化工课程设计--异丙醇-水萃取精馏分离

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1、烟台大学化工学院课程设计说明书设计题目：异丙醇-水萃取精馏分离学号：201055504308学生姓名：郭秀平专业班级：化101-3指导教师：陈小平2013年7月4日33课程设计任务书一、设计题目异丙醇-水萃取精馏分离二、设计任务1、原料名称：异丙醇-水共沸体系2、原料组成：含异丙醇87.4%(质量百分比)3、产品要求：塔顶产品中异丙醇含量99.9%，水能够达标排放4、生产能力：年产量1万吨/年5、溶剂采用：NMF（N-甲酰吗啉）6、设备形式：浮阀塔7、生产能力：300天/年，每年24h运行8、进料状况：共沸组成进料9、操作压力：常压10、加热蒸汽压力：11、冷却水温度

2、：进口30℃，出口40℃三、设计内容1、设计方案的选定及流程说明2、精馏塔的物料衡算3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4、塔板数的确定5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算6、塔板主要工艺尺寸的计算7、塔板的流体力学验算331、塔板负荷性能图2、换热器设计3、精馏塔接管尺寸计算4、绘制生产工艺流程图5、绘制板式精馏塔的总装置图6、撰写课程设计说明书一份一、设计要求1、工艺设计说明一份2、工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AoutCAD绘制）二、设计完成时间2013年6月24日-2013年7月13日33目录1.概述62.工艺流程确定及说明62.1塔板类型62.2加料

3、方式72.3进料状况72.4塔顶冷凝方式72.5回流方式72.6加热方式82.7操作压力的确定83.AspenPlus化工流程模拟83.1模型建立93.2工艺流程93.3模拟计算103.4灵敏度分析与参数优化103.4.1原料进料位置的影响103.4.2萃取剂进料位置的影响113.4.3塔板数与溶剂量对分离效果的影响134.塔板的工艺设计134.1精馏塔的全塔物料和能量衡算134.2实际塔板数计算144.3塔径计算144.4溢流装置的确定144.4.1溢流堰长144.4.2溢流堰高度154.4.3弓形降液管宽度和弓形截面积154.4.4降液管底隙高度154.5塔板布置

4、及浮阀数目与排列164.5.1浮阀数目164.5.2排列164.5.3校核175.塔板的流体力学计算185.1气体通过浮阀塔板的压力降185.2液泛185.3雾沫夹带18335.4塔的负荷性能图195.4.1雾沫夹带线195.4.2液泛线195.4.3液体负荷上限线195.4.4漏液线205.4.5液相负荷下限线205.4.6操作性能负荷图206.塔附件设计226.1接管226.1.1进料管226.1.2回流管226.1.3塔顶蒸汽出料管236.1.4塔釜出料管236.1.5塔釜进气管236.1.6再沸器接管246.2筒体与封头246.2.1筒体246.2.2水压试验

5、校核246.2.3封头256.2.4裙座256.2.5地脚螺栓256.3塔的总体高度256.3.1塔的部的空间高度256.3.2进料板高度266.3.3设有人孔的塔板间距266.3.4封头高度266.3.5裙座高度266.3.6塔底空间高度266.3.7精馏塔总高度26附属设备设计277.1原料离心泵的选型277.2原料预热器287.3塔顶冷凝器287.4塔釜再沸器297.5循环萃取剂冷凝器307.6公用工程317.7冷凝器及再沸器选型汇总318.课程设计自我评价319.参考文献32331.概述蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下

6、，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。在工业精馏设备中，使部分汽化的液相与部分冷凝的气相直接接触，以进行气液相际传质，结果是气相中的难挥发组分部分转入液相，液相中的易挥发组分部分转入气相，也即同时实现了液相的部分汽化和气相的部分冷凝。蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。工业中的蒸馏多为多组分精馏，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。本设计选取异丙醇-水萃体系，异丙醇是一种重要的有机化工原料和有机溶剂，主要用在制药、化妆品、塑料、香料、涂料及电子工业上。异丙醇一般通过丙烯

7、水合法得到，再用蒸馏法蒸出异丙醇，但常压下异丙醇与水在80.3℃时形成共沸物，共沸物中异丙醇质量分数为87.4％。因此，采用普通蒸馏方法难以得到高纯度的异丙醇。传统的异丙醇一水共沸物分离采用共沸精馏法，通常用苯做为共沸剂，此种工艺的能耗较大，且共沸剂在生产操作中存在人身危害和环境污染问题。近几年文献中对异丙醇一水分离新工艺进行了较多研究，萃取精馏是其中一种重要手段相对传统的共沸精馏而言，由于萃取精馏所采用溶剂沸点较高，不易挥发，溶剂从塔釜排放，因而具有能耗低、污染少、溶剂易于回收等优点，但萃取精馏存在溶剂用量大、回收成本高的不足。2.工艺流程确定及说