第五屆“歐倍爾-隆騰杯”大學生化工過程(guòchéng)實驗技能競賽——廢水(fèishuǐ)中回收仲丁醇、環己烷的工藝設計精品資料1.物系分析和分離方法2.工藝選擇3.總工藝流程4.精餾塔及附屬設備5.工藝計算結果6.總結1.物系分析和分離方法精品資料仲丁醇，環己烷，水共沸組成沸點℃水仲丁醇環己烷水100.02100.00%0.00%0.00%仲丁醇99.780.00%100.00%0.00%環己烷80.780.00%0.00%100.00%水—仲丁醇86.7360.05%39.95%0.00%水—環己烷69.4130.00%0.00%70.00%仲丁醇—環己烷76.840.00%22.50%77.50%三相共沸68.2128.19%11.40%60.41%待分離(fēnlí)物系為：仲丁醇為10wt%，環己烷為8wt%，水為82wt%三組分為極性非電解質的非理想物系，且為復雜(fùzá)的共沸體系。對于此體系可選則NRTL的物性分析的方法1.物系分析和分離方法精品資料基本分離(fēnlí)方法：1.物系分析和分離方法1.簡單精餾可以分離出達標的水和三組分的混合物2.仲丁醇與水部分互溶，環己烷與水分層。基本分離方法(fāngfǎ)難以達到對此物系的分離要求！精品資料特殊分離(fēnlí)方法：模仿工業乙醇脫水的過程混合物中成分環己烷可直接(zhíjiē)作為共沸劑，對混合物進行共沸精餾，達到分離提純的目的。1.物系分析和分離方法精品資料1.物系分析和分離方法2.工藝選擇3.總工藝流程4.精餾塔及附屬設備5.工藝計算結果6.總結2.工藝選擇精品資料2.工藝選擇T1預處理塔，除去(chúqù)大部分的水。T2共沸精餾塔，塔底為合格(hégé)的仲丁醇。水與環己烷冷凝分層,水回流至T1。上層油相進一步蒸餾，下層水相回流至T1。產品環己烷分流，一部分回流至二塔作共沸劑。精品資料（1）本工藝流程所用設備少，僅使用了兩個蒸餾塔將復雜的共沸體系成功(chénggōng)分離，節省了設備費和操作費，生產成本顯著降低，具有更大的市場競爭力。（2）環己烷作為共沸劑可重復利用，節省資源。

（3）共沸劑利為混合物本身組分（環己烷），無外加組分，能源費用與凈化成本顯著降低。設計方案的特點(tèdiǎn)精品資料1.物系分析和分離方法2.工藝選擇3.總工藝流程4.精餾塔及附屬設備5.工藝計算結果6.總結3.總工藝流程精品資料3.總工藝流程其中水的分離(fēnlí)路線

水的分離(fēnlí)路線仲丁醇的分離(fēnlí)路環己烷的分路線精品資料6.設計(shèjì)中的優化T1分析(fēnxī)3.總工藝流程塔底產品為水在預處理塔中，選擇非均相共沸精餾的方式，初步離去部分水，塔頂產品經冷凝器，到達分相器，進行分相分離油水分離，水相回流至一塔，油相進入二塔，進一步精餾精品資料3.總工藝流程在共沸精餾塔T2中，進料為環己烷、仲丁醇與少量水，經過再次精餾后，塔底產品為仲丁醇，塔頂為環己烷與水的共沸物，經冷凝(lěngníng)后，到達第二個分相器。分離(fēnlí)環己烷和水，水相回流至T1精品資料環己烷的循環(xúnhuán)利用:3.總工藝流程在T2中，形成水-環己烷的共沸物（bp：69.41℃）為輕組分，再次將水帶入到分相器中進行分相，從而避免引入其他(qítā)的萃取劑。部分環己烷回流到T2，作為水的共沸劑。精品資料1.物系分析和分離方法2.工藝選擇3.總工藝流程4.精餾塔及附屬設備5.工藝計算結果6.總結4.精餾塔及附屬設備精品資料精餾塔的優化:我們(wǒmen)繪制出了T2的塔板數和仲丁醇產品質量分數之間的關系圖。我們發現在塔板數達到29塊時，曲線趨于平穩，而且此時產品(chǎnpǐn)的質量已經達到要求，所以考慮選用29塊塔板。4.精餾塔及附屬設備精品資料4.精餾塔的設計和優化我們發現在回流比達到8.0時，曲線(qūxiàn)趨于平穩，而且此時產品的質量已經達到要求，所以考慮選擇8.0的回流比較為適宜。我們繪制出T2塔回流比的大小與仲丁醇產品質量分數(fēnshù)關系圖。精餾塔的優化:精品資料我們繪制(huìzhì)了T2進料位置與仲丁醇產品質量分數關系圖由圖可見進料位置在36塊塔板往上影響并不明顯，所以依然(yīrán)采用16塊板進料4.精餾塔及附屬設備精餾塔的優化:精品資料1.物料衡算2.最小回流比3.理論板數4.進料位置5.全塔效率計算6.塔高塔徑7.溢流裝置8.塔板布置4.精餾塔的設計(shèjì)和優化精餾塔的設計(shèjì)：精餾塔的設計以T2為例4.精餾塔及附屬設備精品資料物料(wùliào)衡算：4.精餾塔的設計(shèjì)和優化塔底分出達到純度98wt%的仲丁醇，塔頂為水與環己烷的混合物。塔底W=1009kg/h

X仲丁醇=98.40%塔頂D=4307.09kg/hX水=6.94%X環己烷=92.21%進料F=2116.09kg/h

C6回流=3200kg/h以塔T2為例：4.精餾塔及附屬設備精品資料精餾塔T2(篩板式)各項參數(cānshù)：精餾塔T2具體參數回流比8.0理論板數29進料位置16全塔效率0.798塔高19.7m塔徑1.89m溢流堰堰長1.134m堰高0.1m降液管寬度0.09m降液管面積0.02545m2降液管底隙寬度0.02m塔板開孔面積0.2361m2塔板開孔個數1793個塔板開孔率10%4.精餾塔及附屬設備精品資料塔T1塔T2塔板數1529回流比28進料位置816塔高10.2m19.7m塔徑0.7m1.8m開孔率10%10%類似于塔T2的計算，我們(wǒmen)得出各精餾塔的重要參數：4.精餾塔及附屬設備精品資料4.精餾塔及附屬設備換熱器的計算(jìsuàn)和選型:以T2冷凝器為例精品資料4.精餾塔及附屬設備換熱器的計算(jìsuàn)和選型:換熱器（冷凝器）的詳細數據部件名稱數值單位殼內徑889mm封頭內徑889mm外管極限876.3mm管數994

管內徑19.05mm管心間距23.81mm拉桿數量8

拉桿直徑12.7mm密封條2

管長3657.6mm公稱壓力0.1Mpa以T2冷凝器為例精品資料1.物系分析和分離方法2.工藝對比及選擇3.總工藝流程4.精餾塔及附屬設備5.工藝計算結果6.總結5.工藝計算結果精品資料符合(fúhé)物料衡算分離(fēnlí)所得的水滿足條件分離所得的環己烷純度達到99wt%以上，完全達到分離要求。分離所得的仲丁醇純度達到98.4wt%，完全達到分離要求。5.工藝計算結果物料結果:精品資料1.物系分析和分離方法2.工藝對比及選擇3.總工藝流程4.精餾塔及附屬設備5.工藝計算結果6.經濟評估6.總結精品資料6.總結帶控制點的工藝流程(ɡōnɡyìliúchénɡ)圖:精品資料6.總結我們在本次設計中著重于對工藝流程的選擇(xuǎnzé)和流程中的優化：

1.在設計初期，對整個工藝中所需設備的數量進行了調試選擇(xuǎnzé)，對比作出最優方案。2.在精餾塔的