天津大學(xué)化工傳質(zhì)與分離課程設(shè)計(jì)

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1、前Wi■細(xì)1二、課題意義1第二章工藝設(shè)計(jì)要求2一、原料液組成2二、分離要求2三、處理能力2四、設(shè)計(jì)條件2五、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容2第三章工藝過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)算3淵讎31.計(jì)算過(guò)程32.物料平衡表3二、精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算41.操作條件的確定42.塔徑計(jì)算83.填料層高度計(jì)算114.填料層壓降計(jì)算135.液體分布器計(jì)算146.接管管徑計(jì)算15三、冷凝器與再沸器沒(méi)計(jì)計(jì)算171.冷凝器計(jì)算與選型172.再沸器計(jì)算與選型18第四章生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖及填料塔設(shè)汁條件圖19第五章H題討論20一、分離方法選擇20二、塔類型的選擇20三、進(jìn)料熱狀況的影

2、響20四、加熱方式20五、填料類型及規(guī)格的選擇21六、近似計(jì)算影響21第六章課程設(shè)計(jì)理解與體會(huì)21第一章前言一、課題來(lái)源本次課程設(shè)計(jì)的題0為“廢丙酮溶媒回收過(guò)程填料精餾塔設(shè)汁”。廢丙酮溶媒來(lái)自于抗生素類藥物“鹽酸四環(huán)素”的生產(chǎn)過(guò)程。其生產(chǎn)工藝流程框圖如下：原料S發(fā)酵D四環(huán)素堿鹽酸結(jié)晶過(guò)濾溶解洗滌丙酮丁醇晶體母液廢丙酮溶媒晶體鹽酸四環(huán)素溶解、洗滌結(jié)晶、過(guò)濾母液廢丁醇溶媒藥品原料經(jīng)過(guò)發(fā)酵后得到四環(huán)素堿，經(jīng)鹽酸、丁醇溶解、洗滌后過(guò)濾、結(jié)品得到品體和母液廢丁醇溶媒，晶體再經(jīng)過(guò)丙酮溶解、洗滌后過(guò)濾、結(jié)晶得到晶體鹽酸四環(huán)素和母

3、液廢丙酮溶媒。在廢丙酮溶媒中丙酮含量頗高，故可以通過(guò)精餾操作來(lái)回收丙酮以重S利用。本次課程設(shè)計(jì)即為設(shè)計(jì)一填料精餾塔，以實(shí)現(xiàn)廢丙酮溶媒屮丙酮的回收。廢丙酮溶媒丙酮75%水25%二、課題意義丙酮99.8%水0.2%降低生產(chǎn)成本■—，經(jīng)濟(jì)效益減少環(huán)境污染社會(huì)效益丙酮是一種常用的有機(jī)溶劑，具有一定的揮發(fā)性，對(duì)人屮樞祌經(jīng)系統(tǒng)具有麻醉作用，對(duì)人體健康及環(huán)境有一?定危害。有效回收丙酮溶劑井進(jìn)行循環(huán)再利用，一方妞可以減少揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)于環(huán)境的污染，降低對(duì)周圍居民和環(huán)境的危害，提高社會(huì)效益；另一方面，也nJ?以使原料重復(fù)利用，減少溶

4、劑消耗，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。閃此對(duì)于廢丙酮溶媒中丙酮的回收利用是具有重要意義的，可謂一舉多得。第二章工藝設(shè)計(jì)要求一、原料液組成組分組成（質(zhì)量％）丙酮75水25二、分離要求產(chǎn)品中水分含量＜0.2%（質(zhì)量％）殘液屮丙酮含量＜0.3%（質(zhì)量％）三、處理能力廢丙酮溶媒的處理為8噸/天（每天按24小時(shí)計(jì)）。、設(shè)計(jì)條件操作方式：連續(xù)精餾操作壓力：常壓進(jìn)料狀態(tài)：飽和液體進(jìn)料回流比：根據(jù)最小回流比及設(shè)il?經(jīng)驗(yàn)選擇塔填料：金屬環(huán)矩鞍填料，規(guī)格自選五、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容1.物料衡算2.填料塔設(shè)計(jì)汁算1）操作條件確定（試差精度S=0

5、.0005）2）塔徑計(jì)算（核算泛點(diǎn)率、D/d、最小噴淋密度，其中（LW）min=0.03）3）填料層高度計(jì)算（分段高度：h=8D）4）填料層壓降計(jì)算5）液體分布器汁算（管式、液位高度取AH=120-200mm;分布點(diǎn)密度取220-260點(diǎn)/平方米塔截面）6）接管管徑計(jì)算（氣體流速范圍：10-15m/s；液體流速范圍：0.5?1.0m/s）3.冷凝器計(jì)算與選型冷卻水進(jìn)口溫度：25°C冷卻水升溫：8~10°C總傳熱系數(shù)：K=600W/（m2-°C）4.再沸器的計(jì)算與選型加熱蒸汽：（）.3MPa飽和水蒸氣總傳熱系數(shù)：K=

6、400W/（m2?°C）熱損失：20-30%5.填料精餾塔設(shè)計(jì)條件圖及廢丙酮溶媒回收過(guò)程工藝流程圖第三章工藝過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)算一、物料衡算1.計(jì)算過(guò)程設(shè)：丙酮為A、水為B全塔物料衡算：錯(cuò)誤!未找到引用源。F=D+W易揮發(fā)組分物料衡?:錯(cuò)誤!未找到引用源。75%/；,=99.8%Z)w+0.3%M；,代入數(shù)值有：錯(cuò)誤!未找到引用源。8000/24=Dm+0.75x8000/24=0.9980+0.003Wswm可以解得質(zhì)量流量為：Dm=250.25kg/hWm=S3.08kg/hFm=333.33權(quán)/A錯(cuò)誤!未找到引用源。

7、已知內(nèi)酮的相對(duì)分子質(zhì)fi為A/A=58.08kg/kmol:水的相對(duì)分子質(zhì)S為A/^18.02kg/kmolo由此可以求得進(jìn)料、塔頂、塔釜的摩爾流量為：S.93kmol/h_FmAFmIi_333.33x0.75333.33x0.25~~M~,~M~b~-58.08--1^02-D=25O.25XO.998+250.25x0.00258.08=4.33kmolIh83.08x0.003

8、MaMb58.0883.08x0.997-lio2-=4.60kmol/h進(jìn)料、塔頂、塔釜的摩爾組成為:XDAFa_333.33x

9、0.75/58.08_~F~8^93"_250.25x0.998/58.08~D~433_83.08x0.003/58.08_~W~460—0.4820=0.99310.0009XFB=-XFA=-0.4820=0.5180XDB=-XDA=-0.9931=0.0069XWB=l-XWA=l-0.0009=0.99912.物料平衡表流股流量質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩