化工过程与工艺设计课程设计

1、课程名称化工过程与工艺设计设计题目乙二醇萃取精馏制无水乙醇的工艺过程设计学生姓名. 班级学号. 设计日期专业化学工程与工艺年 月 日一 2016年7月8日设计条件及任务：设计条件：进料量f=10000 kg/h进料乙醇质量组成：x产0.8 进料温度25°c，压力120kpa 塔顶冷凝水温度t二33°c,出水温度43°c;间接蒸汽加热，蒸汽温度自定。设计任务：1）分离后乙醇质量浓度x099.95%，回收率299.95%;2）分离后水质量浓度xd99.95%，回收率299.95%。指导教师年 月円目录m$ mi bl第二章分离方法对比与选择12.1概述12.1.1.乙

2、醇-水的分离技术12.1.2萃取精馏技术42.2萃取精馏的热集成52.3aspen plus在萃取精溜巾的应用62.4本文的内容及意义62.5加热介质的选择62.6冷却剂的选择7第三章原料与产品的性质73.1原料进料组成见表3-173.2产品乙醇的性质7第四章工艺设计与计算84.1方法选择84.2. 物料衡算84.3. 工艺流程简述94.4操作条件汇总104.5过程模拟步骤10io2溶剂回收塔13第五章工业安全与卫生175.1原料及产品的安全175.2工业安全175.2.1厂址选择175.2.2厂区总平面布置185.2.3化工装置安全卫生设计原则185.3劳动安全185.3.1防火、防爆185

3、.3.2化学危险品包装195.4工业卫生195.4.1防尘防毒195.4.2生产生活用室205.5应急处理205.6三废排放及治理方案205.6.1废气的排放及治理205.6.2废水的排放及治理215.6.3废渣的排放及治理215.7车间定员21第六章设备设计和选型说明216.1主要设备一览表216.2原料、动力消耗及排出物226.3物料衡算226.4热量衡算246.5设备计算和选型246.5.1萃取塔精馏塔256.5.2溶剂冋收塔266.5.3管道选型273、6.5.4泵的选型276.5.5储罐型号表28第七章附录297.1设计体会297.2参考文献33致谢错误!未定义书签。第一章前言酒精工

4、业在国民经济中占有重要地位，是许多化工产品的基木原料。无水乙 醇作为重要的有机溶剂，广泛用于国防、电子、油漆、医药、化妆品等各个行业， 占乙醇总消耗量的50%以上。随着对绿色能源不断研究，有的国家开始在无水乙醇 中添加改性剂形成变性燃料乙醇，再将变性燃料乙醇以一定的比例与汽油调和， 形成车用乙醇汽油作为绿色燃料。常压下乙醇一水体系为井沸物系，普通精馏无 法使其达到99. 95%的纯度，目前世界上生产无水乙醇方法主要包括：分子筛分离 法、膜分离法、吸附法、加盐萃取精馏法等。其中加盐萃取精馏制取无水乙醇具 有溶剂用量小，能耗低，对产品和环境无污染，对设备要求不苛刻，操作简便， 适于大规模生产等优点

5、备受关注。对于萃取精馏萃取剂选择很重要，木设计采用工业上常用的乙二醇为萃取剂， 乙二醇作为萃取剂具有以下优点：1.乙二醇与塔顶分离物乙醇可形成正偏差非理 想溶液，且正偏差较大，加入乙二醇可以显著改变体系的相对挥发度；2.乙二醇 能与水、酒精等极性溶剂互溶，可避免液体在塔内产生分层现象；3乙二醇沸点为 197. 85°c,高于水及乙醇沸点，可避免形成井沸物；4.乙二醇稳定性较好，毒性 较低，来源广泛。木文主要工作采用化工流程模拟软件aspen plus对萃取过程进行流程模拟计 算，探究使无水乙醇最终纯度达到99. 95%所需的溶剂比、回流比等操作条件，模 拟采用nrtl模型并进行工艺设

6、计。并对储罐，管道，塔，泵进行选型核算。第二章分离方法对比与选择2.1概述2.1.1.乙醇-水的分离技术无水乙醇作为一种很重要的化工原料，在化工、医药、军事、化妆品等众多 领域有着广泛的应用，但在常压下乙醇容易与水形成共沸物，其共沸点为78.rc， 共沸组成为95.6%乙醇+4.4%水（质量分数），因此利用传统的分离方法（例如蒸馏、 精馏等方法）不能得到高纯度的乙醇产品。为了得到高纯度的乙醇产品，研究者做了 很多的研究，其中有些技术成果已经在工业上得到应用。目前，用于分离乙醇水溶液 的方法主要有以下几种类型：1.共沸精馏法共沸物的形成是因为实际的液体混合物体系与理想体系之间的偏差，他对于 用精

7、馏方法来分离液体混合物的条件有极大的影响。用于共沸精馏分离乙醇水体 系的共沸剂有环己烷、苯等有机溶剂。共沸剂与乙醇水体系可以形成三元非均相共沸物，其共沸点都比乙醇水共沸体系低10°c以上，从而可以有效的分离乙醇水体 系。共沸精馈(azeotropic distillation)的方法是在原来的共沸体系屮加入第三组分， 即共沸剂，其原理是:共沸剂可以与原体系屮某一组分或几个组分形成共沸物，从而 改变了原溶液中各组分的相对挥发度，达到分离目的。共沸精馏在化工、炼油等工 业中有着广泛的应用，是分离共沸点或近沸点液体混合物的一种有效的方法打机相图2-1是乙醇水体系共沸精馏流程示意图。如图1-

8、1所示，使用苯作为共沸剂 分离乙醇水体系，在乙醇精馏塔塔底可以得到高纯度的乙醇产品。乙醇、水、苯会 形成三元非均和井沸物，经冷凝后进入分层器分离为油和和水相，油和返回乙醇精 馏塔，水相进入水精馏塔，塔底得到水(可以用直接蒸汽加热)，塔顶得到少量的乙醇， 经冷凝后回到分层器中。从阁中可以看出，共沸剂需要全部从第一个共沸精馏塔塔 顶蒸出，这样就增加了塔的热负荷，增加了能耗，甚至有时会造成较大的污染问题水相蒸汽-乙挪4图2-1采用共沸精馏分离乙醇-水，苯为共沸剂2.反应精馏反应精溜法(reactive disthlation)，顾名思义绽合了化学反应和精溜分离w个方 面，其用于乙醇水体系分离的相关研

9、宄也很多找到一种可以与水反应的物质，采用 反应精馏的方法分离乙醇水混合物，从而得到高纯度乙醇产品。乙醇水体系反应精馏流程示意图如图2-2所示，只有一个精馏塔，主要包括反应 精馏塔、冷凝器、再沸器等部分，其屮反应精馏塔从上到下分为精馏段、反应段、 提馏段三部分。反应精馏具有处理能力大、分离效果好，产品质量高等优点，但是反应精馏也存 在一定的缺点:反应精馏过程的进行需要反应物有较高的浓度，但是要维持这一高 浓度比较网难，并.h.催化剂容易失活、再生难度大且使用寿命短，因此如果要实现大 规模的工业化应用，还需要进一步的改进研究。图2-2乙醇水体系反应精馏流程示意图a-反应剂b-原料(乙醇和水)c-精

10、馏段d-反应段e-提馏段3. 膜分离法膜分离(membrane separation)技术是近®年来发展起来的一种分离技术，可分 为渗透汽化和蒸汽渗透两类其中渗透汽化方法较先提出，渗透汽化法较常用于从 有机熔液中除掉水分，耗能较低、分离效率高、设备体积较小等特点，一直都是膜分 离技术方面的研宄热点。渗透汽化的原理是利用液体混合物中不同组分在膜上的溶解扩散性能不同来 达到分离目的，具体分离过程可以描述为:待分离液体混合物在膜层的一侧，另一侧 通过抽真空的方法达到一定的负压状态，使待分离的组分可以以蒸汽的状态通过 膜层进入到男一侧，再通过一个冷凝器冷凝、收集。从这一过程可以看出，形成一个

11、 负压状态对操作要求高。但是在分离难分离的近沸及共沸混合物方面，可以采用这 种方法。蒸汽渗透法分离跟渗透汽化法分离相比较，分离过程相似，所不同的是前者在 物质通过膜层的过程中没有相变化，完全是气体的分离过程，因此，在这个过程中能 量损耗少，且使用寿命要更长。这两种膜分离方法都可以用来高效分离乙醇水体系，并且还具有分离效果好、 无二次污染等优点，但是他们操作难度大、膜稳定性差、处理量小、成本高，如果要 实现大规模的工业化应用，还需要进一步的改进研宄。4. 分子筛吸附分离法分子筛(molecular sieve)也町以用于分离方面，他是一种分离介质，其内部特定 的孔道尺寸决定了分离结果针对本论文中

12、要分离的乙醇水体系，水分子的直径为 0.28纳米，乙醇分子的直径为0.44纳米，那么选择一种内部孔道直径为0.28纳米 0.44纳米之间的分子筛，就可以达到分离乙醇水的0的。例如选择孔道直径平均 值为0.3纳米的分子筛，水分子就可以进入到孔道内部而被吸附，而乙醇分子因为其分子直径大而不能进入，从分子筛外侧流走而没有被吸附。分子筛吸附分离法具有操作简单、产品纯度高、无污染等优势，但是分子筛的再生具有能耗大、成本高等缺点，因此在工业上的人规模应用还是需要进一步的改 进研宄。5. 萃取精馏法萃取精溜（extractive distillation）法分离乙醇水体系，其原理与共沸精馏相似，也 需要在原

13、来共沸体系中加入第三组分，称为萃取剂，萃取剂的加入改变原来体系中 各组分间的相对挥发度，打破共沸现象，从而得到高纯度的乙醇产品。但是与共沸精 馏不同的是他只是改变原来体系的相对挥发度，而不会形成共沸物，萃取剂与水的 作用力增强，从而使乙醇作为轻组分从萃取精馏塔塔顶蒸馏出去，而萃取剂与水从 萃取精馏塔塔顶进入溶剂回收塔，塔顶和塔底分别得到水和萃取剂，回收后的萃取 剂可以引入萃取精馏塔进行循环利用。萃取精馏的方法操作简卑，处理量大，但是能耗较高，在工业上的应用广泛，是一 种高效分离乙醇水的分离方法萃取精馏的流程图如图2-3所示2.1.2萃取精馏技术1.萃取精馏技术及其分类萃取精馏的分离原理是在原来

14、二元体系中加入第三组分（成为萃取剂），从而改 变了原来二元组分之间的相对挥发度，使得一个组分容易挥发，形成汽相，而另一个 组分则难以挥发仍然留在液和中，这样就达到了分离的目的。萃取精馏适用于分离近沸点混合物或是井沸点混合物，这是因为他们具有和 近的挥发度，（相对挥发度约为1），利用传统的精馏分离方法（蒸馏、精馏）不能将其分 离。在化工生产过程屮，经常有连续操作和间歇式操作两种操作方式，同样在萃取 精馏分离过程屮，按照操作方式的不同可分为间歇萃取精馏和连续萃取精馏两种 分离方式，下面分别做出介绍。（1）连续萃取精馏连续萃取精馏过程操作连续，处理量大，应用较为广泛，他主要包括料液、萃 取剂的加入、

15、萃取剂的回收、循环利用整个过程是连续的。针对二元分离物系，连续萃取精馏过程一般为双塔流程,流程图如图2-3所 示。主要包括萃取精馏塔和溶剂回收塔，其中，萃取精馏塔完成轻组分的提纯、收 集，塔顶选择全冷凝，部分回流的操作，塔底是再沸器，提供整个塔的热动力。溶剂 回收塔完成溶剂“再生”过程，将萃取精馏塔塔底得到的重组分及萃取剂物流进行 分离，得到高纯度的萃取剂，引入萃取精馏塔实现了循环利用，同时在一定程度上 也保证了操作上的连续性。溶剂回收塔视所要回收的溶剂来决定选择相应的塔设 备，一般情况下选择一个精馏塔（萃取剂沸点不太高）。对于沸点高的萃取剂，溶剂 冋收塔可以选择闪蒸罐。因为该液体具冇“不挥发

16、”的特性，利用闪蒸罐的一次蒸 馏作用就可以分离重组分和离子液体的混合物：闪蒸罐底部得到高纯度的高沸点 液体，闪蒸罐顶部得到重组分。此外，也可以在萃取精馏塔前面加入一个预精馏塔 设备，这是因为对于非共沸组成的物系（具有共沸点的体系），需要先经过一个精馏 塔来完成对上述物系的预分离，从而减轻后面的萃取精馏塔的负荷，减少能耗，减 少污染。（2）间歇萃取精馏间歇萃取精馏具有间歇精馏（操作简单，容易达到稳定工作状态）和萃取精馏 （分离效果好）的双重优点。但是其操作复杂，流程和操作方法与连续萃取精馏差别 大。间歇萃取精馏的一般操作步骤:1）不加萃取剂进行全回流操作;2）加萃取剂进 行全冋流操作;3）加萃取

17、剂进行冇限冋流比操作;4）冇限冋流操作，停止向萃取精馏 塔加萃取剂。由于研究吋间短，其研究结论还冇待中试放人来检验其可行性，以保证 工业应用的顺利进行。2.2萃取精馏的热集成萃取精馏过程能耗大，主要是萃取精馏塔的塔底再沸器的热负荷很大，同吋， 我们观察整个萃取精馏过程可以发现，对于有溶剂回收的连续萃取精馏过程，萃取 剂需要冷凝后回到萃取精馏塔进行循环使用，因此，考虑到可以将这两股物流相结 合，综合利用热量和冷量,从而提出了热集成的概念。热集成萃取精馏过程是一个优化问题，达到节能减排的目的，减小费用。这里需要指出的是，热集成是在保证原 来工艺过程要求的前提下进行的，也就是说，热集成只是对流程屮的

18、能量利用进行 整合，但是仍然可以满足产品纯度要求。姚平经等提出丫几种不同的热集成精馏方法，研究结果表明：采用热集成精馏 方法之后，可以有效的降低分离过程中的能耗，但是他的缺点在于均改变了工艺设 备，增加了成本。李红文等对此进行了改进，在进行热集成的过程中，充分利用己有 的设备，避免增加额外设备投入。并1.进行了相应的模拟计算,这样在工艺改进的 过程中更加具有针对性和目的性,得到最大的经济效益。2.3aspen plus在萃取精榴中的应用aspen plus为用户提供了从单个单元操作到整个工艺流程的模拟，是世界上应 用最为广泛的化工大型通用流程模拟软件。aspen plus在精馏模拟中的广泛应用

19、， 极大地推动了石油化工的发展，为实际生产提供了指导。2.4本文的内容及意义本论文工作的主要内容使用aspen plus软件对本论文中提出的萃取精馏过 程进行概念设计，通过计算结果分析能耗情况，溶剂比，回流比，乙醇产品纯度等工艺 要求是否可以满足。乙醇产品是一种新的清洁液体燃料能源，但是其提纯存在困难，对于这种共沸 物系或近沸点物系，萃取精馏是一种行之有效的分离技术。当前，萃取精馏分离技术 还存在溶剂比大，能耗高，环境污染严重等问题，利用aspen热网络集成技术是节能 减排的重要途径。2.5加热介质的选择化工生产中的热源供热作为公用工程在化工生产中普遍应用，化工设计中必 须正确选用热源和充分利

20、用热源。作为化工热源可分为直接热源和间接热源前者 包括烟道气及电加热。间接热源包括高温载热体及水蒸气，饱和水蒸汽是化工生 产中应用最广的加热剂。其优点是使用方便、加热均匀、速度快及易控制，而h 饱和水蒸汽冷凝时的传热膜系数很高，可以通过改变蒸汽的压力准确地控制加热 温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100100ctc,适用于高温加热。缺点是 烟道气的比热容及传热膜系数很低，加热温度控制困难、加热不均匀和带有明火及烟尘。本设计选用8-10 bar （温度为18（tc）的低压蒸汽作为加热介质，水蒸汽易获 得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不复杂。有时还可 利用工艺过程中获得的

21、较高温度的产品作为热源去加热其它需要加热的物料，比 如在本设计中溶剂回收塔底的温度比较高，则被用作加热进料的热源。这样不但 能够降低整个设计中的成本，而且也达到了热量循环再利用的要求。2.6冷却剂的选择化工生产中的物料温度若需维持在周围环境（比如大气、水等）温度以下，则需要由冷冻系统提供低温冷却介质（称载冷体），常用的冷却剂是水和空气， 应因地制宜加以选用。受当地气温限制，冷却水一般为1035"c.如需冷却到较低 温度，则需采用低温介质，如冷冻盐水、氟利昂等。本设计中采用是33°c的冷却 水。第三章原料与产品的性质3.1原料进料组成见表表3-1原料进料组成组分英文名总质量流

22、量 kg/hr分子式质景组成乙醇ethanol8000c2h6o0.8水water2000h200.23.2产品乙醇的性质无水乙醇为无色澄清液体，有灼烧味，易流动，极易从空气中吸收水分，能 与水和氯仿、乙醚等多种有机熔剂以任意比例互溶。而且能与水形成共沸混合物 （含水4.43%），共沸点78.15°c，相对密度0.789，熔点-114.1°c,沸点78.5°c,折 光率（n20d） 1.361,乙醇-水混合物的温度组成见图2-1。闭杯时闪点（在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合，达到一定浓度时可被火星点燃 时的温度）13°c,易燃。无

23、水乙醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限 3.5%18.0% （体积）。 total tcoz 1011； .-nr total tbub 10135 bart-xy diagram for h2o/ethan*010.000.050.100.150.200.250.300.350/100.4s0.500.s50.600.650.700.7s0 800.350.900.951.03liquid/vapor rra&s fraction e7h an-01图3-1乙醇-水混合物温度组成图第四章工艺设计与计算4.1方法选择对于含有离子液体的研宂体系，研宄者们多釆用nrtl模型，uniq

24、uac方 程，wilson方程，electrolyte-nrtl模型，但是在这些模型方程屮，nrtl模型的拟合结 果更加准确可靠。4.2.物料衡算1物料衡算的目的及意义物料衡算是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。物料平衡是指在单 位时间内进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再 加上损失掉的和积累起来的物料质量。物料衡算目的在于决定生产一定量产品所需的原料和辅助材料的用量或由原 料量确定产品量：为确定设备大小、台数提供必要数据：为热量衡算提供必要数 据。工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品 之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中

25、间产品、产品和副产品的产量, 生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计 算打基础。应用物料衡算原理，借助aspcmhus流程模拟软件，对于各个单元进行了模 拟优化，确定了最后的优化方案后，得出了塔的进出物料参数值。2物料衡算原理全塔物料衡算（通过全塔物料衡算，可以求出精馏产品的流量、组成之间 的关系）。连续精馏塔做全塔物料衡算，并以单位时间为基准，即总物料f= d+w易挥发组分 fxf= dxd+wxw 式中：f原料液流量，kmol/h；d塔顶产品（馏出液）流量，kmol/h；w塔底产品（釜残液）流量，kmol/h；又一原料液中易挥发组分的摩尔分数；馏出液中易挥发

26、组分的摩尔分数；釜残液中易挥发组分的摩尔分数。塔顶易挥发组分回收率=dxd/fx* 100%塔底难挥发组分hi收率w（ 1 -xw ）/f（ 1 -xk）*1 00%4.3.工艺流程简述本设计的aspen plus工艺流程如上图所示，以乙二醇为萃取剂，采用两塔精馏流程进行模拟，混合物首先进入换热器加热到泡点，然后此混合物进入萃取精 馏塔，在塔顶得到无水乙醇产品，塔底的水与萃取剂乙二醇一同进入溶剂回收塔，在溶塔底流出的乙二醇再循环使用进入混合器，和补加的萃取剂一起再进入萃取精馏塔。最后通过此流程模拟优化结果确定塔、换热器及贮罐的工艺设计参数。4.4操作条件汇总表4-1塔操作条件汇总表参数萃取塔(

27、cqt)回收塔(hst)进料温度广c98126.6进料压力/bar1.01331.013塔顶温度厂c78.2964.93塔顶压力/bar1.01330.25塔釜温度厂c126.64156.94搭釜压力/bar1.01330.27摩尔回流比20.85理论板数248进料板数204萃収剂进料温度/°c82萃取剂进料压力/bar1.013萃取剂进料板44.5过程模拟步骤1.萃取塔1. 模拟条件：原料进料流率为10000kg/hn水与乙醇按2:8 (质量比)进料，萃取剂进 料量为8000kg/hr,操作压力为latm,塔顶采出8000kg/hr,全塔板数28，摩尔 回流比为2,原料进料板位置为

28、20,萃取剂进料板位置为3,模拟结果如下：main flowsheetyec3 (material) - inputcontrol panelresults summary - streams (custom)+defaultunitsfeedyc-yec+syec3component mass flowh20kg/hr20002.238381997.760ethan-01kg/hr80007993.956.0530c2h6o2kg/hr03.814657996.198000component mass fractionh200.20.0002797970.1997760ethan-010.8

29、0.9992430.00060530c2h6o200.0004768310.7996191 |mole flowkmol/hr284.669173.707239.853128.89mass flowkg/hr100008000100008000图4-2萃取塔模拟计算结果1.工艺参数优化图4-3理论板数对塔顶乙醇浓度的影响从图4-2可知当塔板数在1-23之间乙醇浓度不断上升，当达到24块板时乙 醇浓度已达到99.9164%,当理论半数人于24时，乙醇浓度増加不显著，因此萃 取精馏塔理论板数选24。2. 原料进料位置设置原料进料位置时应尽可能使原料组成与塔板上脱除萃取剂后两组分尽可能 相近。否则进

30、料位置的不合理选取会直接影响分离效果，使分离效果变差。理论 塔板数改为24,其他不变，原料进料位置对塔顶乙醇浓度影响见下图阁4-4原料进料位置对塔顶乙醇浓度的影响从图中可以看出当进料位置在1-19之间时，乙醇浓度一直在增加，当进料板为 20时达到最大值99.9164%,之后幵始下降，所以原料进料板位置选20块板合理。3. 萃取剂进料板位置萃取剂的进料板位罝对塔顶乙醇浓度的影响如图所示图4-5萃取剂进料位置对塔顶乙醇浓度的影响 从图中可知当萃取剂进料位置在1-3之间乙醇浓度不断上升，当达到4块板吋乙醇浓度己达到99. 9457%，当大于4吋，乙醇浓度增加不显著，因此萃取剂进 料板数选4。4.回流

31、比一般来说，冋流比越大，分离效果越显著。但是在萃取精馏塔中，为增大 被分离组分的相对挥发度，就应该使各个塔板的液相均保持足够的萃取剂浓度。 若回流比过大，不但不能提高乙醇的分离提纯，反而会降低塔内萃取剂的浓度 而使分离变得闲难，因此，必须选择最佳的冋流比。得到回流比对塔顶乙醇浓 度影响，如图所示，选择最佳冋流比1.2sensitivity results curve阁4-6回流比对塔顶乙醇浓度的影响o-os6t22424.s59345.9sss22.556053/7c43 3g cei l/tirgcal/kr10.433501cc图4-7萃収剂的量对塔顶乙醇浓度的影响可以看到，萃取剂进料在l

32、-8000kg/hr时，随萃取剂量增人，乙醇浓度增人 99.97%,当超过8000时变化较小，因此选择萃取剂加入量8000kg/hr合理。2溶剂冋收塔溶剂回收塔主要是对萃取剂乙二醇进行回收，并循环利用。对于萃取剂回收 塔先采用dstwu模块对其进行简便计算，可得参数如图，并以此作为详细核算依 据。h/iinimum reflux ratio:actual reflux ratio:h/iinimum number of stages:number of actual stages:feed stac,e:number of actual stages above feed r.eboiler

33、heating required: conde：nse：r cooling required: distillate temperature:bottom temperature:distillate to feed fraction:图4-8采用简便塔计算结果进行详细核算塔后与萃取塔同样步骤对理论板数，进料板位置，回流比， 塔顶采出量与进料比值进行灵敏度分析，得到理论板数为8块，进料位置为第 四块板，回流比为0.6, d:f=0. 403图4-9塔板数对水纯度的影响图4-10进料板位置对水纯度的影响图4-11回流比对水纯度的影响 此时结果为图4-12 d:f对水纯度的影响图4-13萃取回收塔

34、调节结果有结果知冋收塔水不能达到99.95%,主要原因含义含乙醇过多，要减少第二 个塔乙醇含量，此吋只冇通过对第一个塔优化来调整第二塔出口水纯度，因为乙 醇出口浓度比较人，通过提高乙醇浓度来增人采出量比较困难，通过增人塔顶流 出液的量来增大乙醇采出量比较合适，当塔顶采出量为8003吋，结果知乙醇采出 浓度下降而水的纯度升高，此时乙醇和水浓度均在0.9995以上，这时加入循环物流，由于萃取剂循环过程中含有少量乙醇和水，使得，乙醇 和水的浓度再次下降，这时加入计算器通过选择yec3作为撕裂物流，分别对下 而参数进行灵敏度分析得yec3进料量为10200kg/hr，萃取塔回流比为2,塔顶采 出量80

35、03kg/hr,回收塔回流比0.85, d:f=0.40268,塔板数与进料位置不变，得 结果如图。可以看出，乙醇和水的纯度均已达到要求。»flowsheeting options i model analysis tools i eo configuration i results summary 3 run status cq streams c3 convergenceoperating costs lq c02 emissionsdefaultunits| cq streams (custom)3 models 3 equipmentc2h6o2component mass

36、fraction ethan-01 h2o參c2h6o2mole flowkg/hrkmol7hryc0.1606440.9995850.0003954662.00729e-05173.824shui0.06188620.0001630010.9998063.09862e-05110.849图4-14加循环之后计算结果4.3换热器的核算1.塔顶冷凝器与再沸器1.1在塔上添加虚拟物流，并与h-t换热器连接，设定冷凝水初值并进行 设计规定使塔顶冷却水出口温度为43°c,得到结果如图main flowsheet control panel results summary ht (heatx

37、) - thermal results 4|summary|balance exchanger details pres drop/velocities | zones | utility usage |®sexchanger detailscalculated heat duty:4.8808gcal/hrrequired exchanger area:166.512sqmactual exchanger area:166.512sqm图4-16 cqt冷凝器简便计算结果可以得到换热面积为166.512 m2 1.2进行详细核算查标准jb/t 4715-92闹定管板式换热器型式与基

38、本参数，选择d19x2mm光滑直管，管心距25mm,壳程直径lm，单管程，管子数1267,呈三角形排布, 长3m,塔板剪切率30%,计算蒸汽管嘴进口直径：，出口管嘴直径，冷却水进出 口管嘴直径，导入edr得到详细核算结果views or arrow aaort*二-fs 2,二似 "3sr*cns-.-*aspen shell & tube exchanger«*qo八55.">00*z«c«onmr芝351xc rr*10 *n*n15c an5 = oon二te*n*fs*-rec1151155 at1-乇 *v*51c mr

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45、»l?jomju >. *-5401c«x «*>*蠢罐or ca»-.;-<采用同样方法，对其进行计算见附录第五章工业安全与卫生工业废物如未达到规定的排放标准而排放到环境中，就对环境产生了污染， 污染物在环境中发生物理的和化学的变化后就乂产生了新的物质。好多都是对人 的健康有危害的。这些物质通过不同的途径（呼吸道、消化道、皮肤）进入人的 体内，有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康。工 业“三废”排放对环境的影响常是地区工业布局和厂址选择需考虑的重要因素。 如工业企业一般避免布置在城镇居民区的上风向和水源上游；一

46、些污染较大的工 业如冶金、化工、造纸要远离城市屮心；大工业企业与生活区间要有适当的隔离 带以减少环境污染的影响等。大力采用无污染或少污染的新工艺、新技术、新产 品，开展“三废”综合治理，是防治工业“三废”污染，搞好环境保护的重要途 径之一。不同物质会有不同影响，三废治理不是一两句话能说清楚地废气、废水、 废渣种类各有不同。以固体废弃物来说就分为危险废物和一般废物，危废处理方 法一般是焚烧或者是深度填埋等，填埋场的要求很高，建一个大型的填埋场要几 个亿投资。5.1原料及产品的安全乙醇易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆 炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，

47、受热的容器有爆炸的危 险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到和当远的地方，遇明火会引着回燃。乙二醇属低毒类，急性毒性：ld508.015.3g/kg（小鼠经口）； 5.913.4g/kg（大 鼠经门）；1.4ml/kg（人经口，致死），遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆 炸的危险。若遇高热，容器a压増大，有开裂和爆炸的危险。5.2工业安全5.2.1厂址选择化工企业的厂址选择应全面考虑建设地区的自燃环境和社会环境，认真收集 拟建地区的地形测量、工程地质、水文、气象、区域规划等基础资料，进行多方 案论证、比较，选定技术可靠、经济合理、交通方便、符合环境和安全卫生要求 的建设方案。选择厂址应充分

48、考虑地震、软地基、湿陷性黄土、膨胀土等地质因素以及飓 风、雷暴、沙暴等气象危害，采取可靠技术方案，避开断层、滑波、泥石流、地下溶洞等比较发育的地区。厂址应不受洪水、潮水和内涝的威胁。凡可能受江、河、湖、海或山洪威胁 的化工企业场地高程设计，应符合国家防洪标准的有关规定，并采取有效的 防洪、排涝措施。厂址应避开新旧矿产采掘区、水坝（或大堤）溃决后可能淹设地区、地方病 严重流行区、国家及省市级文物保护区，并与航空站、气象站、体育中心、文化 中心保持有关标准或规范所规定的安全距离。5.2.2厂区总平面布置化工企业厂区总平面应根据厂内各生产系统及安全、卫生要求进行功能明确 合理分区的布置，分区内部和相

49、互之间保持一定的通道和间距。厂区内火灾危险较高，散发烟尘、水雾和噪音的生产部分应布置在全年最小 风频率的上风方位，厂前、机、电、仪修和总变配电等部分应位于全年最小风频 率的下风向，厂前区宜面向城镇和工厂居住区一侧。污水处理场、大型物料堆场、仓库区应分别集中布置在厂区边缘地带。5.2.3化工装置安全卫生设计原则工艺安全卫生设计必须符合人机工程的原则，以便最大限度地降低操作者的 劳动强度以及精神紧张状态。应尽量采用没有危害或危害较小的新工艺、新技术、新设备。淘汰毒尘严重 乂难以治理的落后的工艺设备，使生产过程本身为本质安全型。对具有危险和有害因素的生产过程应合理地采用机械化、自动化和计算机技 术，

50、实现遥控或隔离操作。具有危险和有害因素的生产过程，应设计可靠的监测仪器、仪表，并设计必 要的自动报警和自动联锁系统。对事故后果严重的化工生产装罝，应按冗余原则设计备用装罝和备用系统， 并保证在出现故障时能自动转换到备用装罝或备用系统。生产过程排放的有毒、有害废气、废（液）和废渣应符合国家标准和有关规 定。5.3劳动安全5.3.1防火、防爆具有火灾、爆炸危险的化工生产过程中的防火、防爆设计应符合石汕化工 企业设计防火规范（bg50160）和建筑设计防火规范gbj16等规范，火灾 和爆炸危险场所的电气装置的设计应符合爆炸和火灾危险环境电力装置设计规 范（gb50058）。具有易燃易爆的工艺生产装置

51、、设备、管道，在满足生产要求的条件下，宜 按生产特点，集中联合布置，采用露天、敞开或半敞开式的建（构）筑物。化工生产装置内的设备、管道、建筑（构）筑物之间防火距离应符合gb50160 和gbj16中规定。明火设备应集中布置在装置的边缘，应远离可燃气体和易燃、易爆物质的生 产设备及储槽，并应布置在这类设备的上风向。有可燃气体和粉尘池露的封闭作业场所必须设计良好的通风系统，保证作业 场所中的危险物质的浓度不超过有关规定，并设计必耍的检测和自动报警装置。5.3.2化学危险品包装根据化学物品特性和运输方式正确选择容器和装材料以及装衬垫，使之 适应储运过程中的腐蚀、碰撞、挤压以及运输环境的变化。化学物品

52、装应标记物品名称、牌号、生产及储存日期。具有危险或有害化 学物品，必须附有合格证、明显标志和符合规定的装。易燃和可燃液体、压缩可燃和助燃气体、有毒、有害液体的灌装，应根据物 料性质、危害程度，采用敞开或半敞开式建筑物。灌装设施设计应符合有关防火、 防爆、防毒要求。有毒、有害液体的装卸应釆用密闭操作技术，并加强作业场所通风，配置局 部通风和净化系统以及残液回收系统。5.4工业卫生5.4.1防尘防毒对尘毒危害严重的生产装置内的设备和管道，在满足生产工艺要求的条件下， 集中布置在半封闭或全封闭建（构）筑物内，并设计合理的通风系统。建（构） 筑物的通风换气条件，应保证作业环境空气中的毒尘等有害物质的浓

53、度不超过国 家标准和有关规定，并应采取密闭、负压等综合措施。在生产过程中，对可能逸出含尘毒气体的生产过程，应尽量采用自动化操作， 并设计可靠排风和浄化冋收装置，保证作业环境和排放的有害物质浓度符合国家 标准和有关规定。对于毒性危害严重的生产过程和设备，必须设计可靠的事故处理装置及应急 防护措施。在有毒性危害的作业环境中，应设计必要的淋洗器、洗眼器等卫生防护设施， 其服务半径小于15m。并根据作业特点和防护要求，配置事故柜、急救箱和个人 防护用品。毒尘危害严重的厂房和仓库建（构）筑物的墙壁、顶棚和地而均应光滑，便 于清扫，必要时设计防水、防腐等特殊保护层及专门清洗设施。5.4.2生产生活用室化工

54、企业应按生产特点及实际需要，设置更衣室、厕所、浴室等生活卫生用 室。更衣室宜设在职工上下班通道附近。车间卫生特征1级的更衣室，应是工作服、便服分室存放，其它级别的可同 室分开存放。5.5应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。 建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。 用工业覆盖层或吸附/吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。 合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如 有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善 处理，修复、检验后再用。5.6三废排放及治理方案5.6.1废气的排放及治理化工企业无组织排放的废气所含的污染物种类很多，从存在状态可分为:气溶胶状态污染物和气体状态污染物。气溶胶是指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或两种兼而有之的在气体介质中的悬浮体，如粉尘、黑烟、酸雾等。气体状态污染物主要有气体中所含的硫化物、氮化物、碳氧化合物、碳氢化合物、卤素化合物等。废气无组织排入大气中，将会污染环境，造成危害。治理废气的方法：(1) 产生无组织废气的工序:在离心、烘干、反应釜等废气排放较频繁的设备上 方设置集风装置，将废气进行收集，经冷凝、液体吸收、吸附、燃烧催化转化等化学 或物理方法处理后，由排气筒排放，浓度较低时可直接经排气筒排放。