分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计方案.docx

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1、分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计方案第一部分设计方案的确定精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时

2、提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石油,化工,轻工等工业生产中,是液体混合物分离中首选分离方法。1.1塔的选择本次课程设计是分离乙醇—正丙醇二元物系，在此我选用连续精馏浮阀塔。浮阀塔结构简单，有两种结构型式，即条状浮阀和盘式浮阀，它们的操作和性能基本是一致的，只是结构上有区别，其中以盘式浮阀

3、应用最为普遍。盘式浮阀塔板结构，是在带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片。为了控制阀片的浮动围，在阀片的上方有一个十字型或依靠阀片的三条支腿。前者称十字架型，后者称V型。目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。浮阀塔具有以下优点：（1）.生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。（2）．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的

4、负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。（3）．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。（4）．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。（5）．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50％～80％，但是比筛板塔高20％～30％。1.2操作压力的选择蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般，除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用江河水或循环水冷凝下来的物系，都应采用常压蒸馏；对热敏物系，则易采用

5、减压蒸馏。本设计选用塔顶压强为1.03atm（绝压）。1.3进料热状况的选择蒸馏操作有五种进料热状况，进料热状况不同，影响塔各层塔板的气、液相负荷。工业上多采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料。本设计采用泡点进料。1.4加热及冷凝方式的选择精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔有足够的热量供应，本装置也采用此类塔底供热；而塔顶采用冷凝器冷凝，冷凝剂采用自来水，在用分配器按一定比例塔顶回流。蒸馏多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽加热，本设计采用的是间接蒸汽加热。1.5回流比的选择回流比是精馏

6、操作的重要工艺条件，其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。设计时，应根据实际需要选定回流比，本设计中已经给出回流比R为5.第二部分塔板的工艺设计2.1精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算2.1.1精馏塔全塔物料衡算F:进料量(kmol/h):原料组成D:塔顶产品流量(kmol/h):塔顶组成W:塔底残液流量(kmol/h):塔底组成原料乙醇组成:塔顶组成:==92.15%塔底组成:XW==0.013%平均摩尔质量：进料量:物料衡算式:F=D+WF=D+W联立代入求解:D=28.67kmol/hW=35.37kmol

7、/h2.1.2常压下乙醇-正丙醇气、液平衡组成（摩尔）与温度的关系乙醇正丙醇气液平衡（摩尔分数）与温度的关系温度t/℃97.6093.8592.6691.6088.3286.2584.9884.1383.0680.5078.3801液相组成x0.1260.1880.2100.3580.4610.5460.6000.6630.884气相组成y00.2400.3180.3490.5500.6500.7710.7600.7990.9141精馏段平均温度:===83.51℃提留段平均温度:====92.41℃2.1.3密度已知:混合液密

8、度:（为质量分数）；混合气密度:(1)精馏段=83.51℃(2)提馏段℃不同温度下乙醇和正丙醇的密度温度t/℃707580859095100乙醇kg/m3748.87739.87735.87731.87728.87723.87715.87正丙醇kg/m3762.