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1、化工原理课程设计1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计 学 院： 化学生物与材料科学学院 专 业： 化学工程与工艺 设计人： 二零一六年六月 设计任务一、设计题目设计分离 丙酮-水 混合液的 填料 精馏塔。二、设计数据及条件1、生产能力年处理 丙酮-水 混合液： 1200 吨（开工率：300/年）；2、原料组成 丙酮 含量为 80% （质量百分率，下同）， 水 含量为 20% 3、分离要求产品中水分含量4%（质量分数） 残夜中丙酮含量4%（质量分数）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：R=3.59 塔填料：500Y金属孔板波纹填料 塔顶冷凝器：全凝器三
2、、设计计算内容1、物料衡算2、填料精馏塔计算操作条件的确定 塔径的确定 填料层高度的确定 填料层压降的计算 液体分布器设计计算 接管管径的计算3、冷凝器和再沸器的计算与选型4、填料塔结构图、填料结构图、填料支撑板结构图 摘 要本设计任务是“1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计”。通过该课程设计，将在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒进行分离。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。丙酮常压下的沸点是56.2，故可采用常压操作，用30的循环水进行冷凝。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷
3、却器冷却后送至储槽。因所分离的物系的重组分是水，故选用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排出。丙酮-水物系分离的难易程度适中，气液负荷适中，设计中选用500Y金属孔板波纹填料。该设计说明书主要内容为：物料衡算、理论塔板数计算、精馏塔塔体工艺尺寸计算、填料层高度的计算、填料层压降计算、液体分布器分布点密度计算、精馏塔接管尺寸计算。在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒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。设计主要结果：理论塔塔板数为27，
4、塔径为350mm，填料层分段高度为4m,填料层压降为3.3103MPa,液体分布器布液点数为20。 关键字：泡点进料;填料精馏塔;孔板波纹;设计计算目 录1. 绪 论61.1课题背景61.2.1选择填料塔的依据61.2.2选择金属孔板波纹填料的依据61.2精馏塔的选择依据62.设计方案及设计工艺流程确定62.1工艺设计要求62.1.1进料要求62.1.2分离要求72.1.3塔顶冷凝器设计要求72.1.4液体分布器设计要求72.1.5接管管径设计要求72.2设计工艺流程73.工艺过程设计计算83.1填料精馏塔的物料衡算83.1.1原料液及塔顶产品、塔釜产品的摩尔分率83.1.2原料液及塔顶产品、
5、塔釜产品的平均摩尔质量83.1.3物料恒算93.1.4原料液及塔顶产品、塔釜产品的质量流量93.1.5物料衡算结果一览表93.2填料精馏塔设计计算93.2.1操作温度93.2.2塔径计算103.2.3液体喷淋密度及空塔气速核算153.2.4填料层高度计算153.2.5填料层压降计算154.接管管径计算16 4.1进料管管径的计算164.2 进气管管径的计算164.3出气管管径的计算164.4 回流管管径的计算164.5 出液管管径的计算174.6接管管径计算结果175.附属设备计算175.1液体分布器简要设计185.1.1液体分布器的选型185.1.2孔流速计算185.1.3布液计算185.1
6、.4分布点密度计算185.2冷凝器的计算与选型185.2.1冷凝器换热面积计算185.2.2冷凝器的选型185.2.3总传热系数的核算185.2.4冷凝水用量计算186.设计结果一览表197.设计小结208.设计心得与体会21参考文献221.绪 论1. 1课题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80%，水20%（质量分数）。废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。1.2精馏塔的选择依据1.2.1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
