废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计 - 图文

《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：

《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 丙酮 水

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______13.5____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：金属环矩鞍填料，填料规格自选 塔顶冷凝器：全凝器

组成（质量%）

75 25

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

目 录

第1章 前言…….……………………………………………………………………………….. 1.1课题的来源及意义…….…………………………………………………….. 1.2精馏塔的选择依据…….……………………………………………………..

1.2.1选择填料塔的依据…….………………………………………………... 1.2.2选择金属环矩鞍填料的依据…….…………………………………………... 第2章 工艺设计要求…….…………………………………………………………..

2.1进料要求…….……………………………………………………………….. 2.2分离要求…….……………………………………………………………….. 2.3塔顶冷凝设计要求…….…………………………………………………….. 2.4塔釜再沸器设计要求…….………………………………………………….. 2.5接管管径设计要求…….…………………………………………………….. 2.6液体分布器设计要求…….………………………………………………….. 第3章 工艺过程设计计算…….……………………………………………………..

3.1物料衡算…….……………………………………………………………….. 3.1.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率…….…………………………. 3.1.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量…….……………………. 3.1.3物料衡算…….…………………………………………………………. 3.1.4原料液及塔顶、塔釜产品的质量流率…….…………………………. 3.1.5物料衡算表…….………………………………………………………. 3.2操作条件…….……………………………………………………………….. 3.2.1操作压力…….…………………………………………………………. 3.2.2操作温度…….…………………………………………………………. 3.3塔径计算…….……………………………………………………………….. 3.3.1计算最小回流比及理论板数…….……………………………………. 3.3.2计算精馏段和提馏段的物性参数…….……………………………..... 3.3.3采用埃克特通用关联图计算泛点气速及塔径…….…………………. 3.3.4圆整塔径后验算…….…………………………………………………. 3.4塔高计算…….……………………………………………………………….. 3.4.1填料层高度…….………………………………………………………. 3.4.2填料层高度校核…….…………………………………………………. 3.5压降计算…….……………………………………………………………….. 3.5.1精馏段填料层压降…….………………………………………………. 3.5.2提馏段填料层压降…….………………………………………………. 3.5.3填料层高度和压降汇总…….…………………………………………. 3.6液体分布器计算…….……………………………………………………….. 3.6.1液体分布器的选型…….………………………………………………. 3.6.2分布点密度计算…….…………………………………………………. 3.6.3孔流速计算…….………………………………………………………. 3.6.4布液计算…….…………………………………………………………. 3.6.5布液器设计…….………………………………………………………. 3.7接管管径计算…….………………………………………………………….. 3.7.1进料管管径的计算…….……………………………………………….

3.7.2进气管管径的计算…….……………………………………………… 3.7.3出气管管径的计算…….………………………………………………. 3.7.4回流管管径的计算….………………………………………………… 3.7.5出液管管径的计算…….……………………………………………… 3.8冷凝器与再沸器计算与选型…….………………………………………….. 3.8.1冷凝器…….……………………………………………………………. 3.8.2再沸器…….……………………………………………………………. 第4章 问题讨论…….……………………………………………………………….. 第5章 填料精馏塔设计条件图…….……………………………………………….. 第6章 废丙酮溶媒回收过程工艺流程图…….……………………………………..

第1章 前言

1.1课题的来源及意义

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）。

废丙酮溶媒的来源如下图示：

盐酸

原料 发酵 四环素碱 溶解、洗涤 结晶、过滤 晶体 丁醇

母液 废丁醇溶媒

晶体盐酸四环素 结晶、过滤 溶解、洗涤 丙酮

母液

废丙酮溶媒

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。

化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。

本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。

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。

塔型的选择因素很多。主要有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。

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