天津大學化工傳質與分離課程設計

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1、前Wi■細1二、課題意義1第二章工藝設計要求2一、原料液組成2二、分離要求2三、處理能力2四、設計條件2五、設計計算內(nèi)容2第三章工藝過程設計計算3淵讎31.計算過程32.物料平衡表3二、精餾塔設計計算41.操作條件的確定42.塔徑計算83.填料層高度計算114.填料層壓降計算135.液體分布器計算146.接管管徑計算15三、冷凝器與再沸器沒計計算171.冷凝器計算與選型172.再沸器計算與選型18第四章生產(chǎn)工藝流程簡圖及填料塔設汁條件圖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、近似計算影響21第六章課程設計理解與體會21第一章前言一、課題來源本次課程設計的題0為“廢丙酮溶媒回收過程填料精餾塔設汁”。廢丙酮溶媒來自于抗生素類藥物“鹽酸四環(huán)素”的生產(chǎn)過程。其生產(chǎn)工藝流程框圖如下：原料S發(fā)酵D四環(huán)素堿鹽酸結晶過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、洗滌結晶、過濾母液廢丁醇溶媒藥品原料經(jīng)過發(fā)酵后得到四環(huán)素堿，經(jīng)鹽酸、丁醇溶解、洗滌后過濾、結品得到品體和母液廢丁醇溶媒，晶體再經(jīng)過丙酮溶解、洗滌后過濾、結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，故可以通過精餾操作來回收丙酮以重S利用。本次課程設計即為設計一填料精餾塔，以實現(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)濟效益減少環(huán)境污染社會效益丙酮是一種常用的有機溶劑，具有一定的揮發(fā)性，對人屮樞祌經(jīng)系統(tǒng)具有麻醉作用，對人體健康及環(huán)境有一?定危害。有效回收丙酮溶劑井進行循環(huán)再利用，一方妞可以減少揮發(fā)性有機物對于環(huán)境的污染，降低對周圍居民和環(huán)境的危害，提高社會效益；另一方面，也nJ?以使原料重復利用，減少溶

4、劑消耗，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。閃此對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。第二章工藝設計要求一、原料液組成組分組成（質量％）丙酮75水25二、分離要求產(chǎn)品中水分含量＜0.2%（質量％）殘液屮丙酮含量＜0.3%（質量％）三、處理能力廢丙酮溶媒的處理為8噸/天（每天按24小時計）。、設計條件操作方式：連續(xù)精餾操作壓力：常壓進料狀態(tài)：飽和液體進料回流比：根據(jù)最小回流比及設il?經(jīng)驗選擇塔填料：金屬環(huán)矩鞍填料，規(guī)格自選五、設計計算內(nèi)容1.物料衡算2.填料塔設計汁算1）操作條件確定（試差精度S=0

5、.0005）2）塔徑計算（核算泛點率、D/d、最小噴淋密度，其中（LW）min=0.03）3）填料層高度計算（分段高度：h=8D）4）填料層壓降計算5）液體分布器汁算（管式、液位高度取AH=120-200mm;分布點密度取220-260點/平方米塔截面）6）接管管徑計算（氣體流速范圍：10-15m/s；液體流速范圍：0.5?1.0m/s）3.冷凝器計算與選型冷卻水進口溫度：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.填料精餾塔設計條件圖及廢丙酮溶媒回收過程工藝流程圖第三章工藝過程設計計算一、物料衡算1.計算過程設：丙酮為A、水為B全塔物料衡算：錯誤!未找到引用源。F=D+W易揮發(fā)組分物料衡?:錯誤!未找到引用源。75%/；,=99.8%Z)w+0.3%M；,代入數(shù)值有：錯誤!未找到引用源。8000/24=Dm+0.75x8000/24=0.9980+0.003Wswm可以解得質量流量為：Dm=250.25kg/hWm=S3.08kg/hFm=333.33權/A錯誤!未找到引用源。

7、已知內(nèi)酮的相對分子質fi為A/A=58.08kg/kmol:水的相對分子質S為A/^18.02kg/kmolo由此可以求得進料、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量分數(shù)摩