化工设计答辩课件

第五届“欧倍尔-隆腾杯”大学生化工过程实验技能竞赛——废水中回收仲丁醇、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.物系分析和分离方法2.工艺选择3.总工艺流程4.精馏塔及附属设备5.工艺计算结果6.总结1.物系分析和分离方法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，环己烷，水共沸组成沸点℃水仲丁醇环己烷水100.02100.00%0.00%0.00%仲丁醇99.780.00%100.00%0.00%环己烷80.780.00%0.00%100.00%水—仲丁醇86.7360.05%39.95%0.00%水—环己烷69.4130.00%0.00%70.00%仲丁醇—环己烷76.840.00%22.50%77.50%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.物系分析和分离方法1.简单精馏可以分离出达标的水和三组分的混合物2.仲丁醇与水部分互溶，环己烷与水分层。基本分离方法难以达到对此物系的分离要求！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：

模仿工业乙醇脱水的过程混合物中成分环己烷可直接作为共沸剂，对混合物进行共沸精馏，达到分离提纯的目的。1.物系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.物系分析和分离方法2.工艺选择3.总工艺流程4.精馏塔及附属设备5.工艺计算结果6.总结2.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.工艺选择T1预处理塔，除去大部分的水。T2共沸精馏塔，塔底为合格的仲丁醇。水与环己烷冷凝分层,水回流至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）本工艺流程所用设备少，仅使用了两个蒸馏塔将复杂的共沸体系成功分离，节省了设备费和操作费，生产成本显著降低，具有更大的市场竞争力。（2）环己烷作为共沸剂可重复利用，节省资源。

（3）共沸剂利为混合物本身组分（环己烷），无外加组分，能源费用与净化成本显著降低。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.物系分析和分离方法2.工艺选择3.总工艺流程4.精馏塔及附属设备5.工艺计算结果6.总结3.总工艺流程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.总工艺流程其中水的分离路线

水的分离路线仲丁醇的分离路环己烷的分路线3.总工艺流程其中水的分离路线106.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塔中，选择非均相共沸精馏的方式，初步离去部分水，塔顶产品经冷凝器，到达分相器，进行分相分离油水分离，水相回流至一塔，油相进入二塔，进一步精馏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.总工艺流程在共沸精馏塔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.总工艺流程在T2中，形成水-环己烷的共沸物（bp：69.41℃）为轻组分，再次将水带入到分相器中进行分相，从而避免引入其他的萃取剂。部分环己烷回流到T2，作为水的共沸剂。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.物系分析和分离方法2.工艺选择3.总工艺流程4.精馏塔及附属设备5.工艺计算结果6.总结4.精馏塔及附属设备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间的关系图。我们发现在塔板数达到29块时，曲线趋于平稳，而且此时产品的质量已经达到要求，所以考虑选用29块塔板。4.精馏塔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，曲线趋于平稳，而且此时产品的质量已经达到要求，所以考虑选择8.0的回流比较为适宜。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。精馏塔的优化: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进料位置与仲丁醇产品质量分数关系图

由图可见进料位置在36块塔板往上影响并不明显，所以依然采用16块板进料4.精馏塔及附属设备精馏塔的优化: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.精馏塔的设计和优化精馏塔的设计：精馏塔的设计以T2为例4.精馏塔及附属设备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：4.精馏塔的设计和优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/h

X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/h

C6回流=3200kg/h以塔T2为例：4.精馏塔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精馏塔T2(筛板式)各项参数：精馏塔T2具体参数回流比8.0理论板数29进料位置16全塔效率0.798塔高19.7m塔径1.89m溢流堰堰长1.134m堰高0.1m降液管宽度0.09m降液管面积0.02545m2降液管底隙宽度0.02m塔板开孔面积0.2361m2塔板开孔个数1793个塔板开孔率10%4.精馏塔及附属设备精馏塔T2(筛板式)各项参数：精馏塔T2具体参数回流比8.020塔T1塔T2塔板数1529回流比28进料位置816塔高10.2m19.7m塔径0.7m1.8m开孔率10%10%类似于塔T2的计算，我们得出各精馏塔的重要参数：4.精馏塔及附属设备塔T1塔T2塔板数1529回流比28进料位置816塔高10.214.精馏塔及附属设备换热器的计算和选型:以T2冷凝器为例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.精馏塔及附属设备换热器的计算和选型:换热器（冷凝器）的详细数据部件名称数值单位壳内径889mm封头内径889mm外管极限876.3mm管数994

管内径19.05mm管心间距23.81mm拉杆数量8

拉杆直径12.7mm密封条2

管长3657.6mm公称压力0.1Mpa以T2冷凝器为例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.物系分析和分离方法2.工艺对比及选择3.总工艺流程4.精馏塔及附属设备5.工艺计算结果6.总结5.工艺计算结果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.工艺计算结果物料结果: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.物系分析和分离方法2.工艺对比及选择3.总工艺流程4.精馏塔及附属设备5.工艺计算结果6.经济评估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工艺流程的选择和流程中的优化：

1.在设计初期，对整个工艺中所需设备的数量进行了调试选择，对比作出最优方案。2