异丙醇水萃取精馏分离课程设计.doc

异丙醇水萃取精馏分离课程设计
异丙醇水萃取精馏分离课程设计
异丙醇水萃取精馏分离课程设计
概述ﻩ５
1工艺流程确定及说明ﻩ5
１。1模型建立 ６
1。1．１工艺流程ﻩ6
。2模拟计算ﻩ７
1。2灵敏度分析与参数优化ﻩ8溶剂用量大、回收成本高的不足。用Aspen Ｐlus化工流程模拟软件，根据萃取精馏分离共沸物的适宜溶剂的要求和文献报道,选择NMＦ作为萃取剂,对异丙醇一水共沸体系的萃取精馏过程进行模拟，并系统讨论了各操作参数对分离效果的影响,得到最优工艺参数.
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结果表明，以NMＦ做萃取剂分离异丙醇一水共沸体系是可行的。对于处理流量１250kg·h 的异丙醇一水共沸溶液,精馏塔具有20块塔板时，原料进料位置在第１0块塔板，萃取液进料位置在第3块塔板，质量回流比为2,萃取剂与原料的进料比为3：１,塔顶异丙醇质量分数可达９9%，萃取精馏塔的分离效果和热负荷达到最优。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。·
关键词：萃取精馏；异丙醇；ＮMＦ；模拟；优化
1工艺流程确定及说明
本文对异丙醇一水体系萃取精馏的研究中主要进行了计算机模拟计算和小试试验。利用修正的ＵNIFＡC模型，对以NＭＦ作为萃取剂萃取精馏异丙醇一水溶液的可行性进行了预测计算；利用拟合所得热力学模型参数,对以NＭＦ溶剂作萃取剂的萃取精馏异丙醇一水溶液的流程进行了模拟计算,并用优化所得操作参数指导精馏小试试验，得到塔顶产品异丙醇含量达99%。:对异丙醇一水共沸体系的萃取精馏过程进行模拟与优化.
以NＭＦ为萃取剂，基于UＮＩFAＣ模型,使用Asｐen　Pｌuｓ化工模拟软件中的RadFrａc模块进行萃取精馏模拟，并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行灵敏度分析与优化。
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1。1模型建立
萃取精馏塔分为3部分：吸收段、精馏段、提馏段.
用Aspｅn Pluｓ的RadFrac精馏模块对异丙醇一水共沸体系的萃取精馏过程进行静态模拟。　RａｄＦrac是一个严格模型，可用于模拟所有类型的多级气、液分离操作,如普通精馏、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取、萃取蒸馏和共沸蒸馏等。适用体系包括气、液两相传质体系，气、液、液三相传质体系,窄沸程和宽沸程传质体系等。对气、液两相存在强非理想物系和理想物系都有良好的模拟效果，模拟数据具有可指导性。
使用Aspｅｎ　Pluｓ模拟软件进行模拟计算时，热力学模型的选择尤为重要,其正确与否直接影响计算的物理性能的准确程度,并影响计算结果的精确度。由于本计算体系中的异丙醇、Ｎ-甲酰吗啉等均是极性化合物，故选用UＮIFAC活度系数模型，该模型能准确模拟非理想溶液的ＶLＥ和LIＪE性质。
1。
流程：原料从８号流股加入,经换热器Ｂ３预热后流入萃取精馏塔B1，萃取剂从１号流股进入萃取精馏塔B１，在塔内萃取精馏后，异丙醇从塔顶经2号流股采出,N—甲酰吗啉和水从塔釜经3号流股流入精馏塔B2进行分离,水从塔顶经4号流股采出，N-甲酰吗啉从塔釜经５号流股流入换热器B3对原料进行预热,之后从６号流股流出，进入换热器B5换热降温至8０℃后流入１号流股，对萃取剂进行循环利用。
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工艺流程图
、
　1。1。2模拟计算
原料进料为异丙醇一水共沸体系,流量12５０kg／h,组成为8７．4％（质量分数)的异丙醇和1２．6％（质量分数)的水,萃取剂为Ｎ－甲酰吗啉，两股进料的温度均为80℃，操作压力为常压。萃取精馏塔共有20块板（包括塔顶冷凝器和塔底再沸器）.在初设操作参数下进行模拟计算，考察以Ｎ—甲酰吗啉做萃取剂时的分离效果。然后通过 Aspen Ｐlus模拟软件中的“Sｅｎsitｉvity”模块，研究原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比以及萃取剂和原料进料比对塔的分离效果及塔的热负荷的影响,进而寻找最佳操作条件.　
表1 萃取精馏塔的主要操作参数
Tａb。1 Ｍain　opｅrａtion parａmetｅｒｓ of　ｅｘtｒactｉｖｅ dｉｓｔillatｉoｎ ｃolｕmn
塔板数
原料进料位置
萃取剂进料位置
操作压力BAR
回流比
原料与萃取剂质量比
２0
9
3
1
2
１：3
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初设参数下的模拟结果
在表1初设的主要操作参数下对萃取精馏塔进行模拟计算，模