填料塔课程设计.

废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计 2. 设计任务及条件 原料液组成
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组分 丙酮 水
组成（质量％） 75 25
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三、设计思路与有关说明
基本计算公式 流量公式
Ls =
π
4
d 02 nu0
孔数 孔速 液位高度
孔径 孔速公式
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u0 = φ 2g∆H
φ = 0.5～0.6
孔流系数 孔流系数
pi
k i = pi0 / P
ki
y i = k i xi
yi
NO
1 − ∑ yi ≤ δ
tW = t0
YES
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三、设计思路与有关说明
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2）塔径的计算 求最小回流比、操作回流比 求精馏段、提馏段气液相负荷 精馏段、提馏段塔径的计算 塔径的确定与圆整 核算
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一、课题的来源及意义
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1. 课题的来源 废丙酮溶媒来自于抗生素类药物“盐酸四环 素”的生产过程。 原料 结晶 过滤 发酵 溶解 洗涤 四环素碱
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圆整为标准管
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气体流速范围：10～15 m/s 液体流速范围：0.5～1.0 m/s
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三、设计思路与有关说明
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（1）泛点率核算；(空塔气速和泛点气速之比） （2）D / d 核算； （3）最小液体喷淋密度核算，取（LW)min=0.03。
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三、设计思路与有关说明
提示 作图 法 最小回流比的计算 塔径的计算 精馏段－按塔顶计算 提馏段－按进料计算 简化 计算
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三、设计思路与有关说明
4. 填料精馏塔设计条件图 格式参考附录三 用2#图纸绘图
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5. 废丙酮溶媒回收过程工艺流程简图 格式参考附录二
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二、设计任务及条件
分离要求 产品中水分含量 ≤ 0.2% （质量％） 釜残液中丙酮含量 ≤ 0.5% 处理能力
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废丙酮溶媒处理量——————吨 / 天（每天按 24小时计）。（9-16）
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二、设计任务及条件
设计条件
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附录三 主体设备设计 条件图示例
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四、设计说明书要求
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封面统一格式（教师发放式样） 设计任务书装订于首页 正文内容 一、前言 二、工艺设计要求 三、工艺过程设计计算 四、问题讨论 五、生产工艺流程简图 六、填料精馏塔设计条件图
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三、设计思路与有关说明
5）液体分布器计算
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液体分布器的选型－管式液体分布器 分布点密度计算 布液计算 布液点示意图
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管式液体分布器示意图
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丙酮 溶媒
丙酮 99.8％ 水 0.2％
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降低生产成本 减少环境污染
经济效益 社会效益
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二、设计任务及条件
1. 设计题目
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3. 冷凝器和再沸器计算与选型 1）冷凝器的计算与选型 换热面积的计算 冷凝器的选型 总传热系数的核算 冷凝水用量计算
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冷却水进口温度：25 ℃ 冷却水温升：8～10 ℃ 总传热系数：K = 600 W/(m2 · ℃）
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xi
NO
1 − ∑ xi ≤ δ
tD = t0
YES
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三、设计思路与有关说明
计算进料温度
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已知 P、x 求 tF
0
设：t0
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pi
k i = pi0 / P
ki
y i = k i xi
yi
NO
1 − ∑ yi ≤ δ
tF = t0
YES
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三、设计思路与有关说明
计算塔底温度
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已知 P、x 求 tW
0
设：t0
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三、设计思路与有关说明
4）填料层压降计算 精馏段填料层压降计算 提馏段填料层压降计算 填料层总压降计算
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∆P ∆P2 1 ∆P = × Z1 + × Z 2 Pa Z Z
1—精馏段；2—提馏段
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三、设计思路与有关说明
3）填料层高度计算
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求理论板层数、进料板位置 精馏段、提馏段填料层高度计算 填料层的分段 分段高度 h = 8D
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二、设计任务及条件
设计计算内容 1. 物料衡算 2. 填料塔设计计算 操作条件确定 填料层高度计算 液体分布器计算
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塔径计算 填料层压降计算 接管管径计算
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3. 冷凝器和再沸器计算与选型 4. 填料精馏塔设计条件图 5. 废丙酮溶媒回收过程工艺流程图
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三、设计思路与有关说明
设计方法 给出 ∆H 提示
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u0
给定 n 给定 d 0
d0
n
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液位高度取 分布点密度取
∆H = 120 ～200mm
220～260 点/m2塔截面 ～
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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：学生分成若干小组，每组处理量相同，但 每位学生选取的操作回流比与最小回流比 的倍数不同。 塔填料：金属环矩鞍填料，填料规格自选。
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管式液体分布器的布液点示意图
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三、设计思路与有关说明
6）接管管径的计算 进料管管径的计算 进气管管径的计算 出气管管径的计算 回流管管径的计算 出液管管径的计算
丙酮 盐酸 丁醇
溶解、洗涤 结晶、过滤 母液 废丁醇溶媒
晶体
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母液 √ 废丙酮溶媒
晶体 盐酸四环素
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一、课题的来源及意义
2. 课题的意义 废丙酮 溶媒 丙酮 75％ 水 25％
精制
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三、设计思路与有关说明
2）再沸器的计算与选型 再沸器加热面积的计算 再沸器的选型 总传热系数的核算 蒸汽用量计算 加热蒸汽：0.3 MPa 饱和水蒸气 总传热系数：K = 400 W/(m2 · ℃） 热损失： 20～30％
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三、设计思路与有关说明 精馏过程技术经济评价
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学生分成若干小组，每组的处理量相同，但 每位学生选取的操作回流比与最小回流比的倍数 不同。每个人独立完成本人的报告，然后进行综 合比较，讨论回流比的影响，每个小组提供一份 技术经济评价报告。
用2#图纸绘图
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附录二 生产工艺流程简图示例
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三、设计思路与有关说明
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1. 物料衡算 计算过程：质量换算为摩尔量，质量分数换算为摩尔分数 物料平衡表
流
物料平衡方程（两个）
物料平衡表 流量 kg / h 质量分数 水 摩尔分数 丙酮 水
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每位学生独立计算最小回流比 本组学生共同讨论，确定最终采用的最小回流比 由组长确定本组学生采用的“倍数”
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三、设计思路与有关说明
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学生提交 设计报告
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丙酮－水汽液平衡相图
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塔釜温度确定
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三、设计思路与有关说明
计算塔顶温度
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已知 P、y 求 tD
0
设：t0
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pi
k i = pi0 / P
ki
xi = y i / k i
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《化工原理》课程设计
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废丙酮溶媒回收过程 填料精馏塔设计
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股 F D W
kmol / h 丙酮
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三、设计思路与有关说明
2. 精馏塔设计计算 1）操作条件的确定—试差法 试差精度δ= 0.0005 塔顶温度确定 进料温度确定