萃取精馏法分离醋酸水模拟设计Word文件下载.doc

1、除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本毕业设计（论文）、学位论文作者愿意遵守浙江科技学院关于保留、使用学位论文的管理办法及规定，允许毕业设计（论文）、学位论文被查阅。本人授权 浙江科技学院 可以将毕业设计（论文）、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文）、学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名： 导师签名：签字日期：2016年5月21日 签字日期：2016年5月21日萃取精馏法

2、精制醋酸工艺过程设计学生姓名：吕轶 指导教师：刘赫扬（浙江科技学院生物与化学工程学院/轻工学院）摘 要：本文在介绍醋酸-水体系分离方法的基础上，以NMP（N-甲基吡咯烷酮）作为萃取剂，对醋酸-水溶液萃取精馏过程进行研究分析，利用软件Aspen Plus 进行萃取精馏过程的模拟，得出的数据代入Exchanger Design and Rating对换热器进行设计选型。用SW6-2011对塔设备进行壁厚的设计，最后对其做经济分析。 模拟计算时，物性方法选用NRTL，规定醋酸溶液的进料浓度为60%、流率为550kmol/h，精馏塔选择Radfrac模块，主要研究了醋酸-水精馏塔的理论塔板数、回流比、

3、进料位置、萃取剂用量对精馏过程的影响。得到了精馏操作的较佳条件：回流比2.59、理论塔板数41、醋酸原料进料位置26、萃取剂进料位置5，萃取剂用量160kmol/h、平均塔径为2.47m、有效塔高20m。并对分离前的除杂精馏塔和分离后的萃取剂回收塔也进行了较详细的设计。最后比较萃取精馏和普通精馏的投资和操作能耗。发现萃取精馏法分离醋酸和水的能耗和分离效果都优于普通精馏法，是一种工业上最有发展前景的醋酸-水分离方法。关键词：萃取精馏；NMP；醋酸；水；Aspen PlusIThe Design Method of Extractive Distillation Refining Acetic A

4、cid ProcessStudent s name: Lv Yi Advisor:Liu Heyang（School of Biological and Chemical Engineering/SchoolofLightIndustry, Zhejiang University of Science & Technology）Abstract:This paper introduces the acetic acid/water system on the basis of separation methods, NMP as extractant, Research and analysi

5、s the extractive distillation process of acetic acid aqueous solution, using the extractive distillation process simulation software Aspen Plus, The data in Exchanger Design and Rating of heat Exchanger Design selection.Then use SW6-2011 of tower equipment for the design of wall thickness, Finally m

6、ake economic analysis on it.In the simulation calculation, the physical property method using NRTL, feed concentration of 60% acetic acid solution, flow rate of 550 kmol/h, choose Radfrac rectification column, mainly studies the theory of acetic acid-water column plate number, reflux ratio and feed

7、position, the influence of the extraction agent dosage on distillation process. Got the better conditions of distillation operation, reflux ratio of 2.59, the theoretical plate number 41, acetic acid raw material feeding position 26, feeding position 5 extraction agent, extraction agent 160 kmol/h,

8、the average diameter of 2.47 m, 24 m high tower effectively. And after the separation in the distillation and separation of the extractant recycling tower also has carried on the detailed design. Finally comparing extractive distillation and general distillation of investment and operating energy co

9、nsumption. Found extractive distillation to separate acetic acid and water and separation effect is better than that of ordinary distillation method, energy consumption is one of the most promising on industrial acetic acid/water separation method. Keywords：Extractive distillation；NMF；Acetic acid；Wa

10、ter；II目 录中文摘要I英文摘要II目 录III1总论11.1 醋酸介绍11.2 研究内容12化工工艺与系统22.1 醋酸-水分离方法比选22.2 本文拟选用的分离分案23工艺优化33.1 萃取剂的初步选择33.2 除杂精馏塔的设定33.2.1 理论板的设定43.2.2 回流比和塔顶流率的设定43.2.3 进料位置的设定53.3 醋酸-水精馏塔的设定53.3.1 理论板的设定53.3.2 回流比和塔顶流率的设定63.3.3 进料位置的设定73.4 萃取剂回收塔的设定73.4.1 理论板的设定73.4.2 回流比和塔顶流率的设定83.4.3 进料位置的设定83.5 萃取剂用量对能耗的影响93

11、.6 进料温度对分离效果的影响94物料/能量平衡114.1 物料衡算114.1.1 物料衡算的原理和法则114.1.2 物料衡算过结果114.2 能量衡算134.2.1 能量衡算的原理和准则134.2.2 热量衡算结果145设备的选型/设计165.1 过程设备的基本要求165.2 精馏塔的设定165.2.1 精馏塔塔型的选择165.2.2 精馏塔全塔效率的估算195.2.3 精馏塔的塔径设定195.2.4 精馏塔塔高的计算195.2.5 精馏塔模拟结果与分析195.3 换热器的设计245.3.1 换热器类型简介245.3.2 换热流股信息255.3.3 选型示例255.3.4 换热器选型结果一

12、览表375.4 塔体强度校核376车间布置516.1 概述516.2 平立面布置图517经济分析547.1 设备购置费547.1.1 塔设备547.1.2 换热器547.2 公用工程费557.2.1 原材料及辅助材料费557.3 财务分析558环境影响评价568.1 三废处理568.1.1 废气568.1.2 废水568.1.3 废渣569总结与展望57致 谢58参考文献59附 件：1 工艺流程图2 车间平立面布置图V1 总论1.1 醋酸介绍醋酸是一种重要的化工原料，纯醋酸是无色液体，有刺激性气味，常压下沸点为117.9，熔点16.6，易溶于水，醇类，醚类等。不溶于二硫化碳，有强腐蚀性，对皮肤

13、有刺痛感，属二级有机酸性腐蚀物品。醋酸是氧化反应的良好溶剂，也是有机合成工业的重要原料，用于合成乙酐，乙酸乙酯，卤代醋酸等；还可用来生产醋酸盐，如醋酸锰，醋酸钴，醋酸锌等金属的盐，广泛用作催化剂、衣物染色以及皮革制造业中的助剂；也可以用来生产药物，如阿司匹林等；在食品行业中，醋酸可以用作酸化剂、增香剂和香料。在醋酸使用过程中，往往需要将醋酸进行提纯、精制后作为反应原料或溶剂，而醋酸生产中往往会混有一部分水。因此找到一种高效廉价的醋酸-水分离方法尤为关键1。1.2 研究内容比较各种萃取剂的分离效果和成本，选择一种最合适的萃取剂。然后用Aspen Plus模拟醋酸-水分离工艺过程，得到理论板数、回流比、进料位置、塔径、塔高等参数。将得到参数代入Exchanger Design and Rating对换热器进行设计选型。用软件SW6-2011对精馏塔进行壁厚设计和强度校核。最后对该工艺进行经济分析。602 化工工艺与系统2.1 醋酸-水分离方法比选普通精馏法：技术成熟，工艺简单，但常压下醋酸和水的相对挥发度很小，接近与1。所以用普通精馏法分离醋酸和水所需的理论塔板数和回流比较大，能耗较高，生产利润低，不适合工业大规模生产2。 共沸精馏法：是在原有的醋酸-水体系中加入了夹带剂。提高了醋酸和水的相对挥发度，改善了待分离组分间的气液平