分離工程課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 課 程 設(shè) 計 （論 文） 雙塔共沸精餾系統(tǒng)脫除正丁醇中的水及熱 泵節(jié)能系（院）名稱：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專業(yè)班級：11-1化學(xué)工程與工藝 學(xué)生姓名：張亞東 指導(dǎo)教師姓名：樊曉芳 2014年11月3號目 錄中文摘要、關(guān)鍵詞1引言2第1章 設(shè)計條件 2第2章 精餾塔物料衡算 32.1 雙塔物料衡算32.1.1物料衡算32.1.2操作線和理論板數(shù)的確定32.2 直接采用水蒸氣加熱 4第3章 熱泵節(jié)能 5結(jié)論

2、 7致謝 8參考文獻 9雙塔共沸精餾脫除正丁醇中的水及中間再沸器節(jié)能摘要：本文針對含丁醇-水體系的分離過程進行研究，通過考察二元共沸物的特性及汽-液-液相平衡的特點，提出了采用以原料水為夾帶劑的自夾帶雙塔共沸精餾回收正丁醇的工藝流程。采用NRTL模型計算正丁醇-水混合物的汽液平衡數(shù)據(jù)，對正丁醇-水混合物雙塔精餾流程進行了穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化，考察了塔板數(shù)、進料板位置以及冷凝溫度對塔釜熱負(fù)荷的影響，確定了適宜的工藝條件，得到了各物流的溫度、壓強、流量和組成以及精餾塔板上的溫度分布、汽（液）相流量分布和組成分布及再沸器的熱負(fù)荷。該計算對正丁醇-水系統(tǒng)雙塔精餾工藝的設(shè)計和操作具有實際意義關(guān)鍵詞： 正丁醇；

3、水；共沸精餾；NRTL；模擬 第一章 前 言共沸現(xiàn)象是液體混合物的一種特殊的非理想溶液狀態(tài)，即在一定的壓力下進行汽化或冷凝時，平衡的汽相組成和液相組成相等，溫度始終不變。對于由A、B兩組分構(gòu)成的二組分混合液，當(dāng)分子A-B間的吸引力小于A-A和B-B間吸引力時稱為對拉烏爾定律有正偏差，如甲醇-水。若分子A-B間的吸引力進一步減小，即活度系數(shù)大于1時，就會出現(xiàn)最低共沸組成和最低共沸點，如乙醇水；與此相反，當(dāng)分子A-B間的吸引力大于A-A和B-B間吸引力時稱為對拉烏爾定律有負(fù)偏差，并且當(dāng)相互吸引力達到一定程度，即活度系數(shù)小于1時，就會形成最高共沸組成和最高共沸點，如硝酸-水。設(shè)計條件用雙塔共沸精餾系

4、統(tǒng)脫除正丁醇中的水。進料量F=5000kmol/h,原料汗水28，氣液進料，氣相分率為30，操作壓力101.3kp。飽和液體回流。規(guī)定丁醇塔中L1/V1=1.23(L/V)。水塔中/B2=0.123.要求丁醇中汗水量不大于0.04摩爾分?jǐn)?shù)，廢水中含正丁醇不大于0.005摩爾分?jǐn)?shù)。計算： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 產(chǎn)品流速； = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 兩個塔的平衡級數(shù)和適宜進料位置第二章 精餾塔物料衡算2.1雙塔物料衡算2.1.1兩塔均采用加熱方式的方案 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 進料位置的判斷 由氣液平衡數(shù)據(jù)可知=0.537，=

5、0.975，故，故應(yīng)在丁醇塔（1塔）進料。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 物料計算 對于整個系統(tǒng)作水的衡算和總物料衡算。解的; = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 1塔的操作線和理論板數(shù)的確定 a .若夾點出現(xiàn)在進料板處，則畫圖得到q線和平衡線的交點坐標(biāo)。將q=0.7和的值代入上式得：，將其繪與y-x圖，與平衡線交與點， 若夾點出現(xiàn)在塔頂，設(shè)為點，因回流液組成.2.2 最小氣液比的確定一般來說，連接對角線上組成為1塔的精餾段操作線可由第n塊板和第n+1塊板之間至2塔一起作物料衡算得出若夾點在進料板，則將若夾點在塔頂，則將式.故，因按塔頂計算的最小上升氣量最大，取C

6、.操作線和理論板的確定,故的精餾段操作線在圖上畫一塔精餾段和提餾段操作線得， = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 2塔操作線和理論板數(shù)的確定按題意所以，得操作線方程 = 2 * GB2 * MERGEFORMAT 2塔采用直接水加熱若考慮2塔加入水蒸汽后含丁醇仍為0.005摩爾分?jǐn)?shù)，則可列出下列式子：,0.28F+S=0.04,解的2塔的操作線和圖解理論板如下，即。當(dāng),該點為操作線的頂點，在y=x圖上畫出操作線，由 第三章 熱泵節(jié)能 閉式熱泵熱泵將精餾和制冷循環(huán)結(jié)合起來，把塔頂?shù)蜏靥幍臒崃總鬟f給塔釜高溫處的系統(tǒng)。提高精餾過程熱力學(xué)效率的途徑:(1)降低流動過程的，變板式塔為填料塔是

7、降低提高生產(chǎn)能力的主要途徑；(2)減小塔頂冷凝器和塔底再沸器的,常采用高效換熱器或改進操作方式；(3)在較小R或不同R(設(shè)中間再沸器或中間冷凝器)下操作，以便降低傳熱傳質(zhì)的不可逆性（降低了所耗能量的品位，降低了有效能消耗，從而提高了熱力學(xué)效率)；(4)采用雙效或多效精餾(各塔采用不同壓力，使供入塔內(nèi)的熱量重復(fù)使用，重復(fù)使用的次數(shù)稱為效數(shù))；第四章 討論圖1.2對于二元均相共沸物，即使是用無窮多塊板，也越不過y-x平衡線與對角線的交點。而二元非均相共沸物，雖然平衡線也與對角線相交，但它有一段代表兩個液相共存的水平線，只要氣相濃度大于X，該蒸汽冷凝后便分成兩液層，一層為X，一層為X。這樣，利用冷凝

8、分層的辦法，就越過了平衡線與對角線的交點。所以二元非均相共沸物可用一般精餾方法分離，但需采用雙塔流程。正丁醇與水在低溫下部分互溶，20時水中能溶解7.7wt%的正丁醇，正丁醇能溶解20.1wt%的水，蒸餾時形成恒沸物。所以可以采用二元非均相雙塔精餾工藝進行分離。另外，該體系的塔頂蒸汽經(jīng)過冷凝分層，兩液相組成的差異較大，可以不加共沸劑，即采用以水作為自夾帶劑的非均相共沸精餾。 圖 1.2二元非均相共沸物y-x圖雙塔流程如圖1.3所示。其中A為易揮發(fā)組分正丁醇（組分1），B為難揮發(fā)組分水（組分2），共沸組成為M。組成為X的物料進入脫水塔，經(jīng)過分離，塔釜組成為X，接近于純B，塔頂蒸汽組成為Y，接近共沸組成M。該蒸汽經(jīng)冷凝后進入分層器，分為兩共扼液層，上層為富B液層，組成為X，作為脫水塔的回流；下層為富A液層，組成為X，作為回收塔的進料。回收塔只有提餾段，組成為X的料液經(jīng)過分離，塔釜組成為X，接近于純A，塔頂蒸汽組成為Y，亦接近共沸組成，經(jīng)冷凝后也進入分層器。經(jīng)過上述分離，即可得到較純的組成A和B，達到分離二元非均相共沸物的目的。圖1.3 雙塔流程示意圖致 謝歷時將近半個月的時間終于將這篇設(shè)計寫完，在設(shè)計的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的設(shè)計指導(dǎo)老師，他對我進行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩地進行設(shè)計的修改。感謝這篇設(shè)計所涉及到的各位學(xué)者