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摘 要

这个设计由工业酒精为原料，乙二醇为萃取剂。基于UNIFAC活度系数模型，使用仿真软件对各种过程参数的过程中无水乙醇生产分离效果的仿真和优化。结果说明，28块板萃取板，10块溶剂回收板。优化萃取精馏塔在18块板处原料进料，乙二醇为第三块板的萃取剂，回流比，2.4;溶剂回收塔饲料4板，回流比为1.2。根据参数，无水乙醇质量分数为99.96%。

关键词:乙醇，萃取精馏，流程模拟

Abstract: This design by industrial alcohol as raw materials, ethylene glycol as extraction agent, based on UNIFAC activity coefficient model, using the process simulation software for various parameters in the process of anhydrous ethanol production for separation effects for simulation and optimization. Results said, 28 pieces of plate extraction column, solvent recovery tower 10 pieces of plate, the optimized extraction rectification tower raw material feed position is 18 pieces of plate, ethylene glycol feeding position for 3 pieces of plate extraction agent, reflux ratio, 2.4;Solvent recovery tower feed in 4 boards, reflux ratio of 1.2.Under the parameter, anhydrous ethanol mass fraction is 99.96%.

Key words: ethanol, extractive distillation, process simulation

目 录

1 文献综述 3

1.1 无水乙醇的结构性质和用途 3

1.2 无水乙醇制备方法 5

1.4 本文研究思路 5

2 工艺设计和计算 6

2.1 工艺原理 6

2.2 工艺路线选择 8

2.4 工艺参数 10

2.5 物料衡算 11

2.6 热量衡算 15

2.7塔参数的确定 17

3 设备设计与选型 25

3.1 设备选型原则 25

3.2 塔板流体力学验证 26

3.3 塔板负荷性能图绘制 28

3.4 精馏塔工艺设计的计算结果 29

结论 36

参考文献 37

致谢 38

文献综述

无水乙醇的结构性质和用途

表1-1 无水乙醇结构性质

Figure 1-1 anhydrous ethanol structure properties

分子式	C2H6O
沸点℃	78.5
熔点℃	-114.1
共沸点℃	78.15
闪点℃	12
闭杯时闪点℃	13
相对密度	0.789
折光率（n20D）	1.361
纯度	99.5%
饱和蒸气压KPa	5.33（19℃）
燃烧热KJ/mol	1365.5
引燃温度℃	363
临界温度℃	243.1
临界压力MPa	6.38
颜色	无色澄清
气味	酒香，灼烧气味
流动性	易流动
爆炸上限（V/V）	19%
爆炸下限（V/V）	3.3%
爆炸极限（体积）	3.5%-18.0%
辛醇雨水分配系数对比值	0.32
溶解性	与水混溶，及醚、甘油、氯仿等大多数有机溶剂任意比互溶

表1-3 无水乙醇用途

Figure 1-3 anhydrous ethanol purposes

无水乙醇	广泛应用于农药、医药、 食品、油漆、化妆品、电子、橡胶等行业
车用乙醇汽油	添加了改性剂可以形成变性燃料乙醇，若以一定比例与汽油调和，用作汽车环保燃料。

无水乙醇制备方法

表1-4 无水乙醇制备方法及简介

Figure 1-4 preparation and anhydrous ethanol

无水乙醇制备方法	分子筛吸附脱水法、共沸精馏法、真空脱水法、渗透汽化法、萃取精馏法以及氧化钙脱水法等
萃取精馏发简介	向精馏塔顶部连续的加入高沸点的添加剂，改变被分离组分之间相对挥发度，从而将用普通精馏难于分离的液体混合物易于分离的特殊精馏方法
萃取精馏法优点	能耗低、设备简单、操作方便、无污染等

本文将利用 Aspen Plus 化工流程模拟软件，对影响使用萃取精馏法制备无水乙醇的因素来进行模拟计算，以达到工艺流程最优化。

1.4 本文研究思路

参考文献报道气液平衡的实验数据，再根据溶剂筛选基本原则（极性相似原则，溶度参数相近原则，溶剂化原则）对工业中所用溶剂研究分析。最终选择是和分离乙醇水的乙二醇溶剂。

1. 乙二醇为萃取剂，通过流程模拟软件来模拟优化乙醇水萃取精馏工艺，确定合适的工艺参数。
2. 对于分离乙醇水体系的溶剂回收塔和精馏萃取塔进行工艺设计，分析精馏塔的流体力学性能，对塔板的负荷性能参数进行绘制，对塔的设计是否合理进行检验，并且突出改进。
3. 对于换热器设备进行设计，确定换热器合理尺寸，长度，以及传热面积等。
4. 确定整流程的安全方案

工艺设计和计算

2.1 工艺原理

2.1.1 萃取精馏技术的原理

表2.1.1 萃取精馏技术原理

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