化工原理课程设计

1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计。

学院：化学生物与材料科学学院

专业：化学工程与工艺

设计人。二零一六年六月。

设计任务。一、设计题目。

设计分离丙酮-水混合液的填料精馏塔。

二、设计数据及条件。

1、生产能力。

年处理丙酮-水混合液： 1200 吨（开工率：300/年）；

2、原料组成。

丙酮含量为 80% （质量百分率，下同），水含量为 20%

3、分离要求。

产品中水分含量≤4%（质量分数）

残夜中丙酮含量≤4%（质量分数）

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：r=3.59

塔填料：500y金属孔板波纹填料。

塔顶冷凝器：全凝器。

三、设计计算内容。

1、物料衡算。

2、填料精馏塔计算。

操作条件的确定塔径的确定填料层高度的确定填料层压降的计算液体分布器设计计算接管管径的计算。

3、冷凝器和再沸器的计算与选型。

4、填料塔结构图、填料结构图、填料支撑板结构图。

摘要。本设计任务是“1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计”。通过该课程设计，将在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒进行分离。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。丙酮常压下的沸点是56.

2℃，故可采用常压操作，用30℃的循环水进行冷凝。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储槽。因所分离的物系的重组分是水，故选用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排出。

丙酮-水物系分离的难易程度适中，气液负荷适中，设计中选用500y金属孔板波纹填料。该设计说明书主要内容为：物料衡算、理论塔板数计算、精馏塔塔体工艺尺寸计算、填料层高度的计算、填料层压降计算、液体分布器分布点密度计算、精馏塔接管尺寸计算。

在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒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**，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**，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。

设计主要结果：理论塔塔板数为27，塔径为350mm，填料层分段高度为4m,填料层压降为3.3×10－3mpa,液体分布器布液点数为20。

关键字：泡点进料；填料精馏塔；孔板波纹；设计计算。

1.绪论61.1课题背景6

1.2.1选择填料塔的依据6

1.2.2选择金属孔板波纹填料的依据6

1.2精馏塔的选择依据6

2.设计方案及设计工艺流程确定6

2.1工艺设计要求6

2.1.1进料要求6

2.1.2分离要求7

2.1.3塔顶冷凝器设计要求7

2.1.4液体分布器设计要求7

2.1.5接管管径设计要求7

2.2设计工艺流程7

3.工艺过程设计计算8

3.1填料精馏塔的物料衡算8

3.1.1原料液及塔顶产品、塔釜产品的摩尔分率8

3.1.2原料液及塔顶产品、塔釜产品的平均摩尔质量8

3.1.3物料恒算9

3.1.4原料液及塔顶产品、塔釜产品的质量流量9

3.1.5物料衡算结果一览表9

3.2填料精馏塔设计计算9

3.2.1操作温度9

3.2.2塔径计算10

3.2.3液体喷淋密度及空塔气速核算15

3.2.4填料层高度计算15

3.2.5填料层压降计算15

4.接管管径计算16

4.1进料管管径的计算16

4.2 进气管管径的计算16

4.3出气管管径的计算16

4.4 回流管管径的计算16

4.5 出液管管径的计算17

4.6接管管径计算结果17

5.附属设备计算17

5.1液体分布器简要设计18

5.1.1液体分布器的选型18

5.1.2孔流速计算18

5.1.3布液计算18

5.1.4分布点密度计算18

5.2冷凝器的计算与选型18

5.2.1冷凝器换热面积计算18

5.2.2冷凝器的选型18

5.2.3总传热系数的核算18

5.2.4冷凝水用量计算18

6.设计结果一览表19

7.设计小结20

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