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1、化工传质与分离过程课程设计设计题目：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： 化工传质与分离过程课程设计任务书一、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25 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%） 3、处理能力 废丙酮溶媒处理量_10_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
2、三、设计计算内容 1、物料衡算 2、填料精馏塔计算 1）操作条件的确定 2）塔径的确定 3）填料层高度的确定 4）填料层压降的计算 5）液体分布器设计计算 6）接管管径的计算 3、冷凝器和再沸器的计算与选型 4、填料精馏塔设计条件图 5、废丙酮溶媒回收过程工艺流程图目 录一、前言.5 1.1课题的来源及背景.5 1.2 课题的意义.5 1.3精馏塔的选择依据.6二、工艺设计要求.72.1进料要求.72.2分离要求.72.3液体分布器设计要求.72.4接管管径设计要求.72.5塔顶冷凝设计要求.72.6塔釜再沸器设计要求.72.7填料层设计要求.7三、工艺过程设计计算.83.1物料衡算.8 3.
3、1.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率.8 3.1.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量.8 3.1.3物料恒算.8 3.1.4原料液及塔顶、塔釜产品的质量流率.8 3.1.5物料恒算表.93.2精馏塔设计计算.93.2.1操作温度.93.2.2塔径计算.12 3.2.2.1计算最小回流比及理论板数.13 3.2.2.2计算精馏段和提馏段的物性参数.14 3.2.2.3采用埃克特通用关联图计算泛点气速及塔径.16 3.2.2.4圆整塔径后验算.18 3.2.3塔高计算.18 3.2.3.1填料层高度.18 3.2.3.2填料层高度校核.19 3.2.4压降计算.19 3.2.4.1精馏段填料
4、层压降.19 3.2.4.2提馏段填料层压降.20 3.2.4.3填料层高度和压降汇总.20 3.2.5液体分布器计算.20 3.2.5.1液体分布器的选型.20 3.2.5.3孔流速计算.20 3.2.5.4布液计算.20 3.2.5.5布液器设计.20 3.2.6接管管径计算.20 3.2.6.1进料管管径的计算.20 3.2.6.2出气管管径的计算. 20 3.2.6.3进气管管径的计算.21 3.2.6.4 回流管管径的计算.21 3.2.6.5 出液管管径的计算.21 3.2.6.6接管管径计算结果.213.3冷凝器与再沸器计算与选型223.3.1冷凝器.22 3.3.1.1冷凝器换
5、热面积计算.22 3.3.1.2冷凝器的选型.22 3.3.1.3总传热系数的核算.22 3.3.1.4冷凝水用量计算.223.3.2再沸器.22 3.3.2.1再沸器换热面积计算.22 3.3.2.2再沸器的选型. 22 3.3.2.3总传热系数的核算.23 3.3.2.4再沸量计算.23四、 问题讨论.234.1小组讨论.234.2个人体会.24附录一附录二附录三一、 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。在抗生素类药物生产过程中，需要用丙酮溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废丙酮溶媒，其组成为含丙酮75%，水25%（质量分数）。1.2 课题的意义废
6、液中由于含有大量丙酮，不能直接排放到环境中，如果进行丙酮回收，既可以降低生产费用，又能使废水排放达到生产要求。因此，将废丙酮回收，降低排放废水中的丙酮含量，从而产生社会效益和经济效益，是一个很重要的课题。1.3精馏塔的选择依据 1.3.1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。填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于0.6-0.7m
7、以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。本设计目的是分离丙酮-水混合液，采用填料精馏塔。 1.3.2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。二、 工艺设计要求2.1 进料要求 进料采用饱和液
8、体进料，废丙酮溶媒的处理量为每天 10 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 液体分布器设计要求 管式液体分布器 液位高度取 小孔孔径取 d=3mm孔流系数取 C0=0.62.4 接管管径设计要求 要求气速流量控制在1015 m/s，液体流量控制在0.51.0 m/s，计算完管径后要圆整为标准管。2.5 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610，总传热系数400W/( m2)2.6 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300W/( m2)，热损失为20%30%2.7 填料层设计要求 填料层分段高度 h=8D三、 工艺过程设计计算3.1
