萃取精馏法分离醋酸-水模拟设计

浙江科技学院

本科毕业设计

(2016届)

题目萃取精馏法精制醋酸工艺过程设计学院生化/轻工学院

专业化学工程与工艺

班级化工121

学号5120420023

学生姓名吕轶

指导教师刘赫扬

完成日期2016年5月21日

浙江科技学院毕业设计（论文）、学位论文

版权使用授权书

本人吕轶学号5120420023 声明所呈交的毕业设计（论文）、学位论文《萃取精馏法精制醋酸工艺过程设计》，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

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论文作者签名：导师签名：

签字日期：2016年5月21日签字日期：2016年5月21日

萃取精馏法精制醋酸工艺过程设计

学生姓名：吕轶指导教师：刘赫扬

（浙江科技学院生物与化学工程学院/轻工学院）

摘要：

本文在介绍醋酸-水体系分离方法的基础上，以NMP（N-甲基吡咯烷酮）作为萃取剂，对醋酸-水溶液萃取精馏过程进行研究分析，利用软件Aspen Plus 进行萃取精馏过程的模拟，得出的数据代入Exchanger Design and Rating对换热器进行设计选型。用SW6-2011对塔设备进行壁厚的设计，最后对其做经济分析。

模拟计算时，物性方法选用NRTL，规定醋酸溶液的进料浓度为60%、流率为550kmol/h，精馏塔选择Radfrac模块，主要研究了醋酸-水精馏塔的理论塔板数、回流比、进料位置、萃取剂用量对精馏过程的影响。得到了精馏操作的较佳条件：回流比2.59、理论塔板数41、醋酸原料进料位置26、萃取剂进料位置5，萃取剂用量160kmol/h、平均塔径为2.47m、有效塔高20m。并对分离前的除杂精馏塔和分离后的萃取剂回收塔也进行了较详细的设计。最后比较萃取精馏和普通精馏的投资和操作能耗。发现萃取精馏法分离醋酸和水的能耗和分离效果都优于普通精馏法，是一种工业上最有发展前景的醋酸-水分离方法。

关键词：萃取精馏；NMP；醋酸；水；Aspen Plus

The Design Method of Extractive Distillation Refining Acetic

Acid Process

Student’ s name: Lv Yi Advisor:Liu Heyang

（School of Biological and Chemical Engineering/School of Light Industry, Zhejiang University of

Science & Technology）

Abstract:

This paper introduces the acetic acid/water system on the basis of separation methods, NMP as extractant, Research and analysis the extractive distillation process of acetic acid aqueous solution, using the extractive distillation process simulation software Aspen Plus, The data in Exchanger Design and Rating of heat Exchanger Design selection.Then use SW6-2011 of tower equipment for the design of wall thickness, Finally make economic analysis on it.

In the simulation calculation, the physical property method using NRTL, feed concentration of 60% acetic acid solution, flow rate of 550 kmol/h, choose Radfrac rectification column, mainly studies the theory of acetic acid-water column plate number, reflux ratio and feed position, the influence of the extraction agent dosage on distillation process. Got the better conditions of distillation operation, reflux ratio of 2.59, the theoretical plate number 41, acetic acid raw material feeding position 26, feeding position 5 extraction agent, extraction agent 160 kmol/h, the average diameter of 2.47 m, 24 m high tower effectively. And after the separation in the distillation and separation of the extractant recycling tower also has carried on the detailed design. Finally comparing extractive distillation and general distillation of investment and operating energy consumption. Found extractive distillation to separate acetic acid and water and separation effect is better than that of ordinary distillation method, energy consumption is one of the most promising on industrial acetic acid/water separation method.

Keywords：E xtractive distillation；NMF；Acetic acid；Water；Aspen Plus

目录

中文摘要............................................................................................................................ I 英文摘要........................................................................................................................... I I 目录......................................................................................................................... III 1．总论.. (1)

1.1 醋酸介绍 (1)

1.2 研究内容 (1)

2．化工工艺与系统 (2)

2.1 醋酸-水分离方法比选 (2)

2.2 本文拟选用的分离分案 (2)

3．工艺优化 (3)

3.1 萃取剂的初步选择 (3)

3.2 除杂精馏塔的设定 (3)

3.2.1 理论板的设定 (4)

3.2.2 回流比和塔顶流率的设定 (4)

3.2.3 进料位置的设定 (5)

3.3 醋酸-水精馏塔的设定 (5)

3.3.1 理论板的设定 (5)

3.3.2 回流比和塔顶流率的设定 (6)

3.3.3 进料位置的设定 (7)

3.4 萃取剂回收塔的设定 (7)

3.4.1 理论板的设定 (7)

3.4.2 回流比和塔顶流率的设定 (8)

3.4.3 进料位置的设定 (8)

3.5 萃取剂用量对能耗的影响 (9)

3.6 进料温度对分离效果的影响 (9)

4．物料/能量平衡 (11)

4.1 物料衡算 (11)

4.1.1 物料衡算的原理和法则 (11)

4.1.2 物料衡算过结果 (11)

4.2 能量衡算 (13)

4.2.1 能量衡算的原理和准则 (13)

4.2.2 热量衡算结果 (14)

5．设备的选型/设计 (16)

5.1 过程设备的基本要求 (16)

5.2 精馏塔的设定 (16)

5.2.1 精馏塔塔型的选择 (16)

5.2.2 精馏塔全塔效率的估算 (19)

5.2.3 精馏塔的塔径设定 (19)

5.2.4 精馏塔塔高的计算 (19)

5.2.5 精馏塔模拟结果与分析 (19)

5.3 换热器的设计 (24)

5.3.1 换热器类型简介 (24)

5.3.2 换热流股信息 (25)

5.3.3 选型示例 (25)

5.3.4 换热器选型结果一览表 (37)

5.4 塔体强度校核 (37)

6．车间布置 (51)

6.1 概述 (51)

6.2 平立面布置图 (51)

7．经济分析 (54)

7.1 设备购置费 (54)

7.1.1 塔设备 (54)

7.1.2 换热器 (54)

7.2 公用工程费 (55)

7.2.1 原材料及辅助材料费 (55)

7.3 财务分析 (55)

8．环境影响评价 (56)

8.1 三废处理 (56)

8.1.1 废气 (56)

8.1.2 废水 (56)

8.1.3 废渣 (56)

9．总结与展望 (57)

致谢 (58)

参考文献 (59)

附件：

1 工艺流程图

2 车间平立面布置图

1总论

1.1醋酸介绍

醋酸是一种重要的化工原料，纯醋酸是无色液体，有刺激性气味，常压下沸点为117.9℃，熔点16.6℃，易溶于水，醇类，醚类等。不溶于二硫化碳，有强腐蚀性，对皮肤有刺痛感，属二级有机酸性腐蚀物品。醋酸是氧化反应的良好溶剂，也是有机合成工业的重要原料，用于合成乙酐，乙酸乙酯，卤代醋酸等；还可用来生产醋酸盐，如醋酸锰，醋酸钴，醋酸锌等金属的盐，广泛用作催化剂、衣物染色以及皮革制造业中的助剂；也可以用来生产药物，如阿司匹林等；在食品行业中，醋酸可以用作酸化剂、增香剂和香料。在醋酸使用过程中，往往需要将醋酸进行提纯、精制后作为反应原料或溶剂，而醋酸生产中往往会混有一部分水。因此找到一种高效廉价的醋酸-水分离方法尤为关键[1]。

1.2研究内容

比较各种萃取剂的分离效果和成本，选择一种最合适的萃取剂。然后用Aspen Plus模拟醋酸-水分离工艺过程，得到理论板数、回流比、进料位置、塔径、塔高等参数。将得到参数代入Exchanger Design and Rating对换热器进行设计选型。用软件SW6-2011对精馏塔进行壁厚设计和强度校核。最后对该工艺进行经济分析。

2化工工艺与系统

2.1醋酸-水分离方法比选

普通精馏法：技术成熟，工艺简单，但常压下醋酸和水的相对挥发度很小，接近与1。所以用普通精馏法分离醋酸和水所需的理论塔板数和回流比较大，能耗较高，生产利润低，不适合工业大规模生产[2]。

共沸精馏法：是在原有的醋酸-水体系中加入了夹带剂。提高了醋酸和水的相对挥发度，改善了待分离组分间的气液平衡关系。夹带剂能和水形成新的共沸物。在塔顶一起蒸出。在塔底则蒸出醋酸。常用的夹带剂有醋酸丙酯，醋酸乙酯，二氯乙烷，适合醋酸浓度较高时的精馏。

萃取精馏法：是在原料液中加入高沸点的萃取剂，破坏了原有的共沸体系，且增大了原有组分间的相对挥发度，萃取剂不与任何组分形成共沸物。常用的萃取剂有N-甲基乙酰胺，二甲基苯胺，N-甲酰吗啉，N-甲基吡咯烷酮等。在塔顶蒸出水，塔底得到醋酸和萃取剂，萃取剂可以通过精馏进一步回收利用。由于萃取精馏时萃取剂是在塔釜流出，不需气化冷凝。相比共沸精馏法它所需的能耗较低，具有更好的发展前景[3]。

2.2本文拟选用的分离分案

醋酸-水体系的分离过程中，由于醋酸和水的相对挥发度接近于1，因此用普通精馏分离时需要较大的回流比和理论塔板数，且能耗和设备造价也比较高。而共沸精馏和萃取精馏都是比较成熟的工艺，在工业上也得到广泛的应用。当醋酸浓度较高时，宜采用共沸精馏，醋酸浓度较低时采用萃取精馏。但共沸精馏时，夹带剂和水都要从塔顶蒸发，而萃取精馏只需蒸发水，因此萃取精馏能耗相对较低。故本论文采用萃取精馏法[4]。

3工艺优化

3.1萃取剂的初步选择

在萃取精馏中，加入萃取剂是为了增大醋酸和水的相对挥发度，从而降低所需的理论塔板数，减小回流比。在萃取剂流量相同的条件下，各种萃取剂的分离效果如表1所示

表1 各萃取剂对比图

萃取剂达到99%纯度

所需的塔板数该塔板数下的

最小回流比

沸点（℃）毒性价格（元/吨）

N-甲基吡咯烷酮41 2.59 203 微毒15000

N-甲基乙酰胺38 2.71 206 微毒65000

二甲基苯胺40 2.68 193 高毒19900

N-甲酰吗啉49 2.65 240 无毒28000 萃取剂的选择对萃取精馏过程的影响很大，选择一种合适的萃取剂尤为重要。萃取剂的选择原则：

1.与醋酸互溶但与水不互溶。能增大水和醋酸的相对挥发度。

2.不易挥发，精馏时和醋酸一起在塔釜流出。

3.易于回收，不与醋酸形成共沸物。

4.具有较小的汽化潜热，价格低廉，来源广泛，无毒无害，热稳定性好和

腐蚀性小等特性。

相比之下N-甲基吡咯烷酮的性能较好价格又低廉，因此选择N-甲基吡咯烷酮为萃取剂[5]。

3.2除杂精馏塔的设定

本文采用Aspen Plus软件对工艺过程进行模拟分析，物性方法用NRTL，规定醋酸溶液的进料浓度为60%、流率为550kmol/h，精馏塔选择Radfrac模块，主要研究了醋酸-水精馏塔的理论塔板数、回流比、进料位置、萃取剂用量对精馏过程的影响。主要研究内容如下：

（1）比较各种萃取剂的萃取效果，选择一种最合适的萃取剂。

（2）对精馏塔的理论塔板数，回流比，原料和萃取剂进料位置进行模拟和设定，从而获得对醋酸-水体系精馏过程中对实际生产有指导意义的参数。

（3）利用萃取精馏模拟计算的基础数据，对萃取精馏塔进行初步的工艺设计，确定精馏塔的塔径，板间距，塔板效率等参数[6]。

3.2.1理论板的设定

用简单分离DSTWU模块模拟塔1分离后纯度为99.9%时理论塔板数和所需的最小回流比的关系。得到图1曲线。

图1 塔1中理论塔板数和回流比关系图

当塔板数为10的时候曲线变的平稳，增加塔板数不能明显降低回流比。所以塔1的理论塔板数设定为10块。

3.2.2回流比和塔顶流率的设定

然后对塔1进行回流比的设计规定，规定精馏塔的塔顶和塔釜分离纯度为99.9%，计算该条件下的最小回流比和塔顶产品流率。得到回流比为4.71，塔顶流率为48.2kmol/h。如图2所示。

图2 塔1回流比和塔顶流率设计结果

3.2.3进料位置的设定

进料位置在萃取精馏过程中也是一个重要的参数，进料位置的不同，分离效果和能耗也就不同，先对除杂塔进行分析，用得到的进料位置和塔釜热负荷数据作图，如图3所示。

图3 塔1加料板位置对能耗的关系图

发现加料板位置为4时能耗最低，因此选择此处为原料液的进料位置。

3.3醋酸-水精馏塔的设定

3.3.1理论板的设定

首先对萃取精馏塔进行塔板数设定，用简单分离DSTWU模块模拟分离后塔

顶和塔釜产物纯度都为99.9%时理论塔板数和所需的最小回流比的关系。得到图4曲线。

图4 塔2中理论塔板数和回流比关系图

当塔板数为41的时候曲线变的平稳，增加塔板数不能明显降低回流比。所以塔2的塔板数设定为41块。

3.3.2回流比和塔顶流率的设定

然后对萃取精馏塔进行设计规定，塔顶和塔釜分离纯度为99.9%，如图5所示。

图5 塔2回流比和塔顶流率设计结果

从表中结果看出该塔板数下最小回流比为 2.59，塔顶产品流率为208.54kmol/h。

3.3.3进料位置的设定

对萃取精馏塔的原料和萃取剂进料位置和萃取精馏塔釜热负荷关系作图，如图6所示。

图6 塔2原料和萃取剂进料位置和能耗关系图

发现原料进料位置为26，萃取剂进料位置为5的时候能耗最少，所以选择原料进料位置为26，萃取剂进料位置为5。

3.4萃取剂回收塔的设定

3.4.1理论板的设定

首先用简单分离DSTWU模块模拟塔3分离后塔顶和塔釜产物纯度都为99.9%时理论塔板数和所需的最小回流比的关系，得到如图7曲线。

图7 塔3中理论塔板数和回流比关系图

发现当理论塔板数为15的时候曲线变的平稳，增加塔板数不能明显降低回流比。所以塔3的理论塔板数设定为15块。

3.4.2回流比和塔顶流率的设定

再对塔3回收塔进行设计规定，塔顶和塔釜分离纯度为99.9%，如图8所示。

图8 塔3回流比和塔顶流率设计结果

从表中数据看出该塔板数下最小回流比为0.226，塔顶产品流率为342.67kmol/h。

3.4.3进料位置的设定

对塔3的进料位置和塔釜热负荷作图，如图9所示。

图9 塔3进料位置和能耗关系图

发现加料板位置为12时能耗最少，因此选择此处为进料位置。

3.5萃取剂用量对能耗的影响

萃取剂的用量将影响萃取精馏的效果和设备能耗，这次实验分析了达到相同分离效果，萃取精馏塔和萃取剂回收塔的塔釜热负荷之和与萃取剂加入量的关系，得到如图10所示。

图10 萃取剂用量和能耗关系图

从图10可以看出萃取剂用量为140kmol/h时萃取精馏塔和回收塔总能耗最少，所以萃取剂用量为140kmol/h最合适。

3.6进料温度对分离效果的影响

在精馏过程中进料温度通常会发生波动，从而对精馏分离效果造成影响，给产品的控制带来困难。在回流比为4.7，塔板数为10的条件下，用Aspen Plus 对塔1进料温度和塔釜醋酸摩尔分率做灵敏度分析，如图11所示。

图11 塔1进料温度对分离效果的影响图

观察后发现随着进料温度的提高，塔釜醋酸的摩尔分率越来越低，这与普通精馏时变化规律一致，都是由于进料热状态发生变化，从而改变了原有精馏塔的分离效率。因此，在精馏过程中需要控制好进料温度不要让其发生较大的波动从而能够对其进行较好的控制和操作。

4物料/能量平衡

4.1物料衡算

4.1.1物料衡算的原理和法则

物料衡算是在质量守恒定律的基础上，对物料的平衡进行衡算。物料平衡是指“在单位时间内进入系统的全部物料质量与离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量相等”。进行物料衡算时，先必须确定衡算的体系。对于已经达到稳定的体系，通常满足以下关系：

（进料量之和）-（出料量之和）=（系统累积量）

当系统中有化学反应时可表示为：

（进料量之和）-（出料量之和）+（消耗量）-（生成量）=（系统累积量）利用以上两个关系，可以对整个工艺系统或子系统进行物料衡算[7]。

4.1.2物料衡算过结果

表2 塔1物料衡算表

流股名称

流股参数

0101 0102 0103 Mole Flow kmol/hr

CH3OH 38.8669504 38.1097145 0.75723599

C3H6O29.98600008 9.98599421 5.87E-06

H2O 209.843102 0.10894947 209.734152

CH3COOH 340.722203 1.25E-06 340.7222

Temperature, C 56.7 118.9 100

Pressure, bar 1 1.38 1.5

Vapor Frac 0 0 0

Mole Flow, kmol/hr 48.2 551.21 599.42

Mass Flow, kg/hr 1962.84 24263.92 26226.76

Volume Flow, cum/hr 2.42799082 26.9971794 28.8380362

Enthalpy, MMkcal/hr -3.1921046 -50.618296 -53.953437

塔1物料衡算如上表2所示，表中数据看出塔1符合物料守恒。

表3 塔2物料衡算表

流股名称

流股参数

0103 0104 0105 0106

Mole Flow kmol/hr

CH3OH 0.75723599 0 0.75723597 1.50E-08 H2O 2.10E+02 0 207.716142 2.01801022 CH3COOH 340.722202 0 0.0618998 340.660302 C3H6O2 5.87E-06 0 5.87E-06 3.29E-17 C5H9NO-D20 160.000001 0.00052806 159.999473 Temperature C 118.886554 110 98.9577606 141.672484 Pressure bar 1.37999997 1.21589997 0.99999997 1.42418244 Vapor Frac 0 0 0 0

Mole Flow kmol/hr 551.213597 160.000001 208.535812 502.677785 Mass Flow kg/hr 24263.9238 15861.2161 3770.09795 36355.0421 Volume Flow

26.9971794 16.6531976 4.10933668 38.8394878 cum/hr

Enthalpy

-50.618296 -9.5870063 -13.948441 -45.958954 MMkcal/hr

塔2物料衡算如上表3所示，表中数据看出塔2符合物料守恒。

表4 塔3物料衡算表

流股名称

流股参数

0106 0107 0108 Temperature C 141.672484 114.03756 2.07E+02

Pressure bar 1.42418244 0.89999998 1.08999997

Vapor Frac 0 0.00E+00 0

Mole Flow kmol/hr 502.677785 342.672574 160.005211

Mass Flow kg/hr 36355.0421 20494.3416 15860.7004

Volume Flow cum/hr 38.8394878 21.563111 18.4855545

Enthalpy MMkcal/hr -4.60E+01 -3.68E+01 -8.8041391

Mole Flow kmol/hr

CH3OH 1.50E-08 1.50E-08 9.72E-19

H2O 2.01801022 2.01800994 2.86E-07

CH3COOH 340.660302 340.633891 0.0264109

C3H6O2 3.29E-17 0 0

C5H9NO-D2159.999473 0.02067328 159.9788

塔3物料衡算如上表4所示，表中数据看出塔3符合物料守恒。

4.2能量衡算

4.2.1能量衡算的原理和准则

工程依据化工设计中关于热量衡算的基本思想和要求，遵循基本规范与实际工艺相结合的原则，进行热量衡算书的编制。其中一个主要依据是热量平衡方程：

∑Q in=∑Q out+∑Q l

其中，

∑Q in——表示输入设备热量的总和；

∑Q out——表示输出设备热量的总和；

∑Q l——表示损失热量的总和。

精馏塔设计流程

在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况自选； 回流比自选； 单板压降≤0.7kPa； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B

F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h

萃取精馏及共沸精馏在化工中的应用

萃取精馏及共沸精馏在化工中的应用 摘要：选择好的溶剂是提高萃取精馏生产能力和降低能耗的有效途径；开发易分离回收、汽化潜热低、用量少、无毒无腐蚀的共沸剂将是共沸精馏的研究方向。本文综述了萃取精馏及共沸精馏的基本原理，并介绍了萃取精馏及共沸精馏在化工中的最新应用。 关键词：共沸精馏共沸剂萃取精馏萃取剂 在化工产品生产过程中，不可避免地需要对各种各样的混合物进行分离。一般认为挥发度小于1.05的物系或沸点差小于3℃的物系，用普通的精馏方法进行分离在经济上是不适宜的。对于这类物系可以釆用萃取精馏或共沸精馏。萃取精馏即时向待分离物系中加入第三种组分（称为溶剂），增大组分间的挥发性差异，从而达到分离目的的特殊精馏方法。而共沸精馏则是向待分离物系中加入共沸剂，使新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物并从塔顶蒸出的特殊精馏方法。 1 萃取精馏 萃取精馏的关键在于溶剂的选择，选择好的溶剂是提高萃取精馏生产能力和降低能耗的有效途径，近年来，许多研究者针对萃取精馏普遍存在的溶剂用量大、能耗大、板效率低等问题，从溶剂的选择入手，对其进行了改进和优化。目前新型溶剂主要包括离子液体、加盐溶剂及复合溶剂。 1.1 离子液体 离子液体是指在室温及相邻温度下完金由离子组成的有机液体物质，具有不挥发、不可燃以及呈液态的温度范围宽等特点。离子液体的溶解性可随阴阳离子类型及取代基的调变而变化，应用范围广泛，可用于分离含水共沸物等物系。 1.2 加盐溶剂 加盐溶剂萃取精馏的理论基础是盐效应。盐对物系相对挥发度的改变远远大于溶剂对其相对挥发度的改变，即盐效应大于溶剂效应，因此加盐萃取精馏的溶剂用量小。同时由于盐能循环利用，可改善塔内汽液平衡关系，减少理论塔板数，降低能耗。 1.3 复合溶剂 由于单一溶剂往往不能同时具有高选择性和溶解性，所以一般在选择性较高的溶剂里配比一定量溶解性较好的溶剂（称助溶剂），改善原溶剂的溶解性，使其更大限度地改变物系的相对挥发度。

精馏塔的设计计算方法

各位尊敬的评委老师、领导、各位同学： 上午好！ 这节课我们一起学习一下精馏塔的设计计算方法。 二元连续精馏的工程计算主要涉及两种类型：第一种是设计型，主要是根据分离任务确定设备的主要工艺尺寸；第二种是操作型，主要是根据已知设备条件，确定操作时的工况。对于板式精馏塔具体而言，前者是根据规定的分离要求，选择适宜的操作条件，计算所需理论塔板数，进而求出实际塔板数；而后者是根据已有的设备情况，由已知的操作条件预计分离结果。 设计型命题是本节的重点，连续精馏塔设计型计算的基本步骤是：在规定分离要求后（包括产品流量D、产品组成x D及回收率η等），确定操作条件（包括选定操作压力、进料热状况q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板数。计算理论塔板数有三种方法：逐板计算法、图解法及简捷法。本节就介绍前两种方法。 首先，我们看一下逐板计算法的原理。 该方法假设：塔顶为全凝器，泡点液体回流；塔底为再沸器，间接蒸汽加热；回流比R、进料热状况q和相对挥发度α已知，泡点进料。 从塔顶最上一层塔板（序号为1）上升的蒸汽经全凝器全部冷凝成饱和温度下的液体，因此馏出液和回流液的组成均为y1，且y1=x D。 根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液相组成x1与上升的蒸汽组成y1符合平衡关系，所以可根据相平衡方程由y1 求得x1。 从第二层塔板上升的蒸汽组成y2与第一层塔板下降的液体组成x1符合操作关系，故可用根据精馏段操作线方程由 x1求得y2。 按以上方法交替进行计算。 因为在计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板，所以经上述计算得到全塔总理论板数为m块。其中，塔底再沸器部分汽化釜残夜，气液两相达平衡状态，起到一定的分离作用，相当于一块理论板。这样得到的结果是：精馏段的理论塔板数为n-1块，提馏段为m－n块，进料板位于第n板上。 逐板计算法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。 接下来，让我们看一下计算理论塔板数的第二种方法——图解法的原理。 图解法与逐板计算法原理相同，只是用图线代替方程，以图形的形式求取

丁二烯萃取精馏工艺设计资料

毕业设计(论文) 题目名称丁二烯萃取精馏工艺设计系部 专业班级 学生姓名 指导教师 辅导教师 时间

目录 任务书 (Ⅰ) 开题报告 (Ⅱ) 指导教师审查意见 (Ⅲ) 评阅教师评语 (Ⅳ) 答辩会议记录 (Ⅴ) 中文摘要 (Ⅵ) 外文摘要 (Ⅶ) 1.前言 (1) 1.1性质及用途 (1) 1.2国内/外生产概况 (1) 1.3生产方法 (3) 2.生产工艺 (8) 2.1生产原理 (8) 2.2工艺流程 (8) 2.3工艺流程图 (10) 3.基础计算 (12) 3.1物料衡算 (12) 3.2热量衡算 (22) 4.设备计算 (28) 4.1基础数据计算 (28) 4.2汽液负荷量 (29) 4.3脱重塔计算 (30) 4.4脱轻塔计算 (36) 5.结论 (44)

参考文献 (45) 致谢 (47) 附录一：设备图 (48) 附录二：毕业设计查重报告 (50)

**********程技术学院毕业设计(论文)任务书分院专业化学工程与工艺班级化工61201 学生姓名指导教师/职称 1．毕业设计(论文)题目：丁二烯萃取精馏工艺设计 2．毕业设计(论文)起止时间：2015年10月15日～2016 年6月1日3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分） [1]黄春超．年产7万吨丁二烯工艺设计[D]．大连理工大学，2014．5．7． [2]袁霞光．丁二烯生产技术进展[J]．当代石油化工，2011，4：25~29． [3]王嵩智．乙腈萃取精馏分离丁二烯的工艺流程模拟[J]．弹性体，1998，1：30~35． [4]王程琳，包宗宏．三种萃取精馏法生产1,3-丁二烯的经济评价[J]．当代化工，2014，43(7)，1252~1256． [5]朱淑军．C4馏分丁二烯萃取精馏塔的模拟和分析[J]．科技进展，2001，4：23~28． [6]马沛生，李永红．化工热力学（通用型）第二版[M]．化学工业出版社，2014，1：109~147；159~173． [7]贾绍义，柴诚敬．化工单元操作课程设计[M]．天津：天津大学出版社，2014．1：108~171． [8]谭天恩，窦梅．化工原理，第四版．北京：化学工业出版社，2006．1：上下册． 4．毕业设计(论文)应完成的主要任务 (1)阅读文献和教科书，撰写开题报告； (2)学会物料衡算，能量衡算；

萃取精馏综述

摘要 萃取精馏是一种特殊精馏方法，适用于近沸点物系和共沸物的分离。萃取精馏按操作方式可分为连续萃取精馏和间歇萃取精馏，间歇萃取精馏是近年发展起来的新的萃取精馏方法。萃取剂的选择是萃取精馏的关键，因此，萃取剂的选择方法很重要。 关键词：萃取精馏；间歇萃取精馏；萃取剂选择

Abstract Extractive distillation is a kind of special rectification method, applicable to almost boiling point system and the separation of azeotrope. Extractive distillation according to the operation mode can be divided into continuous batch extractive distillation, extractive distillation and batch extractive distillation is a new extraction distillation method developed in recent years. The selection of extraction agent is the key of extractive distillation, therefore, the selection of extraction agent method is very important. Key words: extractive distillation; The batch extractive distillation; Extracting agent selection

萃取精馏

实验十四萃取精馏实验 一、实验目的 二、基本原理 三、设备参数 四、实验步骤 五、注意事项 六、实验报告要求 七、思考题

实验目的 1、熟悉萃取精馏的原理和萃取精馏装置； 2、掌握萃取精馏塔的操作方法和乙醇水混合物的 气相色谱分析法； 3、利用乙二醇为分离剂进行萃取精馏制取无水乙 醇； 4、了解计算机数据采集系统和用计算机控制精馏 操作参数的方法。

基本原理 萃取精馏是在被分离的混合物中加入某种添加剂，以增加原混合物中两组分间的相对挥发度（添加剂不与混合物中任一组分形成恒沸物），从而使混合物的分离变得很容易。所加入的添加剂为挥发度很小的溶剂（萃取剂），其沸点高于原溶液中各组分的沸点。 由于萃取精馏操作条件范围比较宽，溶剂的浓度为热量衡算和物料衡算所控制，而不是为恒沸点所控制，溶剂在塔内也不需要挥发，故热量消耗较恒沸精馏小，在工业上应用也更为广泛。 乙醇一水能形成恒沸物(常压下，恒沸物乙醇质量分数95.57%，恒沸点78.15℃)，用普通精馏的方法难以完全分离。本实验利用乙二醇为分离剂进行萃取精馏的方法分

设备参数 实验试剂 乙醇：化学纯(纯度95%)； 乙二醇：化学纯(水含量<0.3%) 蒸馏水

向塔釜内加入少许碎瓷环(以防止釜液暴沸)，39%(水)，61%(乙醇)或者95.5%(乙醇) (wt%)为原料，以乙二醇为萃 取剂，采用连续操作法进行萃取精惰。在计量管内注入乙 二醇，另一计量管内注入水一乙醉混合物液体。乙二醇加料，口在上部：水一乙醇混合物进料，口在下部。向釜内 注入含少量水的乙二醇(大约60ml)，此后可进行升温操作。同时开启预热器升温，当釜开始沸腾时，开保温电源，并 开始加料。控制乙二醉的加料速度为80ml/hr，水一乙醉液 与乙二醉之体积比)1:2.5～3，调节转子流量计的转子，使其稳定在所要求的范围。注意!用秒表定时记下计量管液面下 降值以供调节流量用。

HPPO工艺设计

一，目前HPPO法的生产技术有两种，一是Dow化学公司和BASF 公司联合开发的技术，二是Degussa公司与Uhde公司联合开发的技术。HPPO工艺流程图见图2。HPPO工艺主要包括四个工序：(1)H2O2制备；(2)H2O2在TS一1催化剂上催化氧化丙烯制 PO；(3)产物分离；(4)PO精制。 1．2．1 H202制备 H2O2的制备主要有氢氧直接化合法和蒽醌法。氢氧直接化合法是在贵金属催化剂上直接将H2和O2合成H2O2，同时生成大量的H2O。这种方法安全性差、H2O2收率低。蒽醌法是将烷基蒽醌溶于C9和C10。芳烃等溶剂中进行加氢反应生成烷基氢蒽醌，然后用空气氧化氢蒽醌生成H2O2，同时氢蒽醌还原为蒽醌。国内蒽醌法的研发工作进展虽显著，但到目前为还没有一套产能为10 Mt／年的H2O2装置。 1．2．2丙烯环氧化制P0

H202在TS一1催化剂上催化环氧化丙烯生成PO，溶剂为甲醇，在中温、低压和液相反应条件下操作。在Dow／BASF工艺中，环氧化反应器采用壳-管式固定床反应器，三开一备，n(丙烯)：m(H202)=2：1，m(甲醇)：m(H2O2)=1：0．25，反应温度40～50℃，反应压力2．0 MPa．H2O2重量空速为1．0 h-1。H2O2转化率和PO选择性分别为96％和95％。Degussa工艺与BASF工艺类似。Degussa工艺中的同定床反应器采用一组平行的换热板，催化剂装填于换热板之间的通道内，反应物料自上而下流经催化剂层进行反应，流经板内的冷却介质可移除反应热。 1．2．3产物分离 环氧化反应产物经丙烯塔分离后得到含丙烯的轻组分和 含PO、甲醇及水等的重组分。轻组分的丙烯经净化后循环使用，其他如CO2、02等不凝组分经火炬烧掉。含PO、甲醇及水等的重组分经分离得粗PO。产物分离中，可能产生丙烯与氧(来自H202分解等)的可燃混合物，给分离带来一定危险性。 1．2．4 PO精制 Degussa工艺采用连续萃取精馏法精制含甲醇和乙醛的PO 粗产品。PO粗产品进入萃取精馏塔先与碱水溶液混合，于20～100℃反应一定时间后再精馏。粗PO也可经离子交换树脂处理后进行萃取精馏。BASF工艺中PO分离采用精馏塔进行

精馏塔工艺工艺设计方案计算

第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3

V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）

萃取精馏综述

萃取精馏综述 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

摘要 萃取精馏是一种特殊精馏方法，适用于近沸点物系和共沸物的分离。萃取精馏按操作方式可分为连续萃取精馏和间歇萃取精馏，间歇萃取精馏是近年发展起来的新的萃取精馏方法。萃取剂的选择是萃取精馏的关键，因此，萃取剂的选择方法很重要。 关键词：萃取精馏；间歇萃取精馏；萃取剂选择

Abstract Extractive distillation is a kind of special rectification method, applicable to almost boiling point system and the separation of azeotrope. Extractive distillation according to the operation mode can be divided into continuous batch extractive distillation, extractive distillation and batch extractive distillation is a new extraction distillation method developed in recent years. The selection of extraction agent is the key of extractive distillation, therefore, the selection of extraction agent method is very important. Key words: extractive distillation; The batch extractive distillation; Extracting agent selection

萃取精馏实验装置操作说明-

萃取精馏实验装置操作说明- 萃取精馏实验装置操作说明 一、前言 精馏是化工工艺过程中重要的单元操作，是化工生产中不可缺少的手段, 而萃取精馏是精馏操作的特殊形式，只有在普通精馏不能获得分离时才使用。其基本原理与精馏相同，也是利用组分的汽液平衡关系与混合物之间相对挥发度的差异，只不过要加入第三组分形成难挥的混合物，将沸点相近或有共沸组成的物质在塔内上部接触，使易挥发组分(轻组分)逐级向上提高浓度;而不易挥发组分(萃取剂与重组分)则逐级向下从塔底流出。若采用填料塔形式，对二元组分来说，则可在塔顶得到含量较高的轻组分产物，塔底得到萃取剂含量较高的重组分产物，当然，也与萃取剂的选择有关。 本装置是根据用户提出的技术指标而制作的、采用了双塔连续操作的流程，萃取剂能连续回收使用，加料采用了蠕动泵和双缸柱塞泵，同时，对萃取剂分离采用真空操作，能够取得较好的放大数据，可供有机化工、石油化工、精细化工、生物制药化工等专业部门的科研、教学、产品开发方面使用。用于有机物质的精制分离时,具有操作稳定、塔效率高、数据重现性好等优点。此外，它还可装填不同规格、尺寸的填料测定塔效率，也能用于小批量生产或中间模拟试验。当填装小尺寸的三角型填料或θ网环填料时，可进行精密精馏。装置结构紧凑，外形美观，控制仪表采用先进的智能化形式。 对一般教学用的常减压精馏、反应精馏、共沸精馏、萃取精馏玻璃塔来说只有一节塔体，它们在塔壁不同位置开有侧口，可供改变加料位置或作取样口用。塔体全部由玻璃制成，塔外壁采用新保温技术制成透明导电膜，使用中通电加热保温以抵消热损失。在塔的外部还罩有玻璃套管，既能绝热又能观察到塔内气液流动情

萃取精馏

萃取精馏及其应用 摘要：萃取精馏在近沸点物系和共沸物的分离方面是很有潜力的操作过程。萃取精馏是一种特殊的精馏方法。以改变塔内需要分离组分的相对挥发度。选择合适的溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发度, 从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系。本文对萃取精馏的优缺点进行阐述以及提出对缺点的改进并对萃取精馏的前景进行展望。 Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extract ：extractive distillation extraction agent advantages and disadvantages application prospect Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extractive distillation and put forward to the disadvantages of improvement and Prospect of extractive distillation. Abstracr ：Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extractive distillation and put forward to the disadvantages of improvement and Prospect of extractive distillation. Key words : extractive distillation extraction agent advantages and disadvantages application prospect 一、萃取精馏的简介 萃取精馏：向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂，改变料液中被分离组分间的相对挥发度，使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法。 萃取精馏的原理：若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的。如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物，其沸点又较任一组分的沸点高，溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。 萃取精馏的流程：由于溶剂的沸点高于原溶液各组分的沸点，所以它总是从塔釜排出的。为了在塔的绝大部分塔板上均能维持较高的溶剂浓度，溶剂加入口一定要在原料进入口以上。但一般情况下，它又不能从塔顶引入，因为溶剂入口以上必须还有若干块塔板，组成溶剂回收段，以便使馏出物从塔顶引出以前能将其中的溶剂浓度降到可忽略的程度。溶剂与重组分一起自萃取精馏塔底部引出后，送入溶剂回收装置。一般用蒸馏塔将重组分自溶剂中蒸出，并送回萃取精馏塔循环使用。一般，整个流程中溶剂的损失是不大的，只需添加少量新鲜溶剂补偿即可。

精馏塔的设计(毕业设计)讲义

精馏塔尺寸设计计算 初馏塔的主要任务是分离乙酸和水、醋酸乙烯，釜液回收的乙酸作为气体分离塔吸收液及物料，塔顶醋酸乙烯和水经冷却后进行相分离。塔顶温度为102℃，塔釜温度为117℃，操作压力4kPa。 由于浮阀塔塔板需按一定的中心距开阀孔，阀孔上覆以可以升降的阀片，其结构比泡罩塔简单，而且生产能力大，效率高，弹性大。所以该初馏塔设计为浮阀塔，浮阀选用F1型重阀。在工艺过程中，对初馏塔的处理量要求较大，塔内液体流量大，所以塔板的液流形式选择双流型，以便减少液面落差，改善气液分布状况。 4.2.1 操作理论板数和操作回流比 初馏塔精馏过程计算采用简捷计算法。 （1）最少理论板数N m 系统最少理论板数，即所涉及蒸馏系统（包括塔顶全凝器和塔釜再沸器）在全回流下所需要的全部理论板数，一般按Fenske方程[20]求取。 式中x D,l，x D,h——轻、重关键组分在塔顶馏出物（液相或气相）中的摩尔分数； x W,l，x W,h——轻、重关键组分在塔釜液相中的摩尔分数； αav——轻、重关键组分在塔内的平均相对挥发度； N m——系统最少平衡级（理论板）数。 塔顶和塔釜的相对挥发度分别为αD=1.78，αW=1.84，则精馏段的平均相对挥发度： 由式（4－9）得最少理论板数： 初馏塔塔顶有全凝器与塔釜有再沸器，塔的最少理论板数N m应较小，则最少理论板数：。 （2）最小回流比 最小回流比，即在给定条件下以无穷多的塔板满足分离要求时，所需回流比R m，可用Underwood法计算。此法需先求出一个Underwood参数θ。 求出θ代入式（4－11）即得最小回流比。

式中——进料（包括气、液两相）中i组分的摩尔分数； c——组分个数； αi——i组分的相对挥发度； θ——Underwood参数； ——塔顶馏出物中i组分的摩尔分数。 进料状态为泡点液体进料，即q=1。取塔顶与塔釜温度的加权平均值为进料板温度（即计算温度），则 在进料板温度109.04℃下，取组分B（H2O）为基准组分，则各组分的相对挥发度分别为αAB=2.1，αBB=1，αCB=0.93，所以 利用试差法解得θ=0.9658，并代入式（4－11）得 （3）操作回流比R和操作理论板数N0 操作回流比与操作理论板数的选用取决于操作费用与基建投资的权衡。一般按R/R m=1.2～1.5的关系求出R，再根据Gilliland关联[20]求出N0。 取R/R m=1.2，得R=26.34，则有： 查Gilliland图得 解得操作理论板数N0=51。 4.2.2 实际塔板数 （1）进料板位置的确定 对于泡点进料，可用Kirkbride提出的经验式进行计算。

加盐萃取精馏技术的主要应用研究

但是，加盐萃取精馏在实际应用过程中，还存在盐的回收及结晶等问题，有待进一步完善。加盐萃取精馏技术的主要应用研究如下。 (一)醇类物系 加盐萃取精馏最早被应用在无水乙醇的生产中。段占庭等"以无水乙醇为制取对象，分别采用含氯化钠、氯化钙、醋酸钾等9种盐的乙二醇溶液为溶剂，测定了相关的汽液平衡数据，经过比较，优选出了醋酸钾一乙二醇复合溶剂，用于工业制备乙醇。实践表明，乙二醇的用量减少了75％～80％，相同产量的操作时间比普通精馏缩短了65％～75％。赵林秀等用改进的汽液平衡釜测定了101．3kPa 下醋酸甲酯一甲醇物系在萃取剂和盐存在下的相对挥发度，测定了全浓度范围内的汽液平衡数据，并进行了加盐萃取精馏工艺的实验。结果表明，水作为萃取剂，加入醋酸钾，可提高醋酸甲酯一甲醇物系的相对挥发度，加盐萃取精馏比普通精馏有优势，当溶剂体积比为1:1时，萃取精馏塔塔顶采出的醋酸甲酯的质量分数可达到99％以上，萃取剂回收率达98％，盐可全部回收。异丙醇和水形成共沸物系，共沸点为80.3℃[6]。为获得高纯度的异丙醇，柳阳等采用间歇加盐的萃取方式，以含盐乙二醇溶剂为萃取剂，考察了盐的类型、回流比、溶剂比等因素对异丙醇一水混合液精馏分离效果的影响，小型工艺试验装置的操作结果表明，在回流比0.5、溶剂比0.625、萃取剂进料速率20mL/min的条件下，异丙醇质量分数可达98.87％，能够满足工厂生产的要求。 (二)非极性物系 加盐萃取精馏不仅可以分离极性组分，也可以应用在非极性 组分的分离过程中。而对于分离非极性物系，加盐萃取精馏研究的 报道较少。碳四组分中丁二烯是合成橡胶的重要单体，工业上生产 丁二烯最具竞争力的方法是萃取精馏法。萃取精馏的缺点是溶剂比 大，大溶剂量降低了塔的生产能力和塔板效率，所以降低溶剂比、 提高溶剂分离能力，对分离过程的技术指标有重要的影响。目前常 用的溶剂是：乙腈、Ⅳ一甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺。在此基础 上，碳四抽提溶剂改性不仅对丁二烯的生产具有积极意义，而且对 于烃类物系的萃取精馏分离具有参考和推广价值。雷志刚等副开 展了一系列碳四组分的加盐萃取精馏实验，考察了盐的类型、浓度

乙醇加盐萃取精馏的工艺设计模板

乙醇加盐萃取精馏的工艺设计 摘要: 蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多 次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法蒸馏过程按蒸馏 方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。简单蒸馏 是一种单级蒸馏操作, 常以间歇方式进行。平衡蒸馏又称闪蒸, 也 是一种单级蒸馏操作, 常以连续方式进行。简单蒸馏和平衡蒸馏一 般用于较易分离的体系或分离要求不高的体系。对于较难分离的体 系可采用精馏, 用普通精馏不能分离体系则可采用特殊精馏。特殊 精馏是在物系中加入第三组分, 改变被分离组分的活度系数, 增大 组分间的相对挥发度, 达到有效分离的目的。特殊精馏有萃取精 馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。 关键词: 蒸馏间歇方式精馏 目录 前言 (3) 1.1的物料衡算 (4) 1.1.1分别对塔顶,进料,塔底进行物料衡算如下: (4) 1.1.2原料液以及塔顶,塔底产品的平均摩尔质量 (5) 1.1.3精馏塔各部分流量计算: (5) 1.2塔板数的确定 (5) 1.3实际板层数计算 (6) 1.3.1进料线的求取 (6)

1.3.2根据作图知不同的回流比下的总理论板数和进料板位 置如下表(不包括再沸器) (7) 1.3.3全塔效率的计算 (7) 1.4精馏塔尺寸的确定 (8) 1.4.1物料物性计算 (8) 1.4.2平均密度计算 (10) 1.4.3液相平均密度计算 (10) 1.4.4液体平均表面张力的计算 (11) 1.4.5液体平均粘度计算 (12) 1.4.6塔径的计算(以R=1.071的塔顶为例) (13) 1.4.7精馏塔总有效高度的计算 (15) 1.4.8 塔体造价计算 (15) 1.5 精馏塔热量衡算 (16) 1.5.1塔顶冷凝器计算. (16) 1.5.2再沸器计算 (18) 1.5.3塔板费用 (20) 1.5.4因此塔板费用每小时耗费为 (20) 1.5.5750为人工操作费 (20) 2.塔板设计 (21) 2.1溢流装置选用单溢流弓形降液管, 凹形受液盘．不设进口堰 .. 21 2.2塔板流体力学的计算. (23) 2.3塔板负荷性能图 (25)

精馏塔计算方法

目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.2 操作压力的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.4 加料方式和加热状态的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 塔板形式的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.6 精馏流程示意图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 精馏塔工艺计算 (2) 3.1 物料衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 精馏工艺条件计算……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3热量衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4 塔板工艺尺寸设计 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

共沸精馏、萃取精馏介绍

共沸精馏、萃取精馏介绍 一、什么是恒沸精馏（共沸精馏） 在被分离的物系中加入共沸剂（或者称共沸组分），该共沸剂必须能和物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，以至于使需要分离的集中物质间的沸点差（或相对挥发度）增大。在精馏时，共沸组分能以恒沸物的形式从精馏塔顶蒸出，工业上把这种操作称为恒沸精馏。 下面以制取无水酒精为例，说明恒沸精馏的过程，水和酒精能形成具有恒沸点的混合物，所以用普通的精馏方法不能获得纯度超过96%（体积）的乙醇，若在酒精和水的溶液中加入共沸组分-苯，则可构成各种恒沸混合物，但以酒精、苯和水所组成的三组分恒沸混合物的沸点为最低（64.84℃）。当精馏温度在64.85℃时，酒精、苯和水的三元混合物首先被蒸出；温度升至68.25℃时，蒸出的是酒精与苯的二元恒沸混合物；随着温度继续上升，苯与水的二元恒沸混合物和酒精与水的二元恒沸混合物也先后蒸出，这些恒沸物把水从塔顶带出，在塔釜可以获得无水酒精。工业上广泛地用于生产无水酒精的方法，就是根据此原理。 恒沸精馏的过程中，所加入的共沸组分必须从塔顶蒸出，而后冷凝分离，循环使用。因而恒沸精馏消耗的能量（包括汽化共沸剂的热量和输送物料的电能）较多。 二、什么是萃取精馏？ 在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的存在能使被分离混合物的组分间的相对挥发度增大。精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度，而且从精馏塔的塔釜排出，这样的操作称为萃取精馏。 例如，从烃类裂解气的碳四馏分费力丁二烯时，由于碳四馏分的各组分间沸点相近及相对挥发度相近的特点，而且丁二烯与正丁烷还能形成共沸物，采用普通的精馏方法是难以将丁二烯与其它组分加以分离的。如果采用萃取精馏的方法，在碳四馏分中加入乙腈做萃取剂，则可增大组分间的相对挥发度，使得用精馏的方法能将沸点相近的丁二烯、丁烷和丁烯分离。碳四馏分经过脱碳三、和碳五馏分后，进入丁二烯萃取剂精馏塔，在萃取剂乙腈的存在下，使丁二烯（包括少量的炔烯）、乙腈与其它组分分开，从塔釜采出并进入解析塔，在此塔中，

精馏塔的设计详解-共21页

目录 一.前言 (3) 二.塔设备任务书 (4) 三.塔设备已知条件 (5) 四.塔设备设计计算 (6) 1、选择塔体和裙座的材料 (6) 2、塔体和封头壁厚的计算 (6) 3、设备质量载荷计算 (7) 4、风载荷与风弯距计算 (9) 5、地震载荷与地震弯距计算 (12) 6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13) 7、最大弯距计算 (14) 8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14) 9、裙座强度和稳定性校核 (16) 10、塔设备压力试验时的应力校核 (18) 11、基础环设计 (18) 12、地脚螺栓设计 (19) 五.塔设备结构设计 (20) 六.参考文献 (21) 七.结束语 (21)

前言 苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。 甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。 苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。工业上常用精馏方法将他们分离。精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。 实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。

乙醇萃取精馏系统设计方案

乙醇萃取精馏系统设计方案 1. 前言 根据甲方要求，天津昊然分离科技有限公司对甲方提供的乙醇原料，采用工程模拟软件进行了详细的流程模拟计算，由模拟计算结果结合多年工程设计经验，形成了本次精馏设计方案。 2. 设计依据 处理量：处理粗产品20吨/天；质量要求：乙醇的质量分数达到99%以上。 3. 流程模拟计算 E1 流程说明：将原料及萃取剂分别送入T1萃取精馏塔内，由萃取精馏塔塔顶得到合格产品乙醇，萃取精馏塔塔釜物料送入T2萃取剂回收塔，经过T2塔脱除轻组分后的塔釜物料即为回收的萃取剂，萃取剂经冷却后送入T1萃取精馏塔，实现萃取剂的循环利用。

4. 结构说明 4.1萃取精馏塔 T1萃取精馏塔采用常压操作，操作压力为1atm（a），设计直径φ800mm，采用高效TJHR-Ⅲ型填料，填料高度为11000mm，共分为三段，各段高度分别为2000mm、5500mm、3500mm。塔顶和填料段之间采用高效液体分布器，塔中配置高弹性液体收集器。 塔顶热负荷为327183.18kcal/hr，塔顶温度为78.5℃，使用30℃循环水进行冷凝，冷凝器面积约为60m2； 塔底热负荷为424395.78kcal/hr，塔底温度为143.7℃，采用200度导热油进行加热，所需换热面积约为80m2。 回流罐设计容积为1m3。 4.2萃取剂回收塔 T2萃取剂回收塔采用减压操作，操作压力为25kPa（a），设计直径φ700mm，总填料高度为7000mm，共分为两段，上段采用TJHR-Ⅲ型填料，下段采用TJHR-Ⅱ型填料，各段高度分别为3000mm、4000mm。塔顶和填料段之间采用高效液体分布器，塔中配置高弹性液体收集器。 塔顶热负荷为125535.04kcal/hr，塔顶温度为68.7℃，使用30℃循环水进行冷凝，冷凝器面积约为30m2； 塔底热负荷为131802.70kcal/hr，塔底温度为161.0℃，采用200度导热油进行加热，所需换热面积约为40m2； 冷却器热负荷为71569.27kcal/hr，使用30℃循环水进行冷凝，冷凝器面积约为15m2。 回流罐设计容积为0.5m3。

粗苯萃取精馏新技术改造工程项目可行性研究报告

1. 总论 1.1概述 1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 项目名称: 某省某县某化工有限公司55000t/a粗苯萃取精 馏新技术改造工程 主办单位名称: 某省某县某化工有限公司 企业性质: 有限责任公司 法人代表: 某某 1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则 1.1. 2.1编制依据 1) 《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(化计发[1997]426号文)。 2) 天津凯赛特科技有限公司与河北省石油化工设计院有限公司签订的工程咨询合同。 3) 天津凯赛特科技有限公司提供的工艺技术。 4) 某省某县某化工有限公司提供的基础资料和数据。 1.1. 2.2编制原则 1) 采纳先进、成熟、可靠的生产工艺技术,保证安全生产和产品质量。 2) 认真贯彻执行国家关于环境爱护和劳动爱护的法规和要求。 3) 贯彻节能方针，充分利用当地的资源优势，合理配置，在满足生产工艺要求的前提下，节约资金降低工程造价。

4) 工厂总平面布置，以流程顺畅、紧凑布局为宗旨，缩短物流输送距离，尽量减少占地面积及工程土方量。 5) 提高生产装置的自动化操纵水平和机械化运输水平。 1.1.3 项目提出的背景、投资必要性和经济意义 1.1.3.1承办单位概况 某省某县某化工有限公司位于某县河东工业园区，陶寺乡兴光村西侧，占地面积23330m2。要紧生产项目为55000t/a粗苯加工装置和20kt/a顺酐生产装置各一套，年可生产纯苯34.5kt，甲苯6.4kt，二甲苯1.5kt，溶剂油2.4kt，重油1.5kt，顺酐20kt。 某省某县某化工有限公司是为合理利用当地的资源优势而投资建设的生产性企业，2005年5月在某县工商行政治理局登记注册。全公司共有职员190人，技术人员30人。公司董事会下设总经理、生产副总经理、供销副总经理、财务副总经理，治理部门有办公室、生产部、财务部、供销部、安全部、设材部、质检部，生产车间有精苯车间、顺酐车间。每年产值 2.5亿，利税2000万元。 公司两套生产装置均采纳成熟、可靠的工艺，自动化水平较高，依靠现代企业治理制度和严格的质量治理体系，确保了生产的稳定和产品质量，达到了高起点、高水准，该公司2006年10月份通过了ISO9000质量体系认证。 1.1.3.2 项目提出的背景、投资的必要性和经济意义 我国煤炭资源丰富，焦化工业发达，居世界前列。目前，发达国家的苯多来自石油化工，但我国焦化苯所占比例仍较高，随