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1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本科课程设计萃取精馏法分离丙酮一甲醇混合物系（院）名称:化学与环境工程专业班级：化学工程与工艺11-2学生 姓名：指导教师姓名： 2014年11月目录摘要1关键词1前言2第一章概述21.1设计题目：萃取精馏分离丙酮和甲醇混合物21.2设计任务：21.2.1. 原料名称21.2.2. 原料组成21.2.3. 萃取精馏塔和溶剂回收塔的设计参数21.3精馏塔操作对塔设备的要求和类型21.3.1对塔设备的要求21.3.2塔设备类型3第二章.工艺计算42.1物料衡算42.2热量衡算6结论7致谢7参考文献8萃取精馏法分离丙酮一甲醇混合物摘要：萃取
2、精馏在近沸点物系和共沸物的分离方面是很有潜力的操作过程，向 精馏塔顶连续加入高沸点添加剂，改变料液中被分离组分间的相对挥发度，使普 通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法。本次课程设计 以分离丙酮和甲醇的混合物为例来进一步加强对萃取精馏的理解。关键词：萃取精馏 相对挥发度 丙酮 甲醇精馏塔回收塔前言在化工生产中常常会遇到被分离组分之间的相对挥发度接近与1或形成共 沸物的情况。应用普通精馏的分离这种系统在经济上是不合算的，或是在技术上 是不可能的。如果向这种系统中加入一个新的组分，改变了它们之间的相对挥发 度，使系统变得易于分离，这类加入质量分离剂的精馏过程称之为特殊精馏。下
3、面主要介绍萃取精馏。第一章概述1.1设计题目：萃取精馏分离丙酮和甲醇混合物1.2设计任务：1.2.1. 原料名称丙酮和甲醇体系.1.2.2. 原料组成共沸组成（丙酮80%，甲醇20%）.1.2.3. 萃取精馏塔和溶剂回收塔的设计参数.1.3精馏塔操作对塔设备的要求和类型1.3.1对塔设备的要求精馏所进行的是气（汽）、液两相之间的传质，而作为气（汽）、液两相传 质所用的塔设备，首先必须要能使气（汽）、液两相得到充分的接触，以达到 较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各 种基本要求：气（汽）、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹 带、拦液或液泛等破坏操作的
4、现象。操作稳定，弹性大，即当塔设备的气（汽）、液负荷有较大范围的变 动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必 须具有的可靠性。 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省 动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整 个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。塔内的滞留量要小。实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也 是互相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和 具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。1.
5、3.2塔设备类型气一液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式 塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气一液传质设备，其种类繁多，根据 塔板上气一液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、 舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔 （1813年）、筛板塔（1832年），其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、 化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多 降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从 国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者
6、使用尤为广泛。筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60%，为浮阀塔的80%左右。 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加1015%。 塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30%左右。筛板塔的缺点是：塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。操作弹性较小（约23）。小孔筛板容易堵塞。第二章.工艺计算2.1物料衡算D x X D + B x X B = Fz 1脱溶剂的物料衡算：D + B = F代入已知条件解得：D=39.93kmol/hB=78590kmol/h馏出液量 D=U1=39.93kmol/h，L
7、1 = RU = 3x39.93 = 119.79kmol/h,由围绕全凝器 的总物料衡算得匕=L1 + U1 =119.79 + 39.93 = 159.72kmol/h。迭代变量初值列于下表：表级序号jV/(kmol/h j)T/Kj级序号jV/(kmol/h j)T/Kj10337.8516159.72356.002159.72339.0617159.72357.213159.72340.2718159.72358.424159.72341.4819159.72359.635159.72342.6920159.72360.846159.72343.9021159.72362.057159
8、.72345.1122159.72363.268159.72346.3223159.72364.779159.72347.5324159.72365.6810159.72348.7425159.72366.8911159.72349.9526159.72368.1012159.72351.1627159.72369.3113159.72352.3728159.72370.5214159.72353.5829159.72371.7315159.72254.7930159.72373.15在假定的级温度及101.1kpa压力下，课本上图2-1得到K值对第1个组分C3按公式（5-7）进行矩阵系数计算
9、尤1Di ,11尤Di ,22尤Di ,33=尤Di, N-2N-2尤Di, N-2N-1尤Di,NNB CABC222A3 B3 C3 An-2 Bn-2 C N-2N-1N-1N-1AB由追赶法求解矩阵范方程可得:x11= 0.6667 x2 2=0.6656 x13o=0.0332.以类似的方法解n-C4的矩阵方程得到乂/表二组分Xi,j123.30c30.66670.66560.6543.0.0332n-c30.19200.20020.2335. .0.9845Y XI ,j 10.85870.86580.8878. .1.0186将这些组成归一化后，用泡点方程式迭代计算101.1kp
10、a压力下的泡点温度 并和初值进行比较T =/ T（2）-T（1）|2 = 354.340.01x30 = 3.j=1不符合要求应继续迭代.2.2热量衡算根据液相和气相纯组分的摩尔焓计算公式，计算出在各级计算泡点温度下， 各组分的液相，气相的摩尔焓，再按下列公式加和h=h x ;H =h yji j I, j jI, j I, ji=l i=1由于F1, V1, U 1和匕已规定，故可用式(5-6)计算V2，并用如下H方程计算冷凝 器的热负荷.Q =艺(F H -U h - W H )祝Q - VH - L hNj F, jj j j jj 1 1 N Ni=1j=1最后进行热负荷校核计算。结论
11、通过本次课程设计，对萃取精馏有了个更加形象具体的认识，最后的出的结 论见下表组分萃取精馏塔进料流率 kmol/h萃取精馏塔出料流率 kmol/h原料溶剂塔顶塔釜内酮40039.910.03甲醇1000.1348.865水0751.03473.595合计507541.07882.49致谢在此论文撰写过程中，要特别感谢我的指导导师樊晓芳老师刚老师没有老师 的帮助也就没有今天的这篇课程设计。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。在这 个过程中，樊老师总是耐心的指导我，针对我的一些问题，她也总能够提出针对 性的见解，同时他更注重对我自学能力的培养。这一切都使我学到更多的知识，培养了我独立做研究的能力。同时还要感谢 同学们的的热情帮助和鼓励才使我对自己有了更强的自信心，才使我能更顺利的 完成这篇设计！本文参考了大量的文献资料在此，向各学术界的前辈们致敬！由于本人能力有限，论文中肯定还存在很多不足之处，欢迎老师和同学们批评指正，感谢大家!参考文献1 陈洪钫，刘家祺.化工分离过程.北京：化学工业出版社，1995.2 冯霄，李勤凌.化工节能原理与技术.北京：化学工业出版社，1998.3 刘家祺.分离过程与技术.天津：天津大学出版社，2001.4 贾绍义，柴诚 敬主编，化工原理课程设计，天津：天津大学出版社20025 柴诚敬，王军，张缨，化工原理课程设计，天津：天津科学技术出版社,2009
