废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计

《化工传质与分离过程》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：

《化工传质与分离过程》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

组分组成（质量%）

丙酮75

水25

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______10_____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：金属环聚鞍填料，填料规格自选

三、设计计算内容

1、物料衡算

2、填料精馏塔计算

1）操作条件的确定 2）塔径的确定

3）填料层高度的确定 4）填料层压降的计算

5）液体分布器设计计算 6）接管管径的计算

3、冷凝器和再沸器的计算与选型

4、填料精馏塔设计条件图

5、废丙酮溶媒回收过程工艺流程图

目录

一、前言 (5)

1.1课题的来源及背景 (5)

1.2课题的意义 (5)

1.3精馏塔的选择依据 (6)

二、工艺设计要求 (7)

2.1进料要求 (7)

2.2分离要求 (7)

2.3液体分布器设计要求 (7)

2.4接管管径设计要求 (7)

2.5塔顶冷凝设计要求 (7)

2.6塔釜再沸器设计要求 (7)

2.7填料层设计要求 (7)

三、工艺过程设计计算 (8)

3.1物料衡算 (8)

3.1.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率 (8)

3.1.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量 (8)

3.1.3物料恒算 (8)

3.1.4原料液及塔顶、塔釜产品的质量流率 (8)

3.1.5物料恒算表 (9)

3.2精馏塔设计计算 (9)

3.2.1操作温度 (9)

3.2.2塔径计算 (12)

3.2.2.1计算最小回流比及理论板数 (13)

3.2.2.2计算精馏段和提馏段的物性参数 (14)

3.2.2.3采用埃克特通用关联图计算泛点气速及塔径 (16)

3.2.2.4圆整塔径后验算 (18)

3.2.3塔高计算 (18)

3.2.3.1填料层高度 (18)

3.2.3.2填料层高度校核 (19)

3.2.4压降计算 (19)

3.2.4.1精馏段填料层压降 (19)

3.2.4.2提馏段填料层压降 (20)

3.2.4.3填料层高度和压降汇总 (20)

3.2.5液体分布器计算 (20)

3.2.5.1液体分布器的选型 (20)

3.2.5.3孔流速计算 (20)

3.2.5.4布液计算 (20)

3.2.5.5布液器设计 (20)

3.2.6接管管径计算 (20)

3.2.6.1进料管管径的计算 (20)

3.2.6.2出气管管径的计算 (20)

3.2.6.3进气管管径的计算 (21)

3.2.6.4 回流管管径的计算 (21)

3.2.6.5 出液管管径的计算 (21)

3.2.6.6接管管径计算结果 (21)

3.3冷凝器与再沸器计算与选型 (22)

3.3.1冷凝器 (22)

3.3.1.1冷凝器换热面积计算 (22)

3.3.1.2冷凝器的选型 (22)

3.3.1.3总传热系数的核算 (22)

3.3.1.4冷凝水用量计算 (22)

3.3.2再沸器 (22)

3.3.2.1再沸器换热面积计算 (22)

3.3.2.2再沸器的选型 (22)

3.3.2.3总传热系数的核算 (23)

3.3.2.4再沸量计算 (23)

四、问题讨论 (23)

4.1小组讨论 (23)

4.2个人体会 (24)

附录一

附录二

附录三

一、前言

1.1课题的来源及背景

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75%，水25%（质量分数）。

1.2 课题的意义

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。

1.3精馏塔的选择依据

1.3.1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。

1.3.2选择金属环矩鞍填料的依据

塔填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，填料塔的选择是填料塔设计的重要环节。

填料类型有很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据特点不同，又可分为拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料及弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料等。这次设计使用的是金属环矩鞍填料。