化工设计答辩ppt精要.pptx

第五届“欧倍尔-隆腾杯”大学生化工过程实验技能竞赛 ——废水中回收仲丁醇、环己烷的工艺设计 1.物系分析和分离方法 2.工艺选择 3.总工艺流程 4.精馏塔及附属设备 5.工艺计算结果 6.总结 仲丁醇，环己烷，水共沸组成 沸点 ℃ 水 仲丁醇 环己烷 水 100.02 100.00% 0.00% 0.00% 仲丁醇 99.78 0.00% 100.00% 0.00% 环己烷 80.78 0.00% 0.00% 100.00% 水—仲丁醇 86.73 60.05% 39.95% 0.00% 水—环己烷 69.41 30.00% 0.00% 70.00% 仲丁醇—环己烷 76.84 0.00% 22.50% 77.50% 三相共沸 68.21 28.19% 11.40% 60.41% 待分离物系为：仲丁醇为10wt%，环己烷为8wt%，水为82wt% 三组分为极性非电解质的非理想物系，且为复杂的共沸体系。 对于此体系可选则NRTL的物性分析的方法 基本分离方法： 基本分离方法难以达到对此物系的分离要求！ 特殊分离方法： 模仿工业乙醇脱水的过程 混合物中成分环己烷可直接作为共沸剂，对混合物进行共沸精馏，达到分离提纯的目的。 1.物系分析和分离方法 2.工艺选择 3.总工艺流程 4.精馏塔及附属设备 5.工艺计算结果 6.总结 T1 预处理塔，除去大部分的水。 T2 共沸精馏塔，塔底为合格的仲丁醇。 水与环己烷冷凝分层,水回流至T1。 上层油相进一步蒸馏，下层水相回流至T1。 产品环己烷分流，一部分回流至二塔作共沸剂。 （1）本工艺流程所用设备少，仅使用了两个蒸馏塔将复杂的共沸体系成功分离，节省了设备费和操作费，生产成本显著降低，具有更大的市场竞争力。 （2）环己烷作为共沸剂可重复利用，节省资源。 （3）共沸剂利为混合物本身组分（环己烷），无外加组分，能源费用与净化成本显著降低。 设计方案的特点 其中水的分离路线 水的分离路线 仲丁醇的分离路 环己烷的分路线 6.设计中的优化 T1 分析 塔底产品为水 在预处理塔中，选择非均相共沸精馏的方式，初步离去部分水，塔顶产品经冷凝器，到达分相器，进行分相分离 油水分离，水相回流至一塔，油相进入二塔，进一步精馏 在共沸精馏塔T2中，进料为环己烷、仲丁醇与少量水，经过再次精馏后，塔底产品为仲丁醇，塔顶为环己烷与水的共沸物，经冷凝后，到达第二个分相器。 分离环己烷和水，水相回流至T1 环己烷的循环利用: 在T2中，形成水-环己烷的共沸物（bp：69.41℃）为轻组分，再次将水带入到分相器中进行分相，从而避免引入其他的萃取剂。 部分环己烷回流到T2，作为水的共沸剂。 精馏塔的优化: 我们绘制出了T2的塔板数和仲丁醇产品质量分数之间的关系图。 我们发现在塔板数达到29块时，曲线趋于平稳，而且此时产品的质量已经达到要求，所以考虑选用29块塔板。 我们发现在回流比达到8.0时，曲线趋于平稳，而且此时产品的质量已经达到要求，所以考虑选择8.0的回流比较为适宜。 我们绘制出T2塔回流比的大小与仲丁醇产品质量分数关系图。 精馏塔的优化: 我们绘制了T2进料位置与仲丁醇产品质量分数关系图 由图可见进料位置在36块塔板往上影响并不明显，所以依然采用16块板进料 精馏塔的优化: 4.精馏塔的设计和优化 精馏塔的设计： 精馏塔的设计以T2为例 物料衡算： 4.精馏塔的设计和优化 塔底分出达到纯度98wt%的仲丁醇，塔顶为水与环己烷的混合物。 以塔T2为例： 精馏塔T2(筛板式)各项参数： 精馏塔T2具体参数 回流比 8.0 理论板数 29 进料位置 16 全塔效率 0.798 塔高 19.7m 塔径 1.89m 溢流堰堰长 1.134m 堰高 0.1m 降液管宽度 0.09m 降液管面积 0.02545m2 降液管底隙宽度 0.02m 塔板开孔面积 0.2361m2 塔板开孔个数 1793个 塔板开孔率 10% 塔T1 塔T2 塔板数 15 29 回流比 2 8 进料位置 8 16 塔高 10.2m 19.7m 塔径 0.7m 1.8m 开孔率 10% 10% 类似于塔T2的计算，我们得出各精馏塔的重要参数： 换热器的计算和选型: 以T2冷凝器为例 换热器的计算和选型: 换热器（冷凝器）的详细数据 部件名称 数值 单位 壳内径 889 mm 封头内径 889 mm 外管极限 876.3 mm 管数 994 ? 管内径 19.05 mm 管心间距 23.81 mm 拉杆数量 8 ? 拉杆直径 12.7 mm 密封条 2 ? 管长 3657.6 mm 公称压力 0.1 Mpa 以T2冷凝器为例 符合物料衡