《化工原理》课程设计_废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计学习资料.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除《化工原理》课程设计设计题目：废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计学 院：班 级：指导教师：学生姓名：成 绩：此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除《化工原理》课程设计任务书一、设计题目废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计本设计项目是根据生产实际情况提出的二、设计任务及条件1、原料液组成组分组成（质量 %）丙酮75水252、分离要求产品中水分含量≤ 0.2%（质量 %）残液中丙酮含量≤ 0.5%（质量 %）3、处理能力废丙酮溶媒处理量 ______11_____吨 /天（每天按 24 小时计）4、设计条件操作方式：连续精馏操作压力：常压进料状态：饱和液体进料回流比：根据设计经验自行确定塔填料：金属环聚鞍填料，填料规格自选塔顶冷凝器：全凝器三、设计计算内容1、物料衡算2、填料精馏塔计算⑴操作条件的确定 ⑵塔径的确定 ⑶填料层高度的确定⑷填料层压降的计算 ⑸液体分布器设计计算 ⑹接管管径的计算3、冷凝器和再沸器的计算与选型4、填料精馏塔设计图5、废丙酮溶媒回收过程工艺流程图此文档仅供学习和交流目录151.1.51.2....51.3.51.3.1.51.3.2..62....72.1..72.2..72.3..72.4..72.5..72.6..7383.1..83.1.1.83.1.2.83.1.3.83.1.4..83.1.5.83.2..93.2.1.93.2.2.93.3103.3.110...3.3.2...113.3.3...123.3.4...143.4143.4.114...3.4.215...3.5153.5.115...3.5.215...3.5.3...513.6163.6.1...163.6.2...163.6.3...163.6.4...163.6.5...163.7163.7.1...163.7.2..173.7.3...173.7.4...173.7.5..173.7.6...173.8183.81183.8.2...183.9184...205...216..22此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第1章 前 言1.1 课题的来源及背景废丙酮溶媒来自于抗生素类药物“盐酸四环素”的生产过程。

原料发酵盐酸四环素碱溶解、洗涤结晶丁醇溶解丙酮过滤结晶、过滤洗涤晶体母液晶体母液废丙酮溶媒盐酸四环素废丁醇溶媒1.2 课题的意义丙酮丙酮75％废丙酮精制99.8％丙酮溶媒水溶媒水25％0.2％降低生产成本经济效益减少环境污染 社会效益1.3 精馏塔的选择依据选择填料塔的依据塔设备按其结构形式基本上可以分为两类：板式塔和填料塔板式塔为逐板接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、压降低，操作弹性大，持液量小等优点同时也有投资费用较高，填料易堵塞等缺点本设计目的是分离丙酮 - 水混合液，采用筛板式精馏此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除塔选择金属环矩鞍填料的依据塔填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，填料塔的选择是填料塔设计的重要环节填料类型有很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类散装填料根据特点不同，又可分为拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料及弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料等这次设计使用的是金属环矩鞍填料此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第 2 章 工艺设计要求2.1 进料要求进料采用饱和液体进料，废丙酮溶媒的处理量为每天 _11_吨（每天按 24 小时计）。

其中原料液的组成为：组分 组成（质量 %）丙酮 75水 252.2 分离要求产品中水分含量≤ 0.2%（质量 %）残液中丙酮含量≤ 0.5%（质量 %）2.3 塔顶冷凝器设计要求冷凝器采用冷却水作为冷流体，冷却水进口温度 25℃，冷却水温升 8~10℃，总传热系数 600W/( m 2·℃ )2 .4 塔釜再沸器设计要求再沸器采用 0.3 MPa 的饱和水蒸气为加热介质来使塔釜釜液汽化， 同时蒸汽冷凝放出汽化热，总传热系数 400W/( m 2·℃ )，热损失为 20%~30%2.5 接管管径设计要求要求气速流量控制在 10~15 m/s，液体流量控制在 0.5~1.0 m/s，计算完管径后要圆整为标准管2.6 液体分布器设计要求管式液体分布器液位高度取 H 120 ～200mm分布点密度取 220～260 点/m2 塔截面小孔孔径取 3mm此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第 3 章 工艺过程设计计算3.1 物料恒算原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率丙酮的摩尔分率：0.998/ 58.03≈ 0.9936xD =0.998/ 58.030.02/18.02xW0.005/ 58.03≈ 0.00160.005/ 58.030.995/18.02xF0.75/ 58.03≈ 0.4823=0.25/18.020.75/ 58.03原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量精馏段：M D 0.9936 58.08 (1 0.9936) 18.02 57.82 g/mol进料：M F 0.4823 58.03 1 0.4823 18.02 37.33 g/mol提馏段：M W 0.0016 58.08 (1 0.0016) 18.02 18.08 g/mol物料恒算11 103 / 2411 103 / 24F12.29 kmol/hM F37.3168由物料恒算得： F=D+WFX F=DX D+WX W解得： D=5.937 kmol/h W=6.353 kmol/h原料液及塔顶、塔釜产品的质量流率DDM D5.93757.82343.28kg/hWWM W6.35318.08114.86kg/h11103458.33kg/hF24物料衡算表此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除见表3.2 操作条件操作压力操作压力选为常压操作温度a. 塔顶温度的计算：假设 T=330.34K ，根据安托尼方程：ln Pi0AiBi / (TCi )其中安托尼常数：丙酮A=16.6513B=2940.46C=35.93水A=18.3036B=3816.44C=46.13可得：016.6513 2940.46 / (33035.93)=6.6613ln Pi丙酮0774.42mmHg则： Pi丙酮由于 kiPi0 / P则： ki丙酮Pi丙酮0/ P=1.028x丙酮 =y丙酮 / k丙酮其中 y 丙酮 =xD=0.9936x丙酮 =0.9936 /1.0280.967同理， x水 =0.035则 1-x丙酮 -x水 =0.002 0.0005 假设不成立。

假设 T=330.33K ，方法同上可得， x丙酮 =0.965x水 =0.035则 1-x丙酮 -x水 =0 0.0005 假设成立所以，塔顶温度 tD =57.33 0Cb.进料温度的计算假设 T=360.928K ，016.6513 2940.46 / (360.928 35.93) =7.6037ln Pi丙酮则： Pi丙酮02005.553 mmHg由于 kiPi0/。