化工设计答辩ppt课件

第五届第五届“欧倍尔欧倍尔-隆腾杯隆腾杯”大大学生化工过程实验技能竞赛学生化工过程实验技能竞赛废水废水中回收仲丁醇、中回收仲丁醇、环己烷的工艺设计环己烷的工艺设计第五届“欧倍尔-隆腾杯”大学生化工过程实验技能竞赛废水中11.物系物系分析和分离方法分析和分离方法2.工工艺选择3.总工工艺流程流程4.精精馏塔塔及附属及附属设备5.工工艺计算算结果果6.总结1.物系物系分析和分离方法分析和分离方法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2仲丁醇，仲丁醇，环己己烷，水共沸，水共沸组成成沸点水仲丁醇环己烷水水100.02100.00%0.00%0.00%仲丁醇仲丁醇99.780.00%100.00%0.00%环己烷环己烷80.780.00%0.00%100.00%水水仲丁醇仲丁醇86.7360.05%39.95%0.00%水水环己己烷69.4130.00%0.00%70.00%仲丁醇仲丁醇环己己烷76.840.00%22.50%77.50%三相共沸三相共沸68.2128.19%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1.物系物系分析和分离方法分析和分离方法仲丁醇，环己烷，水共沸组成沸点水仲丁醇环己烷水100.03基本分离方法：1.物系物系分析和分离方法分析和分离方法1.简单精馏简单精馏可以分离出达标的水达标的水和三组分的混合物三组分的混合物2.2.仲丁醇与水部分互溶，环己烷与水分层。仲丁醇与水部分互溶，环己烷与水分层。基本分离方法基本分离方法难以达到以达到对此物系此物系的分离要求！的分离要求！基本分离方法：1.物系分析和分离方法1.简单精馏可以分离出达4特殊分离方法：模仿工模仿工业乙醇脱水的乙醇脱水的过程程混合物中成分混合物中成分环己己烷可直接作可直接作为共沸共沸剂，对混合物混合物进行共沸精行共沸精馏，达到分，达到分离提离提纯的目的。的目的。1.物系物系分析和分离方法分析和分离方法特殊分离方法：模仿工业乙醇脱水的过程1.物系分析和51.物系物系分析和分离方法分析和分离方法2.工工艺选择3.总工工艺流程流程4.精精馏塔塔及附属及附属设备5.工工艺计算算结果果6.总结2.工工艺选择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62.工工艺选择T1 预处理塔，理塔，除去大部分的水。除去大部分的水。T2 共沸精共沸精馏塔，塔，塔底塔底为合格的仲丁合格的仲丁醇醇。水与水与环己己烷冷冷凝凝分分层,水回流水回流至至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。2.工艺选择T1预处理塔，除去大部分的水。T2共沸精馏塔7（1）本工）本工艺流程所用流程所用设备少，少，仅使用了使用了两两个个蒸蒸馏塔塔将复将复杂的共沸体系成功分离，的共沸体系成功分离，节省省了了设备费和操作和操作费，生，生产成本成本显著降低，具著降低，具有更大的市有更大的市场竞争力。争力。（2）环己己烷作作为共沸共沸剂可重复可重复利用，利用，节省省资源源。（3）共沸）共沸剂利利为混合物混合物本身本身组分（分（环己己烷），），无外加无外加组分，能源分，能源费用与用与净化成本化成本显著降低。著降低。设计方案的特点（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81.物系物系分析和分离方法分析和分离方法2.工工艺选择3.总工工艺流程流程4.精精馏塔塔及附属及附属设备5.工工艺计算算结果果6.总结3.总工工艺流程流程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93.总工工艺流程流程其中水的其中水的分离路分离路线水的分离路水的分离路线仲丁醇的分离路仲丁醇的分离路环己己烷的分路的分路线3.总工艺流程其中水的分离路线106.设计中的中的优化化T1分析3.总工工艺流程流程塔底产品为水在在预处理塔中，理塔中，选择非非均相共沸精均相共沸精馏的方式，的方式，初步离去部分水，塔初步离去部分水，塔顶产品品经冷凝器，到达分冷凝器，到达分相器，相器，进行分相分离行分相分离油水分离，水相油水分离，水相回流至一塔，油回流至一塔，油相相进入二入二塔，塔，进一步精一步精馏6.设计中的优化T1分析3.总工艺流程塔底产品为水在预处理113.总工工艺流程流程在共沸精馏塔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T13.总工艺流程在共沸精馏塔T2中，进料为环己烷、仲丁醇与少量12环己烷的循环利用:3.总工工艺流程流程在在T2中，形成水中，形成水-环己己烷的共沸物（的共沸物（bp：69.41）为轻组分，分，再再次将水次将水带入入到分相器中到分相器中进行分相，从而避免引入其行分相，从而避免引入其他的他的萃取萃取剂。部分部分环己己烷回流到回流到T2，作，作为水的共沸水的共沸剂。环己烷的循环利用:3.总工艺流程在T2中，形成水-环己烷的共131.物系物系分析和分离方法分析和分离方法2.工工艺选择3.总工工艺流程流程4.精精馏塔塔及附属及附属设备5.工工艺计算算结果果6.总结4.精精馏塔塔及附属及附属设备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14精精精精馏馏塔的塔的塔的塔的优优化化化化:我们绘制出了T2的塔板数塔板数和仲丁醇仲丁醇产品质量分数之间的关系图。我们发现在塔板数我们发现在塔板数达到达到29块块时，时，曲线趋于平稳，而且此时产品曲线趋于平稳，而且此时产品的质量已经达到要求，所以的质量已经达到要求，所以考考虑选用用29块塔板。塔板。4.精精馏塔塔及附属及附属设备精馏塔的优化:我们绘制出了T2的塔板数和仲丁醇产品质量分数之154.精精馏塔的塔的设计和和优化化我们发现在回流比我们发现在回流比达到达到8.0时时，曲线趋于平稳，而且此时产品的曲线趋于平稳，而且此时产品的质量已经达到要求，所以质量已经达到要求，所以考考虑选择8.0的的回流比回流比较为适宜。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。精精精精馏馏塔的塔的塔的塔的优优化化化化:4.精馏塔的设计和优化我们发现在回流比达到8.0时，曲线趋于16我们绘制了T2进料位置料位置与仲丁醇产品质量分数关系图由由由由图图可可可可见进见进料位置料位置料位置料位置在在在在3636块块塔板塔板塔板塔板往上影响往上影响往上影响往上影响并不明并不明并不明并不明显显，所以依然，所以依然，所以依然，所以依然采用采用采用采用1616块块板板板板进进料料料料4.精精馏塔塔及附属及附属设备精精精精馏馏塔的塔的塔的塔的优优化化化化: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171.物料衡算2.最小回流比3.理论板数4.进料位置5.全塔效率计算6.塔高塔径7.溢流装置8.塔板布置4.精精馏塔的塔的设计和和优化化精精精精馏馏塔塔塔塔的的的的设计设计：精精精精馏馏塔的塔的塔的塔的设计设计以以以以T2T2为为例例例例4.精精馏塔塔及附属及附属设备1.物料衡算2.最小回流比3.理论板数4.进料位置5.全塔效18物料衡算物料衡算：4.精精馏塔的塔的设计和和优化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。塔底W=1009kg/hX仲丁醇=98.40%塔顶D=4307.09kg/hX水=6.94%X环己烷=92.21%进料F=2116.09kg/hC6回流=3200kg/h以塔T2为例：4.精精馏塔塔及附属及附属设备物料衡算：4.精馏塔的设计和优化塔底分出达到纯度98wt%的19精精精精馏馏塔塔塔塔T2(T2(筛筛板式板式板式板式)各各各各项项参数：参数：参数：参数：精馏塔精馏塔T2T2具体参数具体参数回流比回流比8.08.0理论板数理论板数2929进料位置进料位置1616全塔效率全塔效率0.7980.798塔高塔高19.7m19.7m塔径塔径1.891.89m m溢流堰堰长溢流堰堰长1.134m1.134m堰高堰高0.1m0.1m降液管宽度降液管宽度0.09m0.09m降液管面积降液管面积0.02545m0.02545m2 2降液管底隙宽度降液管底隙宽度0.02m0.02m塔板开孔面积塔板开孔面积0.2361m0.2361m2 2塔板开孔个数塔板开孔个数17931793个个塔板开孔率塔板开孔率10%10%4.精精馏塔塔及附属及附属设备精馏塔T2(筛板式)各项参数：精馏塔T2具体参数回流比8.020塔塔塔塔T1T1T1T1塔塔塔塔T2T2T2T2塔板数塔板数塔板数塔板数1515151529292929回流比回流比回流比回流比2 2 2 28 8 8 8进料位置进料位置进料位置进料位置8 8 8 816161616塔高塔高塔高塔高10.2m10.2m10.2m10.2m19.7m19.7m19.7m19.7m塔塔塔塔径径径径0.7m0.7m0.7m0.7m1.8m1.8m1.8m1.8m开孔率开孔率开孔率开孔率10%10%10%10%10%10%10%10%类类似于塔似于塔似于塔似于塔T2T2的的的的计计算，我算，我算，我算，我们们得出得出得出得出各精各精各精各精馏馏塔的重要参数：塔的重要参数：塔的重要参数：塔的重要参数：4.精精馏塔塔及附属及附属设备塔T1塔T2塔板数1529回流比28进料位置816塔高10.214.精精馏塔塔及附属及附属设备换热换热器的器的器的器的计计算和算和算和算和选选型型型型:以以以以T2T2冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器为为例例例例4.精馏塔及附属设备换热器的计算和选型:以T2冷凝器为例224.精精馏塔塔及附属及附属设备换热换热器的器的器的器的计计算和算和算和算和选选型型型型:换热器器（冷凝器）的（冷凝器）的详细数据数据部件名称部件名称数值单位壳内径壳内径889mm封封头内径内径889mm外管极限外管极限876.3mm管数管数994管内径管内径19.05mm管心管心间距距23.81mm拉杆数量拉杆数量8拉杆直径拉杆直径12.7mm密封条密封条2管管长3657.6mm公称压力公称压力0.1Mpa以以以以T2T2冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器为为例例例例4.精馏塔及附属设备换热器的计算和选型:换热器（冷凝器）的详231.物系物系分析和分离方法分析和分离方法2.工工艺对比及比及选择3.总工工艺流程流程4.精精馏塔塔及附属及附属设备5.工工艺计算算结果果6.总结5.工工艺计算算结果果1.物系分析和分离方法2.工艺对比及选择3.总工艺流程4.精24符合物料衡算符合物料衡算分离所得的水满足条件分离所得的环己烷纯度达到99wt%以上，完全达到分离要求。分离所得的仲丁醇纯度达到98.4wt%，完全达到分离要求。5.工工艺计算算结果果物料结果:符合物料衡算分离所得的水满足条件5.工艺计算结果物料结果:251.物系物系分析和分离方法分析和分离方法2.工工艺对比及比及选择3.总工工艺流程流程4.精精馏塔塔及附属及附属设备5.工工艺计算算结果果6.经济评估估6.总结1.物系分析和分离方法2.工艺对比及选择3.总工艺流程4.精266.总结带控制点的工艺流程图:6.总结带控制点的工艺流程图:276.总结 我们在本次设计中着重于对我们在本次设计中着重于对工艺流程的工艺流程的选择选择和和流程中的优化流程中的优化：1.在设计初期，对整个工艺中所需设备的数量在设计初期，对整个工艺中所需设备的数量进行了调试选择，对比作出最优方案。进行了调试选择，对比作出最优方案。2.在精馏塔的设计中对塔的各项参数做了各种在精馏塔的设计中对塔的各项参数做了各种优化。优化。3.只使用只使用两个精馏塔，降低了安装及操作费用，两个精馏塔，降低了安装及操作费用，节约能源消耗。节约能源消耗。4.在整个工艺流程中，使用环己烷作为共沸剂，在整个工艺流程中，使用环己烷作为共沸剂，避免了体系中引入其他物质，降低生产成本。避免了体系中引入其他物质，降低生产成本。6.总结我们在本次设计中着重于对工艺流程的28感谢各位老师的指导，感谢各位老师的指导，虽然用心在学习，虽然用心在学习，但是难免会有不足，但是难免会有不足，所以不完美的我们依然所以不完美的我们依然在路上感谢各位老师的指导，在路上29