化工课程设计--异丙醇-水萃取精馏分离

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1、 课程设计说明书课程设计说明书 设计题目：异丙醇-水萃取精馏分离 学 号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 2013 年 7 月 4 日 2 课程设计任务书课程设计任务书 一、 设计题目 异丙醇-水萃取精馏分离 二、 设计任务 1、 原料名称：异丙醇-水共沸体系 2、 原料组成：含异丙醇 87.4%(质量百分比) 3、 产品要求：塔顶产品中异丙醇含量 99.9%，水能够达标排放 4、 生产能力：年产量 1 万吨/年 5、 溶剂采用：NMF（N-甲酰吗啉） 6、 设备形式：浮阀塔 7、 生产能力：300 天/年，每年 24h 运行 8、 进料状况：共沸组成进料 9、 操作压力：常压 10、

2、加热蒸汽压力： 11、 冷却水温度：进口 30，出口 40 三、 设计内容 1、 设计方案的选定及流程说明 2、 精馏塔的物料衡算 3、 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4、 塔板数的确定 5、 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 6、 塔板主要工艺尺寸的计算 7、 塔板的流体力学验算 3 8、 塔板负荷性能图 9、 换热器设计 10、 精馏塔接管尺寸计算 11、 绘制生产工艺流程图 12、 绘制板式精馏塔的总装置图 13、 撰写课程设计说明书一份 四、 设计要求 1、 工艺设计说明一份 2、 工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用 AoutCAD 绘制） 五、 设计完成时间 2013 年 6

3、 月 24 日-2013 年 7 月 13 日 4 目录目录 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、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 W l . 14 4.4.2 溢流堰高度 w h. 15 4.4.3 弓形降液管宽度 d W和弓形截面积 f A 15 4.4.4 降液管底隙高度 0 h 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 5.4 塔的负荷性能图 19 5.4.1

5、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

6、. 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 6 1. 概述概述 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