萃取精馏法分离醋酸水模拟设计.doc

该【萃取精馏法分离醋酸水模拟设计 】是由【541807096】上传分享，文档一共【67】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【萃取精馏法分离醋酸水模拟设计 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。I/80
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。
II/80
本毕业设计(论文)、学位论文作者愿意遵守浙江科技学院关于保留、使用学位论文的管理办法及规定,允许毕业设计(论文)、学位论文被查阅。本人授权浙江科技学院 可以将毕业设计(论文)、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计(论文)、学位论文.(保密的学位论文在解密后适用本授权书)
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-***吡咯烷***)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AspenPlus进行萃取精馏过程的模拟,得出的数据代入Exchanger DesignandRating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、。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;AspenPlus
I/80
TheDesignMethodofExtractive DistillationRefiningAceticAcidProcess
Student’ sname:LvYi Advisor:LiuHeyang
(School ofBiologicalandChemicalEngineering/School of Light Industry,Zhejiang UniversityofScience&Technology)
Abstract:
Thispaper introducestheaceticacid/watersystem on the basisofseparation methods,NMPas extractant,Researchandanalysistheextractive distillationprocessofacetic acidaqueoussolution,usingtheextractivedistillation processsimulation softwareAspen Plus,ThedatainExchangerDesign and Rating ofheatExchangerDesign -2011of tower equipmentfor the designofwallthickness,Finallymake economicanalysisonit.
Inthesimulation calculation,thephysicalpropertymethodusing NRTL, feedconcentration of60%acetic acid solution, flowrateof 550kmol/h,chooseRadfrac rectificationcolumn,mainlystudies thetheoryofacetic acid-watercolumnplatenumber,refluxratioandfeedposition,theinfluenceoftheextraction thebetterconditionsofdistillationoperation,refluxratioof 2。59,thetheoreticalplate number41,aceticacidrawmaterial feedingposition26,feedingposition5extractionagent,extractionagent160 kmol/h, the averagediameterof2。47m,24 aftertheseparation inthedistillationandseparation oftheextractant recycling toweralso hascarriedonthedetailed design.
III/80
Finally comparingextractive distillationandgeneraldistillationof investmentand waterandseparation effectisbetterthanthatofordinarydistillationmethod,energyconsumptionisoneofthemostpromisingonindustrialaceticacid/waterseparationmethod.
Keywords:Extractive distillation;NMF;Aceticacid;Water;AspenPlus
III/80
目 录
中文摘要 I
英文摘要ﻩII
目录ﻩIII
1
醋酸介绍 1
1。2研究内容 1
2。化工工艺与系统ﻩ2
-水分离方法比选ﻩ2
2。2本文拟选用的分离分案ﻩ2
3
3。1萃取剂的初步选择ﻩ3
3。2 除杂精馏塔的设定ﻩ3

4
3。
—水精馏塔的设定 5


。3进料位置的设定ﻩ7

。1 理论板的设定 7
回流比和塔顶流率的设定 8
8

3。6 进料温度对分离效果的影响ﻩ9
4。物料/能量平衡 11
4。1物料衡算ﻩ11
。1 物料衡算的原理和法则ﻩ11
V/80
。2物料衡算过结果 11
4。2 能量衡算ﻩ13
。1能量衡算的原理和准则 13
4。 14
16
过程设备的基本要求ﻩ16

16
19
5。 19
精馏塔塔高的计算 19
5。 19


。2 换热流股信息ﻩ25

37

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ﻩ54
塔设备 54
7。1。2 换热器ﻩ54

55


VI/80
56
。1废气ﻩ56
8。1。2废水ﻩ56
8。
57
致 谢ﻩ58
参考文献 59
附 件:
1工艺流程图
2 车间平立面布置图
VI/80
总论
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,℃,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、,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]。
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AspenPlus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ExchangerDesign and -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。
1/80
化工工艺与系统
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。。在塔底则蒸出醋酸。常用的夹带剂有醋酸丙酯,醋酸乙酯,二***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-***乙酰***,二***苯***,N-甲酰吗啉,N—***吡咯烷***等。在塔顶蒸出水,塔底得到醋酸和萃取剂,,,具有更好的发展前景[3]。
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]。
2/80