《年產(chǎn)10萬噸燃料乙醇蒸餾工段的工藝設(shè)計》27000字【論文】

年產(chǎn)10萬噸燃料乙醇蒸餾工段的工藝設(shè)計摘要 摘要燃料乙醇是一種有機化工產(chǎn)品，在能源動力領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。目前燃料乙醇的生產(chǎn)方法還是乙烯水合法，這種方法不僅能耗大，而且會造成一定的環(huán)境污染。本著綠色環(huán)保的理念，采用生物發(fā)酵合成乙醇成為當(dāng)今的一條主線。本文以醪液為原料，分離提純了年產(chǎn)10萬噸的燃料乙醇，并對燃料乙醇的精餾工段進行了詳細(xì)的設(shè)計。燃料乙醇的精餾工藝采用共沸精餾和萃取精餾相結(jié)合的方式，萃取劑選擇乙二醇。本文對精餾塔進行了設(shè)計計算。主要包括精餾工藝流程的設(shè)計，精餾過程的物料衡算和能量衡算。為了使本設(shè)計更加規(guī)范合理，我們采用Aspen軟件和手算相結(jié)合的方式，利用Aspen模擬軟件對精餾工藝流程進行了模擬計算。在Aspen模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們對精餾塔的塔板數(shù)、回流比等參數(shù)進行了優(yōu)化。本文還對精餾塔的工藝尺寸參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了詳細(xì)的設(shè)計，包括精餾塔塔徑的計算、溢流裝置設(shè)計、塔盤布置、流體力學(xué)驗算以及精餾塔的負(fù)荷性能圖等，精餾塔選擇浮閥塔。最后我們對精餾塔的附屬設(shè)備換熱器和泵進行了設(shè)計選型，對流程中所涉及到的三廢進行嚴(yán)格處理?？傊玖鞒碳夹g(shù)工藝可行，綠色環(huán)保。關(guān)鍵詞：燃料乙醇，共沸精餾，萃取精餾，乙二醇第一章緒論1.1乙醇的理化性質(zhì)與來源1.1.1乙醇的理化性質(zhì)1.1.1.1物理性質(zhì)乙醇在我們的日常生活中也被稱為酒精。在常溫常壓下，乙醇呈無色透明的液體狀，具有特殊的香氣和刺激性口感，吸濕性強。純乙醇的相對密度為0.79，沸點為78.3℃，凝固點為-130℃。燃點為424°C。[1]乙醇易揮發(fā)，易燃。乙醇在室溫下，乙醇是一種無色易揮發(fā)的液體，具有獨特的味道。乙醇具有潮解性，能迅速從空氣中吸收水分。1.1.1.2化學(xué)性質(zhì)乙醇是一種伯醇，其羥基的碳原子連著兩個氫原子。乙醇能與空氣中的氧氣劇烈反應(yīng)產(chǎn)生燃燒，產(chǎn)生水和二氧化碳。[2]乙醇也可以與濃硫酸和高錳酸鉀混合，進行非常劇烈的氧化反應(yīng)和燃燒。乙醇在濃硫酸和高溫條件下催化脫水反應(yīng)，產(chǎn)物隨溫度變化。[3]1.1.2乙醇的生產(chǎn)途徑乙烯實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的主要原因是乙烯的發(fā)酵和直接水合。其中，乙烯的直接水合是石油產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)乙醇的唯一方法。使用磷酸催化劑，反應(yīng)的單向轉(zhuǎn)化率低至5%，反應(yīng)副生成物多(醚、乙醛、聚乙烯等)。發(fā)酵法有很長的歷史，比人們喜歡的乙烯水和法調(diào)制條件溫和。[4]作為原料，主要使用淀粉和砂糖等原料發(fā)酵。淀粉的原材料包括玉米、木薯、小麥、紅薯等?，F(xiàn)在，乙醇的生產(chǎn)主要包括生物量發(fā)酵，乙烯水合，合成氣等[5]1.1.2.1生物質(zhì)發(fā)酵制備乙醇原料粉碎后先后經(jīng)過蒸煮、液化、糖化、發(fā)酵等工序得到酒精濃度為8%-12%（體積）的發(fā)酵成熟液液，后經(jīng)一系列精餾過程（蒸餾系統(tǒng)）：初餾塔、精餾塔、脫水塔、脫甲醇塔、含雜餾分處理塔等變壓精餾工藝（圖1-1所示），將酒精濃縮至96%（體積）的成品乙醇[6]。圖1-1生物發(fā)酵制備乙醇工藝流程1.1.2.2煤制乙醇中國人口多，土地少。從糧食中大規(guī)模生產(chǎn)燃料乙醇是不現(xiàn)實和不經(jīng)濟的。因為我國有很多煤炭資源，所以現(xiàn)在國內(nèi)外都在研究開發(fā)從煤炭到乙醇的技術(shù)。路線主要有三種類型。(1)煤炭直接合成乙醇。(2)通過煤和甲醇的羰基化生成乙酸，然后通過乙酸的氫化生成乙醇。(3)煤經(jīng)二甲醚羰基化制乙酸甲酯，乙酸甲酯氫化制乙醇。[7]1.1.2.3化學(xué)合成法化學(xué)合成法是以冶煉焦炭、裂解油廢氣為原料，與乙醇進行化學(xué)合成反應(yīng)。目前工業(yè)上使用的主要合成方法是乙烯直接水化法，即乙烯在磷酸浸漬的固體催化劑上進行水化反應(yīng)。得到的稀乙醇溶液需要通過精餾來凈化，以除去一些水和副產(chǎn)品。[8]此外，還有乙烯間接水法、乙醛加氫法、CO-H2合成乙醇等方法。1.2乙醇的工業(yè)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀1.2.1乙醇的發(fā)展中國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)從無到有，產(chǎn)能居世界前列。煤制乙醇技術(shù)在我國有著長期穩(wěn)定的發(fā)展,煤制乙醇技術(shù)的發(fā)展將有效解決糧食燃料乙醇產(chǎn)能不足和工業(yè)無水乙醇價格偏高的問題。[9]未來，隨著可再生資源的消耗，以生物質(zhì)材料生產(chǎn)燃料乙醇將逐漸成為乙醇產(chǎn)業(yè)的主線。1.2.2乙醇的用途乙醇的用途主要有以下幾點:(1)醫(yī)療使用；我們通常在醫(yī)院看到醫(yī)用乙醇的濃度一般為70%-75%，這種濃度的乙醇溶液最適合創(chuàng)傷消毒。(2)釀造上等美酒；乙醇是酒精的主要組成部分，不同類型的酒精含量也不一樣。(3)工業(yè)使用；乙醇可制成乙醛、乙醚等化工原料，還可生產(chǎn)燃料、油漆、染料等原料。(4)燃料；乙醇是目前世界各國研究的主要用途，它可以混合到汽油中作為汽車燃料使用。1.3乙醇的生產(chǎn)流程原料經(jīng)水洗、粉碎、粉碎、紙漿化、液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾、脫水后生成燃料乙醇，以去除雜質(zhì)。蒸餾后，干燥蒸餾殘渣的液固液分離，作為原料使用。液體部分從沼氣設(shè)備中取出來生成沼氣，沼氣用于發(fā)電。木薯破碎部采用干式破碎法，液化·糖化部使用“雙重酶法”進行液化和糖化兩個階段，利用噴霧液化提高液化度。料液的冷卻使用了熱交換效率高的螺旋板熱交換器。發(fā)酵部分采用了完全密閉型的連續(xù)發(fā)酵法，發(fā)酵時間約為50小時。成熟醪液中酒精含量是12%到14%?；厥盏某墒斓孽惨阂黄鸨凰偷秸麴s區(qū)。成熟的發(fā)酵液通過預(yù)熱器(熱交換器)與精餾塔的酒精蒸汽進行交換，加熱到55℃左右，然后直接進入精餾塔的頂部。直接蒸汽加熱在繆塔的下部。乙醇含量約12%(體積積分率)的酒精蒸氣從繆塔的上部導(dǎo)入精餾塔的中央，酒精殘留物從精餾塔的下部排出。精餾塔也直接用蒸汽加熱，產(chǎn)生的廢液可以再利用加熱使醪液發(fā)酵。乙醇蒸汽從塔頂依次通過預(yù)熱器和冷凝器，預(yù)熱器和冷凝器的所有冷凝液被回流到精餾塔。這樣，部分濃縮和部分蒸發(fā)的過程增加了酒精的濃度。注入精餾塔頂部的回流液是從精餾塔頂部蒸發(fā)的氣體，經(jīng)過冷凝器慢慢冷卻到精餾塔頂部。甲醇和乙醛等揮發(fā)性比酒精高的雜質(zhì)，從冷凝器直接排出。1.4本設(shè)計的任務(wù)與意義1.4.1設(shè)計任務(wù)本項目采用萃取精餾分離技術(shù)將水、乙醇、環(huán)己醇分別分開。設(shè)計內(nèi)容包括：生產(chǎn)方法和工藝流程的論證和確定；應(yīng)用AspenPlus對生產(chǎn)工藝進行模擬和優(yōu)化，進行提純工段物料衡算、熱量衡算、主要設(shè)備計算和車間布置；編寫設(shè)計說明書；繪制提純工段帶控制點的工藝流程圖、車間設(shè)備平立面布置圖、廠區(qū)布置圖和主要設(shè)備裝配圖。[12]1.4.2設(shè)計的意義本次生產(chǎn)項目的建成將會很大程度的解決當(dāng)?shù)氐木用駝?wù)工問題，為當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展與經(jīng)濟帶來巨大的推動。能夠很大程度上解決當(dāng)?shù)氐呢毨КF(xiàn)狀，讓更多的當(dāng)?shù)厝嗽诋?dāng)?shù)鼐蜆I(yè)，為當(dāng)?shù)卣鉀Q了民生大事。本次設(shè)計也是我個人對大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)課知識理解程度的檢驗，讓我對知識進行一次回顧，為以后就業(yè)進行實際生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。1.5主要原料與產(chǎn)品方案現(xiàn)有某燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的醪液中含水為85wt%，乙醇為10wt%，環(huán)己醇為5wt%。試設(shè)計合理的精餾分離工藝，回收該醪液中的乙醇、環(huán)己醇。設(shè)計條件：（1）常溫常壓下醪液流量為10t/h；（2）現(xiàn)有熱公用工程為0.4MPa（表壓強）的蒸汽；（3）冷公用工程為循環(huán)水（30℃）。1.6廠址選擇與概況1.6.1廠址基本概況工廠選址在廣西壯族自治區(qū)崇左市扶綏縣渠黎鎮(zhèn)中國-東盟青年產(chǎn)業(yè)園。園區(qū)位于崇左市扶綏縣，位于左右江革命老區(qū)、北部灣經(jīng)濟區(qū)、珠江-西江經(jīng)濟區(qū)交匯處。是’南崇經(jīng)濟區(qū)”重點園區(qū)之一。具有航空、公路、鐵路、港口、水路“五合一”的交通優(yōu)勢。公園占地面積34.8平方公里,依托“東盟”,“海外華人”和“共青團”的三個名片謀求發(fā)展。同時，東盟青年產(chǎn)業(yè)園大力發(fā)展現(xiàn)代倉儲物流、文化體育、休閑旅游和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。1.6.1.1便利的交通崇左市西與東盟接壤，東與南寧接壤。崇左市距廣西省會南寧110公里，距越南首都河內(nèi)250公里。它具有沿邊境、臨海、毗鄰首都、與東盟相連的地理優(yōu)勢。是中越“兩廊一環(huán)”和南新經(jīng)濟走廊的重要節(jié)點城市。崇左市擁有憑祥鐵路、友義關(guān)、水口、愛店等一類口岸4個，平格、柯家、朔龍等二類口岸3個，邊貿(mào)通商口岸14個，是全國口岸最多的城市。1.6.1.2豐富的原料來源廣西壯族自治區(qū)是木薯種植大區(qū)，為合成乙醇提供了充足的原料來源。廣西崇左市作為農(nóng)業(yè)種植大市更是大力發(fā)展農(nóng)業(yè)種植，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民大規(guī)模種植木薯等農(nóng)作物。崇左市扶綏縣大部分的收入來源均來自農(nóng)業(yè)種植，選此地作為發(fā)展木薯乙醇對于原料供應(yīng)是不用擔(dān)憂的。1.6.1.3良好的戰(zhàn)略機遇崇左市擁有北部灣經(jīng)濟區(qū)、珠江-西江經(jīng)濟帶的優(yōu)勢和左右江革命老區(qū)振興規(guī)劃中的“三區(qū)疊加”政策。2016年8月，國務(wù)院批準(zhǔn)廣西壯族自治區(qū)設(shè)立主要開發(fā)的開放試點地區(qū)。隨著國務(wù)院批準(zhǔn)的進一步擴大對外開放的龍州水口港的開通，崇左市積極融入國家“一帶一路”戰(zhàn)略。1.6.2國家政策優(yōu)勢促進和使用燃料乙醇是我國能源結(jié)構(gòu)多樣化的重要戰(zhàn)略資源，包括我國糧食安全、能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護三大基本國家政策。。國家發(fā)展和改革委員會正在安排中國燃料乙醇的開發(fā)，并計劃從2020年開始重點發(fā)展燃料乙醇。到2025年，生物燃料技術(shù)估計將實現(xiàn)工業(yè)化和進步，形成具有國際競爭力的生物燃料。第二章工藝路線的選擇與設(shè)計由于乙醇-水是一種共沸體系，用傳統(tǒng)的精餾方法很難將其分離。在乙醇的合成純化過程中，脫水是最關(guān)鍵的一步，因為這一步直接影響到產(chǎn)品的純度。燃料乙醇蒸餾和脫水環(huán)節(jié)的能耗占燃料乙醇整個生產(chǎn)過程的50%~80%。[13]隨著燃料乙醇工程的實施，如何高效節(jié)能地生產(chǎn)燃料乙醇已成為一個迫切需要解決的問題。由于脫水過程消耗大量能量，因此有必要選擇合適的蒸餾方法進行分離。2.1精餾方案的選擇2.1.1常壓精餾常壓蒸餾主要是利用兩種組分相對揮發(fā)性的差異進行分離的一種方法。兩組分的混合液體進入精餾塔，上升氣和下降液逐步接觸，塔底再沸器加熱的蒸汽為分離提供穩(wěn)定的動力流。[14]最后，輕組分在塔頂蒸餾，重組組分在塔底萃取。常壓蒸餾主要適用于兩組分相對揮發(fā)差較大的系統(tǒng)。根據(jù)常壓下乙醇-水的相圖分析，它們存在共沸點，常壓蒸餾不能得到高純度的乙醇。2.1.2減壓精餾減壓蒸餾適用于對壓力變化較為敏感的兩種物質(zhì)的揮發(fā)程度，減壓蒸餾可以降低混合物中各組分的沸點，更適用于高溫蒸餾分解物質(zhì)和分離高沸點混合物。減壓蒸餾法又稱真空脫水法。減壓蒸餾法是在真空條件下開發(fā)酒精和水的共沸混合物，提高乙醇濃度的方法，在達(dá)到一定程度的真空后，通過蒸餾得到無水乙醇?；驹硎且掖?水的最小共沸混合物的組成隨壓力而變化。也就是說，摩爾汽化熱的低的成分，隨著壓力的降低而增加。[15]由于乙醇的蒸發(fā)摩爾熱比水的摩爾熱低，當(dāng)壓力降低時，共沸混合物中的乙醇含量增加。當(dāng)壓力小于95mmhg時，不存在共沸混合物。2.1.3熱泵精餾精餾熱泵依靠機械工作的補償或消耗將精餾塔內(nèi)的冷熱傳遞至底部溫度，因此塔頂?shù)睦湔羝挥米麇仩t的熱源。根據(jù)熱泵所消耗的各種能量，熱泵蒸餾可以分為蒸汽壓法和吸收法。根據(jù)蒸汽壓縮方法可以分為兩種類型:直接壓縮和間接壓縮。2.1.4共沸精餾共沸蒸餾是分離接近沸騰的混合物和接近沸騰的混合物的常用方法。分離出來的原料中兩種成分的沸點相似的情況下，兩種成分之間的相對揮發(fā)性接近于1。使用常規(guī)的精餾方法，理論段數(shù)和精餾塔的回流比增加，從而增加。設(shè)備成本和運營成本的經(jīng)濟性。在分離的成分之間形成共沸混合物的情況下，由于共沸點、操作線以及氣液平衡線的存在，傳統(tǒng)的蒸餾不能超過共沸點的生成物。[17]為了解決這兩個原料的分離問題,第三個組件可以被添加到原料,該組件和原材料形成共沸混合物與一個或兩個組件,從而改變組件之間的氣液平衡關(guān)系使原材料容易分開。這種蒸餾方法稱為共沸蒸餾。[18]2.1.5萃取精餾當(dāng)常規(guī)精餾不能得到較高濃度的產(chǎn)品時，可以考慮萃取精餾。萃取精餾是一種特殊的精餾，在蒸餾過程中加入第三種組分，使其存在于分離體系中，增加分離體系之間的相對揮發(fā)性，從而分離出近沸點混合物或共沸物質(zhì)[19]。第三種成分通常稱為萃取劑或溶劑。萃取精餾中萃取劑的種類很多，如有機溶劑、溶解鹽、復(fù)合萃取劑、離子液體等。我們可以根據(jù)需要的產(chǎn)品選擇合適的萃取劑。2.1.6吸附蒸餾工藝由于固體存在表面力，當(dāng)流體與固體接觸時，流體中的某些物質(zhì)有附著于固體表面的趨勢，這種現(xiàn)象稱為吸附。被吸附的流體叫吸附質(zhì)，固體叫吸附劑。吸附的逆過程稱為脫附。吸附法就是利用吸附劑對流體混合物中不同組分的選擇性吸附實現(xiàn)分離的方法。吸附劑的性能對吸附分離的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)起著決定性作用。工業(yè)吸附劑的要求有：表面積大，選擇性高，機械強度好，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，廉價易得等。可用于乙醇－水分離的吸附劑主要有分子篩和生物質(zhì)兩大類。2.1.7滲透汽化及蒸汽滲透工藝滲透汽化是液體混合物在膜下側(cè)負(fù)壓的作用下，利用膜對被分離混合物中某種組分有優(yōu)先透過的特點，使該組分滲透通過膜，在膜的下側(cè)汽化除去，實現(xiàn)分離的膜技術(shù)。滲透汽化的兩個基本參數(shù)是滲透通量和分離因子。滲透汽化的關(guān)鍵是選用合適的膜。用于醇－水滲透汽化分離的膜主要分為親水性膜（優(yōu)先透過水，適宜分離低水量的醇水溶液）和親醇性膜（優(yōu)先透過醇，適宜分離低醇量的醇水溶液）兩類。但不管是親水性膜還是親醇性膜都很難同時滿足滲透通量和分離因子兩個要求。2.2精餾工藝的選擇在對比以上四種工藝，吸附精餾工藝、滲透汽化及正確汽化工藝雖然優(yōu)勢明顯，分離效果好，污染少，但所需知識深奧，個人能力有限，不足以研究這么高深的方法。又由于共沸精餾用苯為夾帶劑的傳統(tǒng)方法設(shè)備投資大能耗高，且由于苯的使用對操作人員的身體有害。所以選擇萃取精餾加共沸精餾法來完成此次研究，使設(shè)備投資少，能耗低，且方法簡便易行。2.3進料狀態(tài)與加熱方式的選擇精餾塔有5種進料方式，即冷液進料、泡點進料、氣液混合進料、飽和蒸汽進料、過熱氣體進料。下面簡介兩種進料方式。2.3.1泡點進料泡點進料也稱為飽和液體進料。泡點給料具有兩大優(yōu)點:(1)泡點給料設(shè)計可避免因春夏秋冬給料溫度變化而引起塔體失穩(wěn)。(2)使氣液負(fù)荷(氣液比)的精餾段和提餾段一致,可以使用相同直徑的設(shè)計塔(精餾段和提餾段的直徑都是一樣的),這是方便加工和設(shè)計。[20]泡點進料常用于甲醇-水分離和芳香烴分離。由于泡點進料可以節(jié)省塔的運行成本，本設(shè)計選用泡點進料。2.3.2露點進料露點進料也稱飽和氣體進料，此時進料溫度等于其露點溫度。露點進料對于塔的操作符合要求高。一般工業(yè)上很少采用這種進料方式。2.3.3進料方式的選擇現(xiàn)有某燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的醪液中含水為85wt%，乙醇為10wt%，環(huán)己醇為5wt%，進料方式為泡點進料，塔頂冷凝器為全冷凝，塔釜再沸器為釜式再沸器。2.3.4加熱方式的選擇工業(yè)用直接蒸汽加熱是將蒸汽直接加入被加熱的材料中，以達(dá)到加熱目的的過程。因此，蒸汽中的水分與加熱材料混合，無法分離。當(dāng)蒸汽中的水分和加熱的物體混合后，它就不再重要了。例如，當(dāng)蒸汽直接進入冷水，將冷水加熱成熱水時，蒸汽不僅移動了，而且在熱的過程中也發(fā)生了傳質(zhì)過程。間接蒸汽加熱通過壁殼和盤管等設(shè)備將蒸汽的熱量轉(zhuǎn)移到被加熱的材料上。沒有傳質(zhì)過程，因為蒸汽本身凝結(jié)成水。它用于蒸汽和被加熱物體不能混合的地方。直接加熱的熱效率幾乎100%，間接加熱的凝結(jié)水與蒸汽一起排出，所以直接蒸汽加熱的熱效率比間接加熱的熱效率高。綜合能耗、工藝等因素，本設(shè)計采用蒸汽直接加熱。2.4工藝路線概述由于水和乙醇是共沸物，采用萃取精餾的方式，以乙二醇為萃取劑，大部分水、環(huán)己醇、乙二醇從塔釜流出，流入下一精餾塔，乙醇與少量水從塔頂餾出，進入下一個精餾塔進行下一步精餾。乙醇的進一步提濃在餾出液（乙醇和少量水）中加入萃取劑乙二醇，進行萃取精餾，從塔頂餾出符合標(biāo)準(zhǔn)的99.6%wt乙醇，塔釜流出乙二醇與少量水進入下一反應(yīng)器萃取劑乙二醇的循環(huán)利用。將反應(yīng)液（乙二醇和少量水）加入精餾塔中，水從塔頂餾出，塔底流出乙二醇返回前步驟中重復(fù)利用。環(huán)己醇—水—乙二醇的分離將混合液（環(huán)己醇，乙二醇，水）加入精餾塔中，塔頂餾出水與環(huán)己醇的混合液，塔釜流出乙二醇參與乙醇的二次提純反應(yīng)。水與環(huán)己醇的初步分離將混合液選擇合適的塔板加入，進行精餾，從塔釜中流出大部分符合標(biāo)準(zhǔn)的水，塔頂餾出形成共沸物的水與環(huán)己醇，進入下一反應(yīng)器。環(huán)己醇的進一步提純混合液流入精餾塔中，在精餾塔中加入共沸劑正己烷，塔釜流出符合標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)己醇，塔頂餾出正己烷循環(huán)利用加入反應(yīng)。2.5本章小結(jié)本章確定了乙醇-水體系的精餾工藝，選取共沸精餾和萃取精餾聯(lián)合操作方案，加熱方式為塔底蒸汽直接加熱，進料方式為泡點進料，并詳細(xì)論述了精餾的工藝流程。第三章工藝流程模擬3.1流程模擬軟件概述使用Aspenplus軟件模擬，對整個工藝流程的模擬步驟如下圖所示圖3-1Aspen建模步驟由于Aspen具有強大的功能，因此它已成為國內(nèi)外科學(xué)研究、設(shè)計開發(fā)和生產(chǎn)操作的一個強有力的工具。3.2工藝流程圖本文基于Aspen模擬軟件對繆液提純乙醇工藝進行了全流程的模擬，模擬工藝流程圖如3-2所示。圖3-2Aspen模擬的工藝流程圖3.2.1工藝流程解讀乙醇的提濃由于水和乙醇是共沸物，采用萃取精餾的方式，以乙二醇為萃取劑，大部分水、環(huán)己醇、乙二醇從塔釜流出，流入下一精餾塔，乙醇與少量水從塔頂餾出，進入下一個精餾塔進行下一步精餾。1乙醇的進一步提濃在餾出液（乙醇和少量水）中加入萃取劑乙二醇，進行萃取精餾，從塔頂餾出符合標(biāo)準(zhǔn)的99.6%wt乙醇，塔釜流出乙二醇與少量水進入下一反應(yīng)器萃取劑乙二醇的循環(huán)利用。將反應(yīng)液（乙二醇和少量水）加入精餾塔中，水從塔頂餾出，塔底流出乙二醇返回前步驟中重復(fù)利用。環(huán)己醇—水—乙二醇的分離將混合液（環(huán)己醇，乙二醇，水）加入精餾塔中，塔頂餾出水與環(huán)己醇的混合液，塔釜流出乙二醇參與乙醇的二次提純反應(yīng)。水與環(huán)己醇的初步分離將混合液選擇合適的塔板加入，進行精餾，從塔釜中流出大部分符合標(biāo)準(zhǔn)的水，塔頂餾出形成共沸物的水與環(huán)己醇，進入下一反應(yīng)器。環(huán)己醇的進一步提純混合液流入精餾塔中，在精餾塔中加入共沸劑正己烷，塔釜流出符合標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)己醇，塔頂餾出正己烷循環(huán)利用加入反應(yīng)。3.2.2組分一覽表3-1給出了流程中所涉及到的組分，這些組分包括水、乙醇、環(huán)己醇等物質(zhì)。具體的組分如表3-1所示。表3-1組分一覽表組分ID類型組分名稱別名C6OL常規(guī)CYCLOHEXANOLC6H12O-1H2O常規(guī)WATERH2OC2H5OH常規(guī)ETHANOLC2H6O-2C6H14常規(guī)N-HEXANEC6H14-1C2H6O2常規(guī)ETHYLENE-GLYCOLC2H6O23.2.3工藝方法的選擇化工熱力學(xué)方法對模擬結(jié)果的合理性起到?jīng)Q定作用。本文所模擬的工藝流程中含有乙醇、水等極性物質(zhì)。根據(jù)物性方法選擇向?qū)?，我們選擇NRTL模型作為本次模擬的熱力學(xué)模型。所選的熱力學(xué)模型如圖3-3所示圖3-3模擬所選的熱力學(xué)模型二元交互作用的參數(shù)表3-2各組分NRTL模型二元交互作用的參數(shù)組分i組分j溫度單位AIJAJIBIJBJICIJTLOWERTUPPERC6OLH2OC00108.90341544.3130.390161C6OLC2H5OHC-0.4868-1.811557.5641975.9990.379.2149.8H2OC2H5OHC3.4578-0.8009-586.081246.180.324.99100H2OC6H14C00304015120.2055C2H5OHC6H14C00497.8083738.64020.474078.3C6OLC2H6O2C002.3983543.60930.384.64112.7H2OC2H6O2C0.3479-0.056734.8234-147.1370.330.4196.7C2H5OHC2H6O2C14.8422-0.1115-4664.41157.59370.4750190C6H14C2H6O2C-11.79744.658225547.73-474.2570.11056.85表3-1給出了流程中各組分二元交互作用的參數(shù)，這些參數(shù)為后續(xù)設(shè)計燃料乙醇的分離序列提供了依據(jù)。3.2.4模塊參數(shù)的設(shè)置本流程中的主要設(shè)備是精餾塔，精餾塔采用Radfrac模塊進行嚴(yán)格計算。除了物性方法的選擇對模擬結(jié)果有著重要的影響外，設(shè)備參數(shù)的設(shè)置對模擬結(jié)果也有非常大的影響。塔T101的設(shè)置圖3-4塔T101的參數(shù)設(shè)置塔T101的設(shè)置包括塔板數(shù)、回流比、冷凝器再沸器的設(shè)置、流出物流率（摩爾）以及收斂算法的設(shè)置。由于流程中存在共沸體系，收斂方法應(yīng)選擇共沸或者非常不理想的液相，這里我們選擇非常不理想的液相。塔T102的參數(shù)設(shè)置圖3-5塔T102的參數(shù)設(shè)置同理塔T102的設(shè)置包括塔板數(shù)、回流比、冷凝器再沸器的設(shè)置、流出物流率（摩爾）以及收斂算法的設(shè)置。由于流程中存在共沸體系，收斂方法應(yīng)選擇共沸或者非常不理想的液相，這里我們選擇共沸。T102的塔板數(shù)為20塊，塔頂冷凝器為全冷凝，塔釜再沸器為釜式再沸器。T103參數(shù)的設(shè)置圖3-6塔T103的參數(shù)設(shè)置與T101和T102設(shè)置不同的是，T103的有效相態(tài)設(shè)置為3相，分別為氣相、液相以及干燥水。塔T104的參數(shù)設(shè)置圖3-7塔T104的參數(shù)設(shè)置塔T104的收斂方法設(shè)置為石油/寬沸程。塔T105的參數(shù)設(shè)置圖3-8塔T105的參數(shù)設(shè)置塔T106的參數(shù)設(shè)置圖3-9塔T106的參數(shù)設(shè)置3.3設(shè)計優(yōu)化我們利用軟件中的靈敏度分析功能對塔T101的進料位置進行了靈敏度分析。我們以乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和再沸器的熱負(fù)荷為目標(biāo)函數(shù)，考察了這兩個目標(biāo)函數(shù)隨T101進料位置的變化。本文以這兩個參數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，同時兼顧了產(chǎn)品質(zhì)量純度和工藝過程的操作費用，即在滿足分離要求的同時，盡可能的降低操作費用。表3-3靈敏度分析結(jié)果一覽表Row/CaseStatusVARYT10111FEEDSSTAGEC2H5OH

REBDUTY

KJ/HR1OK50.86132210237256.52OK60.87844910255531.33OK70.89019710269484.94OK80.89899410280664.85OK90.90617410290216.36OK100.91293910299644.17OK110.91293910299644.18OK120.91293910299644.19OK130.91293910299644.110OK140.91293910299644.111OK150.91293910299644.112OK160.91293910299644.113OK170.91293910299644.114OK180.91293910299644.115OK190.91293910299644.116OK200.91293910299644.117OK210.91293910299644.118OK220.91293910299644.119OK230.91293910299644.120OK240.91293910299644.121OK250.91293910299644.122OK260.91293910299644.123OK270.9129391029964424OK280.9129391029964425OK290.9129391029964426OK300.9129391029964427OK310.9129391029964428OK320.9129391029964429OK330.9129391029964430OK340.9129391029964431OK350.9129391029964432OK360.9129391029964433OK370.9129391029964434OK380.9129391029964435OK390.9129391029964436OK400.9129391029964437OK410.91293910299643.938OK420.91293910299643.939OK430.91293910299643.940OK440.91293910299643.941OK450.91293910299643.942OK460.91293910299643.843OK470.91293910299643.744OK480.91293910299643.345OK490.91293810299642.146OK500.91293610299638.947OK510.91292910299629.548OK520.9129110299602.649OK530.91285610299525.850OK540.91270110299305.851OK550.91225510298675.5圖3-10乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨進料位置的變化圖3-11再沸器的熱負(fù)荷隨進料位置的變化由圖3-10和3-11可以看出當(dāng)進料板大于第10塊時，乙醇的質(zhì)量純度和再沸器的熱負(fù)荷不在隨進料位置的變化而變化，所以進料位置選擇第10塊塔板進料。3.4本章小結(jié)本章對燃料乙醇精餾工藝進行了模擬與優(yōu)化。我們確定了整個工藝流程的路線，基于Aspen軟件，采用序貫?zāi)K法和聯(lián)立方程法對精餾工藝實施了模擬。為了使模擬結(jié)果更加具有可靠性，我們選擇了NRTL為模擬的熱力學(xué)方法。我們對模擬中所涉及的精餾塔進行了參數(shù)設(shè)置，對T101進行了靈敏度分析。第四章物料衡算和能量衡算4.1物料衡算對于新設(shè)計的生產(chǎn)工藝，材料平衡是過程設(shè)計的基礎(chǔ)。根據(jù)需設(shè)計的年產(chǎn)量，可以通過全過程的物料平衡，計算并確定原料的消耗量；確定各個設(shè)備輸入和輸出的條件，并在此基礎(chǔ)上，進行各個設(shè)備的選型設(shè)計。同時，它也是能量平衡的計算基礎(chǔ)。物料平衡，意味著“每單位時間內(nèi)，進入系統(tǒng)的所有物料的質(zhì)量，必須等于離開系統(tǒng)的所有物料的質(zhì)量加上損失和累積的質(zhì)量”。對于穩(wěn)定的系統(tǒng)來說，通常會滿足以下關(guān)系：（進料量總和）-（輸出量總和）=（系統(tǒng)累計量）當(dāng)系統(tǒng)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的時候，可以表示為：（進料量總和）-（輸出量總和）+（反應(yīng)消耗）-（反應(yīng)輸出）=（系統(tǒng)累積）使用以上兩個關(guān)系，可以在整個過程系統(tǒng)或各個單體上執(zhí)行物料平衡。物料平衡包括總質(zhì)量的平衡，各個設(shè)備的物料平衡和元素的平衡。物料衡算通式：G∑G投入：投入系統(tǒng)的物料總量∑G產(chǎn)品：系統(tǒng)產(chǎn)出的產(chǎn)品和副產(chǎn)物總量∑G流失：系統(tǒng)中流失的物料總量∑G回收：系統(tǒng)中回收的物料總量下面，將對整個工藝中關(guān)鍵設(shè)備進行詳細(xì)的物料衡算。4.2能量衡算該項目基于化學(xué)設(shè)計中能量平衡計算的基本思想和要求，以及將基本規(guī)范與實際過程相結(jié)合以編制能量平衡表的原理。Q式中：Qin：代表輸入設(shè)備的總能量；Qout：代表輸出設(shè)備的能量之和；Qi：代表能量損失的總和。對于連續(xù)系統(tǒng)：Q+W=式中：Q：設(shè)備的能量負(fù)荷；W：輸入系統(tǒng)的機械能；∑Hout：每種物料離開設(shè)備的焓之和；∑Hin：每種進入設(shè)備的材料的焓之和。在計算整個工廠的能量平衡時，各單體設(shè)備是基本單位，并考慮了由機械能轉(zhuǎn)換、化學(xué)反應(yīng)的釋放以及純物理變化帶來的能量變化。能量衡算可以用于指導(dǎo)節(jié)能降耗的設(shè)計工作。4.3主要設(shè)備的模擬結(jié)果4.3.1精餾塔T101物料衡算圖4-1塔T101表4-1塔T101的物熱衡算結(jié)果進口出口流股單位111412114描述從T101T101至T101T101T104E101流股類型CONVENCONVENCONVENCONVEN最大相對誤差成本流$/hrMIXED子流股相態(tài)液相液相液相液相溫度C252578.2566123.6888208壓力bar551.013251.60325摩爾汽相分率0000摩爾液相分率1111摩爾固相分率0000質(zhì)量汽相分率0000質(zhì)量液相分率1111質(zhì)量固相分率0000摩爾焓cal/mol-68324.18014-109498.325-65105.5-78271.18747質(zhì)量焓cal/gm-3406.098591-1764.15461-1604.81-2465.516667摩爾熵cal/mol-K-42.00421495-107.497133-68.7872-52.28459754質(zhì)量熵cal/gm-K-2.093995084-1.73191292-1.69556-1.646947629摩爾密度mol/cc0.0483716580.018030550.018460.030492547質(zhì)量密度gm/cc0.9703048161.119128210.7489240.96802746焓流量cal/sec-9461384.972-6083240.27-488292-14600190.47平均分子量20.0593665562.0684440.56931.74636315摩爾流量kmol/hr498.520228620027671.5202286C6OLkmol/hr4.9919788703.28E-084.991978837H2Okmol/hr471.82169805.293448466.5282497C2H5OHkmol/hr21.7065517021.706558.12E-20C6H14kmol/hr0000C2H6O2kmol/hr02002.87E-15200摩爾分率C6OL0.01001359301.22E-090.007433847H2O0.94644443900.1960540.694734469C2H5OH0.04354196800.8039461.21E-22C6H140000C2H6O2011.06E-160.297831683質(zhì)量流量kg/hr9999.99999612413.6881095.36321318.32504C6OLkg/hr499.999998203.29E-06499.9999949H2Okg/hr8500095.362958404.637047C2H5OHkg/hr999.9999985010003.74E-18C6H14kg/hr0000C2H6O2kg/hr012413.6881.78E-1312413.688質(zhì)量分率C6OL0.0503.00E-090.023454H2O0.8500.0870610.394244718C2H5OH0.100.9129391.76E-22C6H140000C2H6O2011.63E-160.582301282體積流量l/min171.7673291184.87140124.37638367.0406387熱容，混合物cal/mol-K18.6615757434.264358632.2973326.79700382焓，混合物cal/mol-68324.18014-109498.325-65105.5-78271.18747吉布斯自由能，混合物cal/mol-55800.62346-77448.0546-40933.2-57522.62943熵，混合物cal/mol-K-42.00421495-107.497133-68.7872-52.28459754熱容，純組分C6OLcal/mol-K55.1507587566.2763973.55495272H2Ocal/mol-K17.7263834118.9026620.5475277C2H5OHcal/mol-K28.8401116735.2538444.42813222C6H14C2H6O2cal/mol-K34.264358637.0357340.06763384焓，純組分C6OLcal/mol-83266.21682-80020.9-76836.74411H2Ocal/mol-68262.19624-67290-66396.40733C2H5OHcal/mol-66282.78914-64592.8-62799.16297C6H14C2H6O2cal/mol-109498.325-107604-105854.4434吉布斯自由能，純組分C6OLcal/mol-30329.84036-21106.4-13676.36263H2Ocal/mol-56644.73101-54644.6-53045.27069C2H5OHcal/mol-41599.1565-37302-33813.54678C6H14C2H6O2cal/mol-77448.0546-71881.8-67368.89616熵，純組分C6OLcal/mol-K-177.5494766-167.654-159.1587772H2Ocal/mol-K-38.96516931-35.985-33.64372621C2H5OHcal/mol-K-82.78930956-77.6617-73.04128192C6H14C2H6O2cal/mol-K-107.497133-101.654-96.98029839液相摩爾焓-68324.18014-109498.325-65105.5-78271.18747質(zhì)量焓-3406.098591-1764.15461-1604.81-2465.516667摩爾熵-42.00421495-107.497133-68.7872-52.28459754質(zhì)量熵-2.093995084-1.73191292-1.69556-1.646947629摩爾密度0.0483716580.018030550.018460.030492547質(zhì)量密度0.9703048161.119128210.7489240.96802746焓流量-9461384.972-6083240.27-488292-14600190.47平均分子量20.0593665562.0684440.56931.74636315摩爾流量kmol/hr498.520228620027671.5202286C6OLkmol/hr4.9919788703.28E-084.991978837H2Okmol/hr471.82169805.293448466.5282497C2H5OHkmol/hr21.7065517021.706558.12E-20C6H14kmol/hr0000C2H6O2kmol/hr02002.87E-15200摩爾分率C6OL0.01001359301.22E-090.007433847H2O0.94644443900.1960540.694734469C2H5OH0.04354196800.8039461.21E-22C6H140000C2H6O2011.06E-160.297831683質(zhì)量流量kg/hr9999.99999612413.6881095.36321318.32504C6OLkg/hr499.999998203.29E-06499.9999949H2Okg/hr8500095.362958404.637047C2H5OHkg/hr999.9999985010003.74E-18C6H14kg/hr0000C2H6O2kg/hr012413.6881.78E-1312413.688質(zhì)量分率C6OL0.0503.00E-090.023454H2O0.8500.0870610.394244718C2H5OH0.100.9129391.76E-22C6H140000C2H6O2011.63E-160.582301282體積流量171.7673291184.87140124.37638367.0406387熱容，混合物18.6615757434.264358632.2973326.79700382焓，混合物-68324.18014-109498.325-65105.5-78271.18747吉布斯自由能，混合物-55800.62346-77448.0546-40933.2-57522.62943熵，混合物-42.00421495-107.497133-68.7872-52.28459754熱容，純組分C6OL55.1507587566.2763973.55495272H2O17.7263834118.9026620.5475277C2H5OH28.8401116735.2538444.42813222C6H14C2H6O234.264358637.0357340.06763384焓，純組分C6OL-83266.21682-80020.9-76836.74411H2O-68262.19624-67290-66396.40733C2H5OH-66282.78914-64592.8-62799.16297C6H14C2H6O2-109498.325-107604-105854.4434吉布斯自由能，純組分C6OL-30329.84036-21106.4-13676.36263H2O-56644.73101-54644.6-53045.27069C2H5OH-41599.1565-37302-33813.54678C6H14C2H6O2-77448.0546-71881.8-67368.89616熵，純組分C6OL-177.5494766-167.654-159.1587772H2O-38.96516931-35.985-33.64372621C2H5OH-82.78930956-77.6617-73.04128192C6H14C2H6O2-107.497133-101.654-96.98029839表4-2T101的物熱平衡一覽表總計單位入出相對差摩爾kmol/hr698.5202698.52020質(zhì)量kg/hr22413.6922413.69-3.25E-16焓cal/sec-1.6E+07-1.5E+07-0.029344.3.2精餾塔T102的模擬結(jié)果表4-3T102的物、熱衡算結(jié)果單位1316115描述從E101T102T102至T102T104T105流股類型CONVENCONVENCONVEN最大相對誤差成本流$/hrMIXED子流股相態(tài)液相液相液相溫度C100202.925808498.4472277壓力bar1.603251.203251.01325摩爾汽相分率000摩爾液相分率111摩爾固相分率000質(zhì)量汽相分率000質(zhì)量液相分率111質(zhì)量固相分率000摩爾焓cal/mol-78891.79196-102421.302-66994.563質(zhì)量焓cal/gm-2485.065504-1650.13495-3547.5103摩爾熵cal/mol-K-53.87404408-89.1791847-36.180037質(zhì)量熵cal/gm-K-1.697014673-1.43678792-1.915813摩爾密度mol/cc0.031304610.0151741450.04856072質(zhì)量密度gm/cc0.9938075330.9418354810.91706681焓流量cal/sec-14715953.94-5690072.34-8774803.2平均分子量31.7463631562.0684399818.8849523摩爾流量kmol/hr671.5202286200.0000001471.520228C6OLkmol/hr4.9919788378.60E-104.99197884H2Okmol/hr466.52824978.47E-084.67E+02C2H5OHkmol/hr8.12E-2000C6H14kmol/hr000C2H6O2kmol/hr2002006.74E-14摩爾分率C6OL0.0074338474.30E-120.01058699H2O0.6947344694.23E-109.89E-01C2H5OH1.21E-2200C6H14000C2H6O20.29783168311.43E-16質(zhì)量流量kg/hr21318.3250412413.6888.90E+03C6OLkg/hr499.99999498.61E-08499.999995H2Okg/hr8404.6370471.53E-068.40E+03C2H5OHkg/hr3.74E-1800C6H14kg/hr000C2H6O2kg/hr12413.68812413.6884.18E-12質(zhì)量分率C6OL0.0234546.94E-120.05615052H2O0.3942447181.23E-109.44E-01C2H5OH1.76E-2200C6H14000C2H6O20.58230128214.70E-16體積流量l/min357.5193442219.67191121.62E+02熱容，混合物cal/mol-K25.6288004746.9739435320.0956188吉布斯自由能，混合物cal/mol-58788.69241-59965.2496-53550.162焓，混合物cal/mol-78891.79196-102421.302-66994.563熵，混合物cal/mol-K-53.87404408-89.1791847-36.180037熱容，純組分C6OLcal/mol-K70.0166274482.0072467769.7653633H2Ocal/mol-K19.6060386425.5062515319.5509582C2H5OHcal/mol-K39.1074198C6H14C2H6O2cal/mol-K38.4113199646.9739435338.308533焓，純組分C6OLcal/mol-78538.34534-70644.5317-78646.87H2Ocal/mol-66871.61713-64593.637-66902.018C2H5OHcal/mol-63785.94641C6H14C2H6O2cal/mol-106783.6508-102421.302-106843.21吉布斯自由能，純組分C6OLcal/mol-17503.30061-1549.69996-17757.678H2Ocal/mol-53868.37102-50431.6388-53923.121C2H5OHcal/mol-35613.23456C6H14C2H6O2cal/mol-69696.13804-59965.2496-69850.627熵，純組分C6OLcal/mol-K-163.5670501-145.134095-163.85804H2Ocal/mol-K-34.84723599-29.7473596-34.927326C2H5OHcal/mol-K-75.49969679C6H14C2H6O2cal/mol-K-99.39035974-89.1791847-99.550226液相摩爾焓-78891.79196-102421.302-66994.563質(zhì)量焓-2485.065504-1650.13495-3547.5103摩爾熵-53.87404408-89.1791847-36.180037質(zhì)量熵-1.697014673-1.43678792-1.915813摩爾密度0.031304610.0151741450.04856072質(zhì)量密度0.9938075330.9418354810.91706681焓流量-14715953.94-5690072.34-8774803.2平均分子量31.7463631562.0684399818.8849523摩爾流量kmol/hr671.5202286200.0000001471.520228C6OLkmol/hr4.9919788378.60E-104.99197884H2Okmol/hr466.52824978.47E-084.67E+02C2H5OHkmol/hr8.12E-2000C6H14kmol/hr000C2H6O2kmol/hr2002006.74E-14摩爾分率C6OL0.0074338474.30E-120.01058699H2O0.6947344694.23E-109.89E-01C2H5OH1.21E-2200C6H14000C2H6O20.29783168311.43E-16質(zhì)量流量kg/hr21318.3250412413.6888.90E+03C6OLkg/hr499.99999498.61E-08499.999995H2Okg/hr8404.6370471.53E-068.40E+03C2H5OHkg/hr3.74E-1800C6H14kg/hr000C2H6O2kg/hr12413.68812413.6884.18E-12質(zhì)量分率C6OL0.0234546.94E-120.05615052H2O0.3942447181.23E-109.44E-01C2H5OH1.76E-2200C6H14000C2H6O20.58230128214.70E-16體積流量357.5193442219.67191121.62E+02熱容，混合物25.6288004746.9739435320.0956188吉布斯自由能，混合物-58788.69241-59965.2496-53550.162焓，混合物-78891.79196-102421.302-66994.563熵，混合物-53.87404408-89.1791847-36.180037熱容，純組分C6OL70.0166274482.0072467769.7653633H2O19.6060386425.5062515319.5509582C2H5OH39.1074198C6H14C2H6O238.4113199646.9739435338.308533焓，純組分C6OL-78538.34534-70644.5317-78646.87H2O-66871.61713-64593.637-66902.018C2H5OH-63785.94641C6H14C2H6O2-106783.6508-102421.302-106843.21吉布斯自由能，純組分C6OL-17503.30061-1549.69996-17757.678H2O-53868.37102-50431.6388-53923.121C2H5OH-35613.23456C6H14C2H6O2-69696.13804-59965.2496-69850.627熵，純組分C6OL-163.5670501-145.134095-163.85804H2O-34.84723599-29.7473596-34.927326C2H5OH-75.49969679C6H14C2H6O2-99.39035974-89.1791847-99.550226表4-4T102的物、熱平衡一覽表總計單位入出相對差摩爾kmol/hr671.520229671.520229-3.39E-16質(zhì)量kg/hr21318.32521318.3250焓cal/sec-14715953.9-14464875.6-0.0170624.3.3精餾塔T103的模擬結(jié)果表4-5精餾塔T103的物、熱衡算結(jié)果進口出口單位151101718117描述從T105P101T103T103T103至T103T103P101流股類型CONVENCONVENCONVENCONVENCONVEN最大相對誤差成本流$/hrMIXED子流股相態(tài)液相液相液相液相液相溫度C79.5471733.6356233.42548148.655533.42548壓力bar0.5066251.5198750.3039750.6939750.303975摩爾汽相分率00000摩爾液相分率11111摩爾固相分率00000質(zhì)量汽相分率00000質(zhì)量液相分率11111質(zhì)量固相分率00000摩爾焓cal/mol-68380.6-51643-51653.5-74959.7-68118.9質(zhì)量焓cal/gm-2608.29-590.475-590.594-748.394-3771.14摩爾熵cal/mol-K-48.6399-155.51-155.544-154.602-38.5418質(zhì)量熵cal/gm-K-1.85531-1.77807-1.77845-1.54354-2.13372摩爾密度mol/cc0.0355030.007810.0078120.0082990.054569質(zhì)量密度gm/cc0.9307590.6830260.6832230.8312770.985694焓流量cal/sec-949730-730974-731122-103397-852135平均分子量26.2166487.4601387.46013100.160718.06319摩爾流量kmol/hr5050.9557250.955724.96572145.0343C6OLkmol/hr4.9919796.4226386.4226384.9657210.026191H2Okmol/hr45.008020.3585040.3585046.48E-1245.00802C2H5OHkmol/hr00000C6H14kmol/hr044.1745844.174583.76E-078.82E-05C2H6O2kmol/hr00000摩爾分率C6OL0.099840.1260440.12604410.000582H2O0.900160.0070360.0070361.31E-120.999416C2H5OH00000C6H1400.8669210.8669217.57E-081.96E-06C2H6O200000質(zhì)量流量kg/hr1310.8324456.5944456.594497.37813.4629C6OLkg/hr500643.2958643.2958497.372.623279H2Okg/hr810.83216.4585486.4585481.17E-10810.832C2H5OHkg/hr00000C6H14kg/hr03806.843806.843.24E-050.007597C2H6O2kg/hr00000質(zhì)量分率C6OL0.3814370.1443470.14434710.003225H2O0.6185630.0014490.0014492.35E-130.996766C2H5OH00000C6H1400.8542040.8542046.52E-089.34E-06C2H6O200000體積流量l/min23.47245108.7463108.71499.97200213.75449熱容，混合物cal/mol-K24.2978449.8616149.8298376.7183517.88902吉布斯自由能，混合物cal/mol-51225.4-3934.8-3967.65-9747.84-56302.9焓，混合物cal/mol-68380.6-51643-51653.5-74959.7-68118.9熵，混合物cal/mol-K-48.6399-155.51-155.544-154.602-38.5418熱容，純組分C6OLcal/mol-K66.5117657.1316357.0841776.7183557.08417H2Ocal/mol-K18.9404717.8696617.8659721.7698617.86597C2H5OHC6H14cal/mol-K49.0304949.0007669.8828749.00076C2H6O2吉布斯自由能，純組分C6OLcal/mol-20890-28793.4-28830.6-9747.84-28830.6H2Ocal/mol-54598-56309.8-56317.9-52200.5-56317.9C2H5OHC6H14cal/mol374.6782342.121517306.63342.1215C2H6O2焓，純組分C6OLcal/mol-79935.3-82781.4-82793.4-74959.7-82793.4H2Ocal/mol-67265.6-68108.5-68112.3-65868.7-68112.3C2H5OHC6H14cal/mol-46990.2-47000.5-40266.8-47000.5C2H6O2熵，純組分C6OLcal/mol-K-167.411-175.979-176.018-154.602-176.018H2Ocal/mol-K-35.9164-38.4591-38.4713-32.404-38.4713C2H5OHC6H14cal/mol-K-154.391-154.424-136.493-154.424C2H6O2液相摩爾焓-68380.6-51643-51653.5-74959.7-68118.9質(zhì)量焓-2608.29-590.475-590.595-748.394-3771.14摩爾熵-48.6399-155.51-155.544-154.602-38.5418質(zhì)量熵-1.85531-1.77807-1.77845-1.54354-2.13372摩爾密度0.0355030.007810.0078120.0082990.054569質(zhì)量密度0.9307590.6830260.6832230.8312770.985694焓流量-949730-730974-731123-103397-852135平均分子量26.2166487.4601387.46015100.160718.06319摩爾流量kmol/hr5050.9557250.955724.96572145.0343C6OLkmol/hr4.9919796.4226386.4226384.9657210.026191H2Okmol/hr45.008020.3585040.3585046.48E-1245.00802C2H5OHkmol/hr00000C6H14kmol/hr044.1745844.174583.76E-078.82E-05C2H6O2kmol/hr00000摩爾分率C6OL0.099840.1260440.12604410.000582H2O0.900160.0070360.0070361.31E-120.999416C2H5OH00000C6H1400.8669210.8669217.57E-081.96E-06C2H6O200000質(zhì)量流量kg/hr1310.8324456.5944456.594497.37813.4629C6OLkg/hr500643.2958643.2958497.372.623279H2Okg/hr810.83216.4585486.4585481.17E-10810.832C2H5OHkg/hr00000C6H14kg/hr03806.843806.843.24E-050.007597C2H6O2kg/hr00000質(zhì)量分率C6OL0.3814370.1443470.14434710.003225H2O0.6185630.0014490.0014492.35E-130.996766C2H5OH00000C6H1400.8542040.8542046.52E-089.34E-06C2H6O200000體積流量23.47245108.7463108.71499.97200213.75449熱容，混合物24.2978449.8616149.8298376.7183517.88902吉布斯自由能，混合物-51225.4-3934.8-3967.65-9747.84-56302.9焓，混合物-68380.6-51643-51653.5-74959.7-68118.9熵，混合物-48.6399-155.51-155.544-154.602-38.5418熱容，純組分C6OL66.5117657.1316357.0841776.7183557.08417H2O18.9404717.8696617.8659721.7698617.86597C2H5OHC6H1449.0304949.0007669.8828749.00076C2H6O2吉布斯自由能，純組分C6OL-20890-28793.4-28830.6-9747.84-28830.6H2O-54598-56309.8-56317.9-52200.5-56317.9C2H5OHC6H14374.6782342.121517306.63342.1215C2H6O2焓，純組分C6OL-79935.3-82781.4-82793.4-74959.7-82793.4H2O-67265.6-68108.5-68112.3-65868.7-68112.3C2H5OHC6H14-46990.2-47000.5-40266.8-47000.5C2H6O2熵，純組分C6OL-167.411-175.979-176.018-154.602-176.018H2O-35.9164-38.4591-38.4713-32.404-38.4713C2H5OHC6H14-154.391-154.424-136.493-154.424C2H6O2表4-6精餾塔T103的物熱平衡一覽表總計單位入出相對差摩爾kmol/hr100.9557100.9557-1.65E-07質(zhì)量kg/hr5767.4265767.427-1.37E-07焓cal/sec-1680704-16866540.0035284.3.4精餾塔T104的模擬結(jié)果表4-7精餾塔T104物、熱衡算結(jié)果進口出口單位1216118112113描述從T101T102T106T104T104至T104T104T104T106流股類型CONVENCONVENCONVENCONVENCONVEN最大相對誤差成本流$/hrMIXED子流股相態(tài)液相液相液相液相液相溫度C78.2566202.925808193.131658161.61571188.5714283壓力bar1.013251.203250.8992750.5066250.896625摩爾汽相分率00000摩爾液相分率11111摩爾固相分率00000質(zhì)量汽相分率00000質(zhì)量液相分率11111質(zhì)量固相分率00000摩爾焓cal/mol-65105.5-102421.302-102876.504-65238-102823.2025質(zhì)量焓cal/gm-1604.81-1650.13495-1657.46882-1446.28-1663.736477摩爾熵cal/mol-K-68.7872-89.1791847-90.13059446-77.5779-90.12296973質(zhì)量熵cal/gm-K-1.69556-1.43678792-1.452116316-1.71985-1.458239663摩爾密度mol/cc0.018460.015174140.0153498830.0167840.015488876質(zhì)量密度gm/cc0.7489240.941835480.9527433010.7570830.957252435焓流量cal/sec-488292-5690072.34-17146083.86-391428-23003834.89平均分子量40.56962.0684462.0684445.1073761.80257745摩爾流量kmol/hr27200599.99999521.60001805.3999836C6OLkmol/hr3.28E-088.60E-103.17E-132.01E-183.37E-08H2Okmol/hr5.2934488.47E-082.87E-100.7404364.553012434C2H5OHkmol/hr21.7065502.48E-1820.859580.846976091C6H14kmol/hr00000C2H6O2kmol/hr2.87E-15200599.9999954.19E-14799.999995摩爾分率C6OL1.22E-094.30E-125.28E-169.33E-204.18E-11H2O0.1960544.23E-104.78E-130.0342790.005653107C2H5OH0.80394604.13E-210.9657210.001051622C6H1400000C2H6O21.06E-16111.94E-150.993295271質(zhì)量流量kg/hr1095.36312413.68837241.06369974.319849775.79486C6OLkg/hr3.29E-068.61E-083.17E-112.02E-163.38E-06H2Okg/hr95.362951.53E-065.16E-0913.3391682.02379384C2H5OHkg/hr100001.14E-16960.980639.01937543C6H14kg/hr00000C2H6O2kg/hr1.78E-1312413.68837241.063692.60E-1249654.75169質(zhì)量分率C6OL3.00E-096.94E-128.52E-162.07E-196.78E-11H2O0.0870611.23E-101.39E-130.0136910.001647865C2H5OH0.91293903.06E-210.9863090.000783903C6H1400000C2H6O21.63E-16112.67E-150.997568232體積流量l/min24.37638219.671911651.470752121.449866.6434794熱容，混合物cal/mol-K32.2973346.973943545.9871911232.3975945.4467378吉布斯自由能，混合物cal/mol-40933.2-59965.2496-60850.26099-39267.5-61211.4962焓，混合物cal/mol-65105.5-102421.302-102876.504-65238-102823.2025熵，混合物cal/mol-K-68.7872-89.1791847-90.13059446-77.5779-90.12296973熱容，純組分C6OLcal/mol-K66.2763982.007246863.0913380.77224627H2Ocal/mol-K18.9026625.506251524.696703518.4568924.34300203C2H5OHcal/mol-K35.2538432.8356470.87084248C6H14C2H6O2cal/mol-K37.0357346.973943545.9871911236.076145.54233695焓，純組分C6OLcal/mol-80020.9-70644.5317-81097.7-71812.93495H2Ocal/mol-67290-64593.637-64839.42706-67600.8-64951.23787C2H5OHcal/mol-64592.8-65158.8-59197.41378C6H14C2H6O2cal/mol-107604-102421.302-102876.504-108212-103085.1984吉布斯自由能，純組分C6OLcal/mol-21106.4-1549.69996-23925.5-3674.99318H2Ocal/mol-54644.6-50431.6388-50744.84709-55253.6-50891.51616C2H5OHcal/mol-37302-38619.4-29082.38586C6H14C2H6O2cal/mol-71881.8-59965.2496-60850.26099-73587.7-61265.12238熵，純組分C6OLcal/mol-K-167.654-145.134095-170.783-147.5737048H2Ocal/mol-K-35.985-29.7473596-30.22760968-36.883-30.45065888C2H5OHcal/mol-K-77.6617-79.2774-65.22337078C6H14C2H6O2cal/mol-K-101.654-89.1791847-90.13059446-103.428-90.57425865液相摩爾焓-65105.5-102421.302-102876.504-65238-102823.2025質(zhì)量焓-1604.81-1650.13495-1657.46882-1446.28-1663.736477摩爾熵-68.7872-89.1791847-90.13059446-77.5779-90.12296973質(zhì)量熵-1.69556-1.43678792-1.452116316-1.71985-1.458239663摩爾密度0.018460.015174140.0153498830.0167840.015488876質(zhì)量密度0.7489240.941835480.9527433010.7570830.957252435焓流量-488292-5690072.34-17146083.86-391428-23003834.89平均分子量40.56962.0684462.0684445.1073761.80257745摩爾流量kmol/hr27200599.99999521.60001805.3999836C6