化工设计化工专业毕业论文

4 、冷凝器（E0201）
• 冷凝器热量平衡表Leabharlann Baidu
输入（kW） Q1 1224.569 Q2 4653.22 总计 5877.789
输出（kW） Q4 4947.145 Q5 930.644
5877.789
.5、再沸器（E0202）
• 再沸器热量平衡表
输入（kW） Q1 1224.569 Q2 4653.22 总计 5877.789
2018
新建年产3000吨无水乙醇装置
汇报人：丽华
目录
1、工艺设计 2、物料衡算 3、热量衡算 4、设备选型 5、图纸绘制
1 工艺设计
生产工艺的选择
• 国内外无水乙醇常用生产方法主要有： 1）分子筛脱水法生产无水乙醇 2）膜分离法生产无水乙醇 3) 共沸精馏生产无水乙醇
1）分子筛脱水法生产无水乙醇
输出（kW） Q4 4947.145
Q5 930.644 5877.789
4 设备选型
主要设备清单
• 无水乙醇制备设备一览表
序号 设备名称
规格型号
1 乙醇储槽 A=100m3
2 原料泵
IS65-50-125
3 原料预热器
A=10m2
4 精馏塔 φ400×23200
5 塔顶冷凝器
A=12m2
6 塔釜再沸器
A=10m2
7 塔顶冷凝器
A=10m2
8 塔釜再沸器
A=14m2
单位 数量
台2 台3 台1 台2 台1 台1 台1 台1
主要材料 碳钢
• 分子筛生产有许多优点与缺点，首先是自动化程度高，劳动强度小，同时产品质 量好，但再生时能耗较大，再生温度高达300℃，操作不当会增加分子筛劣化及 损耗分子筛床单位截面积生产能力及连续性不如共沸法分子筛价格昂贵等因素而 导致整体成本略有上升，适合于大规模的工业化生产，通过规模经营减少其对总 成本的影响。
生产工艺的选择
• 在工业上生产无水乙醇的主要方法是共沸精馏和萃取精 馏。缺点是回流比大，塔板数较多。
• 而采用CaCl2溶盐精馏则可使塔板数节省4／5，回流比 的降低使能耗减少20％-25％。
溶盐精馏的优点：
①盐类完全不挥发，只存在于 液相，没有液体溶剂那样发生 部分汽化和冷凝问题，能耗较 少；
②盐效应改变组分相对挥发度 显著，盐用量少，仅为萃取精 馏的百分之几，可节约设备投 资和降低能耗。
无水乙醇生产工艺简述
• 设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点 后送人精馏塔A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，其余部分经产品送至 精馏塔B内。塔顶上升蒸气同样采用全凝器冷凝，冷凝 液在泡点下一部分回流至塔内，同时在回流液中加入 CaCl2溶盐，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
3）共沸精馏生产无水乙醇
• 共沸精馏法生产无水乙醇的基本原理就是在乙醇水溶液中 加入脱水剂如苯、环己烷、乙二醇、甘油等，乙醇、水与 脱水剂混合物中会形成一系列的多元共沸物，其中乙醇-水 -脱水剂组成的三元共沸物的沸点最低，而且其组成中水的 百分含量高于乙醇-水二元共沸物中水的含量。根据这一原 理，按其工艺特性进行蒸馏时，水会被三元共沸物带走以 达到脱水目的。
输出（kW） Q4 63517.317 Q5 -5872.622
57644.695
.3、再沸器（E0103）
• 再沸器热量平衡表
输入（kW） Q1 104905.297 Q2 398624.232 总计 503529.529
输出（kW） Q4 423804.683 Q5 79724.846
503529.529
组分 原料液流量 塔顶产品量 塔底产品量
流率 103.24kmol/h 93.00kmol/h 10.24kmol/h
摩尔分率 0.089 0.881 0.00196
3、脱水塔的物料衡算
• 脱水塔物料平衡表
组分 原料液流量 塔顶产品量 塔底产品量
流率 10.232kmol/h 9.138kmol/h 1.086kmol/h
2）膜分离法生产无水乙醇
• 膜分离传质过程可以描述如下即易渗透组分首先溶解或吸附 于膜的上游，然后扩散通过膜，再从膜下游脱吸，传质推动 力一般为膜两侧的分压差。通常将下游抽真空，使透过物汽 化后冷凝收集，或者采用惰性气体将透过物带走，因此渗透 组分的下游分压必须低于其饱和蒸汽压。
• 在渗透汽化过程分离乙醇水系统中，根据膜的特性可分为两 类膜，一类是透水性膜，另一类是透乙醇性膜，前者适用于 分离浓度高的乙醇水而得到无水乙醇。后者适用于从稀乙醇 水中分离出无水乙醇。
• 分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体。晶体内的阳离子和水分子在骨架中 有很大的移动自由度，可进行阳离子交换和可逆地脱水。分子筛吸附法实现分离 的原理主要是位阻效应。因为水分子的分子直径只有28nm，而乙醇的分子直径 为44nm，因此水分子可以进入分子筛内部，而乙醇分子则被阻挡在外，从而实 现对水、甲醇等小分子与乙醇的选择性吸附分离。但对于不同的分子筛，尽管其 均为3A分子筛，但是在同样的操作条件下，其分离效果有所不同。
摩尔分率 0.881 0.987 0.00039
3 热量衡算
热量衡算按照热平衡方程进行。衡算范围为单个设备。
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
式中
Q1—物料进入系统时带入的热量，kJ； Q2—加热剂或冷却剂带入的热量，kJ； Q3—反应热，kJ； Q4—物料离开系统时带出的热量，kJ； Q5—热损失，kJ；
1、预热器（E0101）
• 预热器热量平衡表
输入（kW） Q1 40400.851 Q2 540824.281 总计 581225.132
输出（kW） Q4 473060.276 Q5 108164.856
581225.132
2、冷凝器（E0102）
• 冷凝器热量平衡表
输入（kW） Q1 87007.803 Q2 -29363.108 总计 57644.695
2 物料衡算
1 、 计算基准
• 年产3000吨无水乙醇，年工作日按300天计算，装置连续24hr操 作，每8小时生产一批，每天3批。每小时无水乙醇的处理量为 0.417吨，即417Kg。无水乙醇生产的各步收率如下表所示
单元操作 精馏塔 脱水塔
收率/% 95
99.5
2 、 精馏塔的物料衡算
• 精馏塔物料平衡表