萃取精餾法分離丙酮

ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY本科課程設(shè)計(jì)萃取精餾法分離丙酮一甲醇混合物系（院）名稱:化學(xué)與環(huán)境工程專業(yè) 班級：化學(xué)工程與工藝11-2學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 2014年11月目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 1關(guān)鍵詞 1\o"CurrentDocument"前言 2\o"CurrentDocument"第一章概述 2\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計(jì)題目：萃取精餾分離丙酮和甲醇混合物 2\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)任務(wù)： 2原料名稱 2原料組成 2萃取精餾塔和溶劑回收塔的設(shè)計(jì)參數(shù) 2\o"CurrentDocument"1.3精餾塔操作對塔設(shè)備的要求和類型 21.3.1對塔設(shè)備的要求 21.3.2塔設(shè)備類型 3\o"CurrentDocument"第二章.工藝計(jì)算 4\o"CurrentDocument"2.1物料衡算 4\o"CurrentDocument"2.2熱量衡算 6\o"CurrentDocument"結(jié)論 7\o"CurrentDocument"致謝 7\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 8萃取精餾法分離丙酮一甲醇混合物摘要：萃取精餾在近沸點(diǎn)物系和共沸物的分離方面是很有潛力的操作過程，向精餾塔頂連續(xù)加入高沸點(diǎn)添加劑，改變料液中被分離組分間的相對揮發(fā)度，使普通精餾難以分離的液體混合物變得易于分離的一種特殊精餾方法。本次課程設(shè)計(jì)以分離丙酮和甲醇的混合物為例來進(jìn)一步加強(qiáng)對萃取精餾的理解。關(guān)鍵詞：萃取精餾相對揮發(fā)度丙酮甲醇精餾塔回收塔前言在化工生產(chǎn)中常常會遇到被分離組分之間的相對揮發(fā)度接近與1或形成共沸物的情況。應(yīng)用普通精餾的分離這種系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是不合算的，或是在技術(shù)上是不可能的。如果向這種系統(tǒng)中加入一個(gè)新的組分，改變了它們之間的相對揮發(fā)度，使系統(tǒng)變得易于分離，這類加入質(zhì)量分離劑的精餾過程稱之為特殊精餾。下面主要介紹萃取精餾。第一章概述1.1設(shè)計(jì)題目：萃取精餾分離丙酮和甲醇混合物1.2設(shè)計(jì)任務(wù)：原料名稱丙酮和甲醇體系.原料組成共沸組成（丙酮80%，甲醇20%）.萃取精餾塔和溶劑回收塔的設(shè)計(jì)參數(shù).1.3精餾塔操作對塔設(shè)備的要求和類型1.3.1對塔設(shè)備的要求精餾所進(jìn)行的是氣（汽）、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣（汽）、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣（汽）、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：⑴氣（汽）、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。⑵操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。⑶流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。⑷結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。⑸耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。⑹塔內(nèi)的滯留量要小。實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行選型。1.3.2塔設(shè)備類型氣一液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級接觸型氣一液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣一液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔（1813年）、篩板塔（1832年），其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：⑴結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60%，為浮閥塔的80%左右。⑵處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10?15%。⑶塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。⑷壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：⑴塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。⑵操作彈性較小（約2?3）。⑶小孔篩板容易堵塞。第二章.工藝計(jì)算2.1物料衡算DxX]D+B'xX]B=Fz1脫溶劑的物料衡算：D+B=F代入已知條件解得：D=39.93kmol/h B=78590kmol/h餾出液量D=U1=39.93kmol/h，L1=RU=3x39.93=119.79kmol/h,由圍繞全凝器的總物料衡算得匕=L1+U1=119.79+39.93=159.72kmol/h。迭代變量初值列于下表：

表級序號jV/(kmol/hj)T/Kj級序號jV/(kmol/hj)T/Kj10337.8516159.72356.002159.72339.0617159.72357.213159.72340.2718159.72358.424159.72341.4819159.72359.635159.72342.6920159.72360.846159.72343.9021159.72362.057159.72345.1122159.72363.268159.72346.3223159.72364.779159.72347.5324159.72365.6810159.72348.7425159.72366.8911159.72349.9526159.72368.1012159.72351.1627159.72369.3113159.72352.3728159.72370.5214159.72353.5829159.72371.7315159.72254.7930159.72373.15在假定的級溫度及101.1kpa壓力下，課本上圖2-1得到K值對第1個(gè)組分C3按公式（5-7）進(jìn)行矩陣系數(shù)計(jì)算「尤1Di,11尤Di,22尤Di,33=尤Di,N-2N-2尤Di,N-2N-1尤Di,NNBCABC2 2 2A3B3C3??????An-2Bn-2CN-2N-1 N-1 N-1AB由追趕法求解矩陣范方程可得:

x11=0.6667x22=0.6656 x13o=0.0332.以類似的方法解n-C4的矩陣方程得到乂/表二組分Xi,j123?..30c30.66670.66560.6543?..0.0332n-c30.19200.20020.2335...0.9845YXI,j 1 0.85870.86580.8878...1.0186將這些組成歸一化后，用泡點(diǎn)方程式迭代計(jì)算101.1kpa壓力下的泡點(diǎn)溫度并和初值進(jìn)行比較T=/T（2）-T（1）|2=354.34〉0.01x30=3.j=1不符合要求應(yīng)繼續(xù)迭代.2.2熱量衡算根據(jù)液相和氣相純組分的摩爾焓計(jì)算公式，計(jì)算出在各級計(jì)算泡點(diǎn)溫度下，各組分的液相，氣相的摩爾焓，再按下列公式加和h=￡hx;H=￡hyj ijI,jj I,jI,ji=l' i=1由于F1,V1,U1和匕已規(guī)定，故可用式(5-6)計(jì)算V2，并用如下H方程計(jì)算冷凝器的熱負(fù)荷.Q=藝(FH-Uh-WH)—祝Q-VH-LhN jF,j jjjj j11NNi=1 j=1最后進(jìn)行熱負(fù)荷校核計(jì)算。結(jié)論通過本次課程設(shè)計(jì)，對萃取精餾有了個(gè)更加形象具體的認(rèn)識，最后的出的結(jié)論見下表組分萃取精餾塔進(jìn)料流率kmol/h萃取精餾塔出料流率kmol/h原料溶劑塔頂塔釜內(nèi)酮40039.910.03甲醇1000.1348.865水0751.03473.595合計(jì)507541.07882.49致謝在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的指導(dǎo)導(dǎo)師樊曉芳老師剛老師沒有老師的幫助也就沒有今天的這篇課程設(shè)計(jì)。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。在這個(gè)過程中，樊老師總是耐心的指導(dǎo)我，針對我的一些問題，她也總能夠提出針對性的見解，同時(shí)他更注重對我自學(xué)能力的培養(yǎng)。這一切都使我學(xué)到更多的知識，培養(yǎng)了我獨(dú)立做研究的能力。同時(shí)還要感謝同學(xué)們的的熱情幫助和鼓勵(lì)才使我對自己有了更強(qiáng)的自信心，才使我能更順利的完成這篇設(shè)計(jì)！本文參考了大量的文獻(xiàn)資料在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！由