸精馏在化工、炼油等工业中有着广泛的应用，是分离共沸点或近沸点液体混合物的一种