分離工程課程設(shè)計(jì)

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(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 課 程 設(shè) 計(jì) （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(chēng)：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：11-1化學(xué)工程與工藝 學(xué)生姓名：張亞?wèn)| 指導(dǎo)教師姓名：樊曉芳 2014年11月3號(hào)目 錄中文摘要、關(guān)鍵詞1引言2第1章 設(shè)計(jì)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(xiàn) 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(duì)含丁醇-水體系的分離過(guò)程進(jìn)行研究，通過(guò)考察二元共沸物的特性及汽-液-液相平衡的特點(diǎn)，提出了采用以原料水為夾帶劑的自?shī)A帶雙塔共沸精餾回收正丁醇的工藝流程。采用NRTL模型計(jì)算正丁醇-水混合物的汽液平衡數(shù)據(jù)，對(duì)正丁醇-水混合物雙塔精餾流程進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化，考察了塔板數(shù)、進(jìn)料板位置以及冷凝溫度對(duì)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(qiáng)、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(jì)算對(duì)正丁醇-水系統(tǒng)雙塔精餾工藝的設(shè)計(jì)和操作具有實(shí)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(jìn)行汽化或冷凝時(shí)，平衡的汽相組成和液相組成相等，溫度始終不變。對(duì)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(shí)稱(chēng)為對(duì)拉烏爾定律有正偏差，如甲醇-水。若分子A-B間的吸引力進(jìn)一步減小，即活度系數(shù)大于1時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)最低共沸組成和最低共沸點(diǎn)，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(shí)稱(chēng)為對(duì)拉烏爾定律有負(fù)偏差，并且當(dāng)相互吸引力達(dá)到一定程度，即活度系數(shù)小于1時(shí)，就會(huì)形成最高共沸組成和最高共沸點(diǎn)，如硝酸-水。設(shè)計(jì)條件用雙塔共沸精餾系

4、統(tǒng)脫除正丁醇中的水。進(jìn)料量F=5000kmol/h,原料汗水28，氣液進(jìn)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(jì)算： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 產(chǎn)品流速； = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 兩個(gè)塔的平衡級(jí)數(shù)和適宜進(jìn)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(jìn)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(jìn)料。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 物料計(jì)算 對(duì)于整個(gè)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(diǎn)出現(xiàn)在進(jìn)料板處，則畫(huà)圖得到q線和平衡線的交點(diǎn)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(diǎn)， 若夾點(diǎn)出現(xiàn)在塔頂，設(shè)為點(diǎn)，因回流液組成.2.2 最小氣液比的確定一般來(lái)說(shuō)，連接對(duì)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(diǎn)在進(jìn)料板，則將若夾點(diǎn)在塔頂，則將式.故，因按塔頂計(jì)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(huà)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(diǎn)為操作線的頂點(diǎn)，在y=x圖上畫(huà)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(lái)，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(guò)程熱力學(xué)效率的途徑:(1)降低流動(dòng)過(guò)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(jìn)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(chēng)為效數(shù))；第四章 討論圖1.2對(duì)于二元均相共沸物，即使是用無(wú)窮多塊板，也越不過(guò)y-x平衡線與對(duì)角線的交點(diǎn)。而二元非均相共沸物，雖然平衡線也與對(duì)角線相交，但它有一段代表兩個(gè)液相共存的水平線，只要?dú)庀酀舛却笥赬，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(guò)了平衡線與對(duì)角線的交點(diǎn)。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(shí)水中能溶解7.7wt%的正丁醇，正丁醇能溶解20.1wt%的水，蒸餾時(shí)形成恒沸物。所以可以采用二元非均相雙塔精餾工藝進(jìn)行分離。另外，該體系的塔頂蒸汽經(jīng)過(guò)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?shī)A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(jìn)入脫水塔，經(jīng)過(guò)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(jìn)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(jìn)料?；厥账挥刑狃s段，組成為X的料液經(jīng)過(guò)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(jìn)入分層器。經(jīng)過(guò)上述分離，即可得到較純的組成A和B，達(dá)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(shí)將近半個(gè)月的時(shí)間終于將這篇設(shè)計(jì)寫(xiě)完，在設(shè)計(jì)的寫(xiě)作過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，他對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩地進(jìn)行設(shè)計(jì)的修改。感謝這篇設(shè)計(jì)所涉及到的各位學(xué)者