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1、第一章 前言1一、课题来源1二、课题意义1第二章工艺设计要求2一、原料液组成2二、分离要求2三、处理能力2四、设计条件2五、设计计算内容2第三章工艺过程设计计算3一、物料衡算31.计算过程32物料平衡表3二、精馏塔设计计算41.操作条件的确定42塔径计算83填料层高度计算114填料层压降计算135.液体分布器计算146接管管径计算15三、冷凝器与再沸器设计计算171冷凝器计算与选型172再沸器计算与选型18第四章 生产工艺流程简图及填料塔设计条件图19第五章问题讨论20一、分离方法选择20二、塔类型的选择20三、进料热状况的影响20四、加热方式20五、填料类型及规格的选择21六、近似计算影响2
2、1第六章课程设计理解与体会21第一章前言、课题来源本次课程设计的题目为“废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计”。废丙酮溶媒来自于 抗生素类药物“盐酸四环素”的生产过程。其生产工艺流程框图如下：原料结晶过滤四环素碱盐酸丁醇母液废丙酮溶媒丙酮洗涤晶体晶体盐酸四环素结晶、过滤母液废丁醇溶媒药品原料经过发酵后得到四环素碱，经盐酸、丁醇溶解、洗涤后过滤、结晶得到晶体和 母液废丁醇溶媒，晶体再经过丙酮溶解、洗涤后过滤、结晶得到晶体盐酸四环素和母液废丙 酮溶媒。在废丙酮溶媒中丙酮含量颇高，故可以通过精馏操作来回收丙酮以重复利用。本次 课程设计即为设计一填料精馏塔，以实现废丙酮溶媒中丙酮的回收。废丙酮溶媒丙酮75
3、%二、课题意义丙酮99.8%减少坏境污染丙酮是一种常用的有机溶剂，具有一定的挥发性，对人中枢神经系统具有麻醉作用，对 人体健康及环境有一定危害。有效回收丙酮溶剂并进行循环再利用，一方面可以减少挥发性 有机物对于环境的污染，降低对周围居民和环境的危害，提高社会效益；另一方面，也可以 使原料重复利用，减少溶剂消耗，降低生产成本，提高经济效益。因此对于废丙酮溶媒中丙 酮的回收利用是具有重要意义的，可谓一举多得。第二章工艺设计要求一、原料液组成组分组成（质量）丙酮75水25二、分离要求产品中水分含量 0.2% （质量）残液中丙酮含量 0.3% （质量）三、处理能力废丙酮溶媒的处理量为8吨/天（每天按2
4、4小时计）。四、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：根据最小回流比及设计经验选择塔填料：金属环矩鞍填料，规格自选五、设计计算内容1物料衡算2.填料塔设计计算1）操作条件确定（试差精度5 = 0.0005i故需迭代计算，0783 9557.21 时丙酮和水的相对挥发度为：aab = | = 13115 =75aBB = 1y y0 9931 0 0069aAB由露点方程：p 0(T) = P - (h + 4) = 760 x (+) = 131.51mmHg- a5.977513816.44BB由水的安托尼方程反算出温度为：T = 18.3036二131.51
5、 + 4$13-2735 = E此时 p o = 785.54mmHg po = 131.52mmHgAB相平衡常数二乡=需=1.03361 Kb七= = 0.17305由XAy 0.9931= j = 0.96081 xK 1.03361bA=L = 0.0069 = 0.03987 K 0.17305B检验11 工 x 1= 0.00068 6 = 0.0005i再次迭代,57.27时丙酮和水的相对挥发度为：aAB= = 154 = 5-8a = 1BBaAB由露点方程：w)=p-宀+詁=760x(需31+皿)=13161mmHgBB3816 44由水的安托尼方程反算出温度为：T = 18
6、.3036-lnl31.61 +心-力15 =沁此时 p o = 785.81mmHg p o = 131.58mmHgAB相平衡常数K =绡=害=1.03396 K =侏=翱=0.17313玉=0.0069 = 0.03985K 0.17313BA p 760B p 760y 0.9931由XA= 0.96048 x 一K 1.03396bA检验 11 一工 x 1= 0.00033 6 = 0.0005i故可知塔顶温度为t = 57.28 OCOD(2)进料温度确定(试差精度5= 0.0005)根据饱和液体进料组成x = 0.4820= 0.5180 ,压力为760mmHg，由泡点方程计算。取初值t0=72C，由丙酮和水的安托尼方程求得t0=72C时丙酮和水的饱和蒸汽压为：2940 46p0 二 exp(16.6513-)二 1263.977mmHga72 + 273.15 - 35.933816.44pB 二 eXP(18.3036- 72 + 273.15 - 46.13)二 254.790皿相对挥发度为：-ab
