TH乙醇回收一步完成装置设计开题报告.doc

本 科 生 毕 业 设 计（论 文）开题报告题目：0.5T/H乙醇回收一步完成装置设计姓 名： 学 号： 指导教师： 班 级： 制药091 所在院系： 生命科学与工程学院 0.5T/H乙醇回收一步完成装置设计1 课题概述1.1 项目名称：0.5吨/小时乙醇回收一步完成装置设计1.2 产品介绍： 中文名称：乙醇俗称：酒精英文名称： Ethyl Alcohol化学名：乙醇分子式：C2H5OH或EtOH分子量：46.07分子结构式：C2H5OH或EtOH物理性质：乙醇（Ethanol）是一种无色、透明，具有特殊香味的液体（易挥发），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取剂）。是一种重要的溶剂。外观与性状：无色液体，有酒香。饱和蒸气压(kPa)：5.33(19) 燃烧热(kJ/mol)：1365.5 临界温度()：243.1 临界压力(MPa)：6.38 辛醇/水分配系数的对数值：0.32 引燃温度()：363 爆炸上限%(V/V)：19.0 爆炸下限%(V/V)：3.3 溶解性：与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。1.3 产品的主要用途及应用范围 乙醇的分子式为C2H5OH，也可写为EtOH，Et代表乙基。是醇类的一种，是酒的主要成份，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%75%的乙醇作消毒剂等。1.4 课题的背景 乙醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取医药、染料、洗涤剂、涂料的重要原料之一。近年来，燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已经在公交，出租行业类被采用。因此，回收乙醇是非常有必要的。1.5 课题的目的与任务本课题主要培养学生的以下几个方面的能力1、工艺设计能力。2、三算能力。3、绘图能力（包括CAD制图）。4、运用化学工程和药厂设计的基本理论知识和方法，分析、比较和解决实际工程问题的能力。5、查阅资料，收集工厂现场资料和撰写设计文件的能力。6、建立技术经济和市场的概念。毕业设计是本专业本科学生教学计划中最后一个综合性教学环节，是实践教学的重要组成部分，是对学生的能力水平的全面考查。通过本设计课题提高学生应用基础与专业理论知识的能力，分析解决问题的能力和实践性动手能力，掌握科学研究的思维方法。进一步培养学生求实，进取，严谨，扎实的专业素养，提高其从事专业工作的技能与水平，使其成为合格的专业技术人才。本课题主要的设计任务是针对0.5吨/小时乙醇回收一步完成装置的设计，包括总平面设计、工艺流程设计、物料和热量衡算、设备的布置设计、设备的选型等。同时画出工艺流程图，设备装配图，非标准零件图。在设计完成之后需要对设计的内容进行总结和说明，包括设计说明书和设计图纸，其中图纸必须符合国家标准，一律用计算机打印。 2 设计方案2.1 工艺流程设计本次设计采用三步骤。提取液先通过蒸发器得到混合气和流浸膏，混合气经过气液分离器纯化，然后进入精馏塔进行回流，得到纯乙醇，达到回收的目的。2.1.1 工艺流程图精馏塔气液分离器 气体气液分离器蒸发器 液体2.2 设备的工艺设计2.2.1 气液分离器的设计气体分离器俗称油水分离器，用来分离气体中大于5微米的液体和固体颗粒。气液分离器可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析塔的气相除雾等。气液分离器也可应用于气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合。2.2.2 气液分离器的分离方法气液分离器采用的分离结构很多，其分离方法也有：1、重力沉降；2、折流分离；3、离心力分离；4、丝网分离；5、超滤分离；6、填料分离等。2.2.3气液分离器的分离原理一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。气体与液体的密度不同，相同体积下气体的质量比液体的质量小。二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离（如分离方法4、5）。液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同，气体分子距离较远，而液体分子距离要近得多，所以气体粒子比液体粒子小些。利用物料衡算和能量衡算，参考国内外气液分离器的发展，设计出符合本次设计需要的设备。2.2.2 精馏塔的设计塔设备在一定条件下，将能达到气液共存状态的混合物实现分离,纯化的单元操作设备。广泛用于炼油，精细化工，环境工程，医药工程和轻纺织工程等行业和部门中。塔设备与化工工艺密不可分，不管多好的工艺路线，没有良好的与之匹配的化工设备，就不会达到预期的设计效果，实现不了预期的设计指标。因此，塔设备是工艺过程得以实现的载体，直接影响生产产品的质量和效益。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。生产上对塔器在工艺上及结构上提出的要求大致有下列几方面：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小（5）结构简单、设备取材面广等。塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠。尽管与填料塔相比效率较低、通量较小、压降较高、持液量较大，但由于结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点，因而在70年代以前的很长一段时间内，塔板的研究一直处于领先地位。然而，70年代初期出现的世界能源危机迫使填料塔技术在近20年来取得了长足进展。由于性能优良的新填料相继问世，特别是规整填料和新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面。在我国，随着石油化工的不断发展，传质分离工程学的研究不断深入，使填料塔技术及其应用进入了一个崭新的时期，其工业应用与发达国家并驾齐驱，进入世界先进行列。填料塔由填料，塔内件及筒体构成。填料塔的发展史中最主要的就是填料的发展史。由早期的碎石发展成为拉西环，弧鞍形填料等新型填料。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下优点：生产能力大，分离效率高，压力降小，操作弹性大，持液量小等优点。本设计综合考虑流程，产量，分离要求，操作控制等因素，采用填料塔实现乙醇回收目标。2.2.3 设备流程图贮液罐精馏塔气液分离器蒸发器贮液罐提取液 乙醇废气回收器贮存罐 流浸膏 废气2.3物料衡算物料衡算的依据是工艺流程示意图以及为物料衡算收集的有关资料。其理论基础是质量守恒定律，运用该定律可以得出各种过程的物料平衡方程式。2.4 能量衡算能量衡算的依据是物料衡算的结果以及为能量衡算而收集的有关物料的热力学数据。其理论基础是热力学第一定律，即能量守恒定律。2.5设备的选型和计算药厂所用的设备可分为机械设备、化工设备和制药专用设备。一般来说，原料药生产以机械设备和化工设备为主，药物制剂生产以制药专用设备为主。设备计算所应用的基本方程式主要有反应动力学方程式、物料衡算式和热量衡算式。若反应过程有较大的压力降，并影响到化学反应速度时，还要应用动量衡算式。主要计算反应时间、设备容积、设备的工艺尺寸等。2.6 车间布置设计车间布置设计是制药工程设计中的一个重要环节。布置是否合理，不仅与施工、安装、建设投资密切相关，而且与车间建成后的生产、管理、安全和经济效益密切相关。化工车间的布置主要有设备的布置、控制室的布置、辅助生产区和行政生活区的布置。2.7 管道的布置设计管道设计一般包括选择管材、管路计算、管道布置设计、管道绝热设计、管道支架设计等。2.8 “三废”处理设计废水处理的实质就是利用各种技术手段，将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害物质，从而使废水得到净化。废气及废渣处理同理也是利用技术手段，将其中的污染物分离使气体或固体得到净化。2.9非工艺设计2.9.1 土建 工厂所在地区的气象和地质条件，工艺对建筑和结构的要求以及厂房对采光要求的形式和强度。2.9.2 空调、 冷冻和通风除尘空调机组的工作原理，工艺对空气洁净度等级的要求以及车间内气温和采暖形式的要求。工艺对通风和除尘的要求。2.9.3给水排水和电气给水排水系统的特殊要求和水质要求，以及工艺对用水量的统计。工艺对生产车间内照明的要求，计算车间内消耗的照明电能和单位成品用点的消耗。2.9.4防火防爆与安全卫生由于工艺需要加热加压的要求，需要提供热量，在非工艺研究中需要设计出供汽系统的特殊要求以及供汽量的统计。防止各种火源和采用放火防爆结构，并在车间内设置安全出口。由于制药车间必须符合GMP认证，所以车间内的必须符合相应的洁净度等级要求。同时为保证工人的身体健康，应说明对车间有毒有害气体尘埃的隔离方法和对工作人员的保护措施。2.9.5项目的技术经济项目的投资估算和车间的成本估算。3 设计所需材料铅笔，直尺，橡皮，绘图板等。4 进程安排：表4-1 进度安排表周 次设计（论文）任务及要求12查阅、整理资料、写出开题报告34设备选择和总平面设计59物料和能量的衡算1011设备计算和设计12车间管道布置设计1316编写说明书和绘图17整理设计内容，准备答辩5 经费预算表5-1 经费预算数量单价（元）费用（元）上机300(h)1.00300.00坐标纸5(张)1.005.00打印说明书70(页)0.1510.50打印图纸5(张)10.0050.00不可预知80.00（元）总计 445.50(元)6 参考文献 1王志祥.制药工程学(第二版) M.北京:化学工业出版社,2010:231-2322赵敏 ,王纪康 .对乙酰氨基酚的合成进展J. 化工技术与开发 ,2004(2).3章思规.精细化学品及中间体手册（上）.北京：化学工业出版社，2004.