化工论文年产7万吨乙醇水精馏装置工艺.doc

西安产业技术学院石油化工毕业生论文年产7万吨乙醇水精馏装置工艺姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 指导教师： 摘 要本次设计任务为设计一定量乙醇—水的别离精馏塔精馏塔是大型的设备组装件，分为板式塔和填料塔两大类板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等鉴于设计任务的处理量不大，乙醇—水体系有共沸现象，待处理料液清洁的特点，设计决定选用筛板塔操作时，气体自下而上通过筛孔，与塔板上液层进行气液传质，脱离液层后进入上面一块塔板，液体上而下通过降液管进入下一块塔板而且板式塔结构简单，制造和维修方便，生产能力大，塔板压降小，板效率较高等优点本设计为了满足生产工艺的要求，绘制了工艺流程图，对精馏塔进行物料衡算和塔的工艺条件及物性数据进行了计算，并对塔体、塔板工艺尺寸作了计算本设计还对塔的主要辅助设备进行选型及主要接管的尺寸进行了计算利用塔底釜液为加热原料，即节省加热介质蒸汽，又节省冷却介质冷凝水采用节能装置，装置结构简单本设计设计合理，满足生产工艺要求本设计为了满足生产工艺的要求，绘制了工艺流程图，对精馏塔进行物料衡算和塔的工艺条件及物性数据进行了计算，并对塔体、塔板工艺尺寸作了计算。

本设计还对塔的主要辅助设备进行选型及主要接管的尺寸进行了计算本设计设计合理，满足生产工艺要求关键词：乙醇，水，精馏段，提馏段，筛板塔目录摘 要 1前言 1第1节 精馏的概述 1第2节 乙醇的性质 1第3节 乙醇用途 2第4节 操作方式 3第5节开展前景 4第6节 流程概述： 5第一章 乙醇精馏塔的工艺计算 6 原始数据 6第节 物料衡算关键组分 6摩尔分率计算 7平均摩尔质量 7物料衡算 7第节 塔板的计算 8气－液平衡方程 8最小回流比及操作回流比 8求操作线方程 8全塔效率估算 9用逐板计算法求理论塔板层数和实际塔板数 10第节 精馏塔的工艺条件及有关物性数据 15操作温度的计算 15操作压力的计算 16平均摩尔质量计算 16平均密度计算 13液相平均外表张力 14表格1-4液相平均外表张力 14第节 精馏段塔体工艺计算 15精馏段塔经计算 15溢流装置计算 17塔板布置 17第节 精馏段流体力学验算 22塔板压降 18液沫夹带、漏液、液泛的验证 19第节 提馏段塔体工艺计算 21提馏段塔径计算 21溢流装置计算 22塔板布置 23第节 提馏段流体力学验算 24塔板压降 24液沫夹带、漏液、液泛的验证 25第2章 塔板符合性能图 26第节 精馏段 26漏液线 26液沫夹带线 27液相负荷下限线 28液相负荷上限线 28液泛线 29第节提馏段 29漏液线 30液沫夹带线 30液相负荷下限线 31液相负荷上限线 32液泛线 32第3章 热量衡算 32第节塔顶、塔底汽化潜热 36第节精馏段〔塔顶冷凝器〕 36第节提馏段〔再沸器〕 37第4章 辅助设备 38第节 塔高 38第节 管道规格 38原料进料管道 38塔釜残液排出管 39回流管道 394.2.4 塔顶上升蒸汽管 404.2.5 水蒸汽进口管 40第节 储槽〔原料罐〕 41第节 选泵〔进料泵〕 41符号说明 43总结 45致谢 46参考资料 47前言第1节 精馏的概述精馏是利用屡次局部冷凝别离液体混合物的过程。

根据操作方式可分为连续精馏与间歇精馏由于间歇精馏操作不稳定，处理量小，纯度不高，设备利用率低而连续精馏操作稳定，塔内各局部的温度及组成可保持不变，容易控制，所以选用连续精馏精馏的原理〔Principle Of Rectify〕蒸馏的根本原理是将液体混合物局部汽化，利用其中各组分挥发度不同的特性，实现别离目的的单元操作精馏塔，是进行精馏操作的设备是精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔有板式塔与填料塔两种主要类型根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔 蒸汽由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分那么愈富集，到达组分别离的目的由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体的一局部作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的局部那么作为馏出液取出塔底流出的液体，其中的一局部送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一局部液体作为副残液取出第2节 乙醇的性质乙醇的结构简式为CH3CH2OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。

描述：乙醇分子是由乙基和羟基两局部组成，可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物，也可以看成是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物乙醇分子中的碳氧键和氢氧键比拟容易断裂相对分子量： 46.07 ，外观与性状： 无色液体，有特殊香味溶解性： 与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂无色、透明，具有特殊香味的液体〔易挥发〕，密度比水小，能跟水以任意比互溶〔一般不能做萃取剂〕是一种重要的溶剂，能溶解多种有机物和无机物物理性质乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关分子中的羟基可以形成氢键，因此乙醇黏度很大，也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大室温下，乙醇是无色易燃，且有特殊香味的挥发性液体 作为溶剂，乙醇易挥发，且可以与水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶剂混溶此外，低碳的脂肪族烃类如戊烷和己烷，氯代脂肪烃如1,1,1-三氯乙烷和四氯乙烯也可与乙醇混溶随着碳数的增长，高碳醇在水中的溶解度明显下降 由于存在氢键，乙醇具有潮解性，可以很快从空气中吸收水分羟基的极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中，如氢氧化钠、氢氧化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铵、溴化铵和溴化钠等。

氯化钠和氯化钾那么微溶于乙醇此外，其非极性的烃基使得乙醇也可溶解一些非极性的物质，例如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂 化学性质酸性乙醇分子中含有极化的氧氢键，电离时生成烷氧基负离子和质子乙醇的酸性很弱，但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行因为乙醇可以电离出极少量的氢离子，所以其只能与少量金属〔主要是碱金属〕反响生成对应的醇金属以及氢气：乙醇可以和高活泼性金属反响，生成醇盐和氢气纯金属遇水那么迅速水解生成醇和碱 复原性乙醇具有复原性，可以被氧化成为乙醛酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛，而并非喝下去的乙醇例如 酯化反响 　乙醇可以与乙酸在浓硫酸的催化并加热的情况下发生酯化作用，生成乙酸乙酯 与氢卤酸反响乙醇可以和卤化氢发生取代反响，生成卤代烃和水注意：通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反响故常有红棕色气体产生 氧化反响〔1〕燃烧：发出淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水〔蒸汽〕，并放出大量的热，不完全燃烧时还生成一氧化碳，有黄色火焰，放出热量 〔2〕催化氧化：在加热和有催化剂〔Cu或Ag〕存在的情况下进行乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常剧烈的氧化反响,燃烧起来。

〔切记要注酸入醇，酸与醇的比例是1:3〕 第3节 乙醇用途1是重要的根底化工原料之一，广泛用于有机合成、医药、农药等行业，也是一种重要的有机溶剂 2用作自助火锅燃料、野外旅游燃料等 3常用作分析试剂，也用于制药工业 4用作根本有机化工原料，也用作有机溶剂,制饮料酒，食品工业 5抽提溶剂；载色剂；香料溶剂；增香剂；防腐剂GB 2760-96规定为食品加工助剂 6乙醇是重要的有机溶剂，广泛用于医药、涂料、卫生用品、化装品、油脂等各个方法，占乙醇总耗量的50%左右乙醇是重要的根本化工原料，用于制造乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等等，并衍生出医药、染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的许多中间体，其制品多达300种以上，但目前乙醇作为化工产品中间体的用途正在逐步下降，许多产品例如乙醛、乙酸、乙基乙醇已不再采用乙醇作原料而用其他原料代替75%的乙醇水溶液具有强杀菌能力，是常用的消毒剂经过专门精制的乙醇也可用于制造饮料与甲醇类似，乙醇可作能源使用有的国家已开始单独用乙醇作汽车燃料或掺到汽油〔10%以上〕中使用以节约汽油 7广泛用于塑料、合成纤维、合成橡胶等有机合成工业 8用作制饮料酒，用于食品工业 第4节 操作方式1加料方式:加料方式分两种:泵加料和高位加料,高位加料通过控制液位高度,可以得到稳定的流量,但要求搭建塔台,增加根底建设费用,泵加料属于强制进料方式,本次采用泵加料,泵和自动调节装置相配合控制进料.2进料状态:进料一般有冷液进料,泡点进料,气液混合物进料,露点进料,过热蒸汽进料等,泡点进料对塔操作方便,不受节气温度影响.泡点进料基于衡摩尔流量〔假定精馏段和提馏段上升蒸汽量相等,精馏段和提馏段塔径根本相等〕,由于泡点进料时,塔的进料比拟方便,而其它进料方式对设备的要求高,设计起来难度相对加大,所以本次采用泡点进料. 3冷凝方式:选全凝器,由于塔顶出来的气体温度不高,冷凝后回流液和产品温度不高,无需再次冷凝,且本次操作的目的是为了别离乙醇和水,应选全凝器.4回流方式:宜采用重力回流,对于小型塔,冷凝液由重力作用回流入塔,其优点有回流冷凝器无需支撑结构,节省费用,消耗小,故采用重力回流5加热方式：采用间接加热，因为塔釜设了再沸器，故采用间接加热的方式。

6加热器：选用管壳式换热器，只有在要求工艺物料的特征性或工艺条件特殊时才考虑选用其它形式如热敏性物料加热多采用降膜式或波纹管式换热器或者流路均匀加热效率高的加热器7操作压力：精馏操作按操作压力分为常压精馏，加压精馏，减压精馏一般采用常压精馏，对于沸点较高且热敏性物质，采用减压精馏，对于常压下沸点较低冷凝较困难者那么采用加压精馏当压力较高时，对塔釜加热不利，同时压力升高，相对挥发度降低，管径减小，壁厚增加，本次选用常压101325Pa作为操作压力第5节开展前景随着国际石油价格大幅走高及石油产品大量消费导致生态环境的不断恶化，开展替代能源对于经济和社会可持续开展的战略意义日益增大其中以燃料乙醇为主的生物能源是替代能源中的一个重要品种燃料乙醇拥有清洁可再生等特点，可以降低汽车中一氧化碳及碳氢化物的排放乙醇汽油的使用，在节约能源、保护环境、开展农业等方面具有重大的意义 大规模的生产和利用燃料乙醇对我国的经济和社会开展有多方面的益处 其一、为消除目前为粮食过剩所引起的收藏及保值的技术和费用问题，从而增加农民收入，提高生活水平，并助开发西部及遥远经济落后的地区除为玉米、山芋等开发增值产品外，也为木薯、糖蜜等市场价值较低的农作物翻开新出路。

其二、为减少大气污染，减慢花房气〔Green house gas〕的增长，消除汽车和其他内燃机的铅的排放，以助人口众多、交通运输繁忙的大都市的开展和民众的健康其三、为减少石油的进口量的增长速度，节省国家外汇的消耗，帮助我国建立能源自给自足的能力，减少受国际动乱可能引起的不良影响其四、为将来建立以再生资源为根底。