化工异丙醇水萃取精馏分离.doc

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： 8 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 课程设计任务书 设计题目 异丙醇-水萃取精馏分离 设计任务 原料名称：异丙醇-水共沸体系 原料组成：含异丙醇87.4%(质量百分比) 产品要求：塔顶产品中异丙醇含量99.9%，水能够达标排放 生产能力：年产量1万吨/年 溶剂采用：NMF（N-甲酰吗啉） 设备形式：浮阀塔 生产能力：300天/年，每年24h运行 进料状况：共沸组成进料 操作压力：常压 加热蒸汽压力： 冷却水温度：进口30℃，出口40℃ 设计内容 设计方案的选定及流程说明 精馏塔的物料衡算 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 塔板数的确定 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 塔板主要工艺尺寸的计算 塔板的流体力学验算 塔板负荷性能图 换热器设计 精馏塔接管尺寸计算 绘制生产工艺流程图 绘制板式精馏塔的总装置图 撰写课程设计说明书一份 设计要求 工艺设计说明一份 工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AoutCAD绘制） 设计完成时间 2013年6月24日-2013年7月13日 目录 1. 概述 6 2.工艺流程确定及说明 6 2.1 塔板类型 6 2.2 加料方式 7 2.3 进料状况 7 2.4 塔顶冷凝方式 7 2.5 回流方式 7 2.6 加热方式 8 2.7 操作压力的确定 8 3. Aspen Plus化工流程模拟 8 3.1 模型建立 9 3.2 工艺流程 9 3.3 模拟计算 10 3.4 灵敏度分析与参数优化 10 3.4.1 原料进料位置的影响 10 3.4.2 萃取剂进料位置的影响 11 3.4.3塔板数与溶剂量对分离效果的影响 13 4. 塔板的工艺设计 13 4.1 精馏塔的全塔物料和能量衡算 13 4.2 实际塔板数计算 14 4.3 塔径计算 14 4.4 溢流装置的确定 14 4.4.1 溢流堰长 14 4.4.2 溢流堰高度 15 4.4.3 弓形降液管宽度和弓形截面积 15 4.4.4 降液管底隙高度 15 4.5 塔板布置及浮阀数目与排列 16 4.5.1 浮阀数目 16 4.5.2 排列 16 4.5.3 校核 17 5. 塔板的流体力学计算 18 5.1气体通过浮阀塔板的压力降 18 5.2 液泛 18 5.3 雾沫夹带 18 5.4 塔的负荷性能图 19 5.4.1 雾沫夹带线 19 5.4.2 液泛线 19 5.4.3 液体负荷上限线 19 5.4.4 漏液线 20 5.4.5 液相负荷下限线 20 5.4.6 操作性能负荷图 20 6. 塔附件设计 22 6.1 接管 22 6.1.1 进料管 22 6.1.2 回流管 22 6.1.3 塔顶蒸汽出料管 23 6.1.4 塔釜出料管 23 6.1.5 塔釜进气管 23 6.1.6 再沸器接管 24 6.2 筒体与封头 24 6.2.1 筒体 24 6.2.2水压试验校核 24 6.2.3 封头 25 6.2.4裙座 25 6.2.5地脚螺栓 25 6.3 塔的总体高度 25 6.3.1 塔的部的空间高度 25 6.3.2 进料板高度 26 6.3.3 设有人孔的塔板间距 26 6.3.4 封头高度 26 6.3.5 裙座高度 26 6.3.6 塔底空间高度 26 6.3.7 精馏塔总高度 26 附属设备设计 27 7.1原料离心泵的选型 27 7.2 原料预热器 28 7.3 塔顶冷凝器 28 7.4 塔釜再沸器 29 7.5 循环萃取剂冷凝器 30 7.6 公用工程 31 7.7冷凝器及再沸器选型汇总 31 8. 课程设计自我评价 31 9. 参考文献 32 1. 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，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