1、工学填料塔课程设计一、课题的来源及意义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。原料发酵四环素碱盐酸溶解、洗涤丁醇结晶、过滤晶体溶解洗涤丙酮结晶过滤母液废丁醇溶媒晶体盐酸四环素母液废丙酮溶媒废丙酮溶媒丙酮 75水25丙酮溶媒丙酮 99.8水0.2精制2.课题的意义降低生产成本经济效益减少环境污染社会效益一、课题的来源及意义二、设计任务及条件1.设计题目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组分 组成（质量）丙酮 75 水 25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 废丙酮溶媒处理量吨/天（每天按24小时计）。
2、（9-16）二、设计任务及条件设计条件操作方式：连续精馏。操作压力：常压。进料状态：饱和液体进料。回流比：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。二、设计任务及条件1.物料衡算2.填料塔设计计算v 操作条件确定v 填料层高度计算v 填料层压降计算v 液体分布器计算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v 接管管径计算设计计算内容v 塔径计算二、设计任务及条件1.物料衡算v 计算过程：质量换算为摩尔量，质量分数换算为摩尔分数v 物料平衡方程（两个）v 物料平衡表物料
3、平衡表 流 股流量质量分数摩尔分数kg/hkmol/h丙酮水丙酮水FDW三、设计思路与有关说明三、设计思路与有关说明2.精馏塔设计计算v 塔顶温度确定 1）操作条件的确定试差法v 进料温度确定v 塔釜温度确定试差精度=0.0005计算塔顶温度已知 P、y 求 tD设：t00ipkixiix1NOYEStD=t0Ppkii/0iiikyx/三、设计思路与有关说明计算进料温度已知 P、x 求 tF设：t00ipkiyiiy1NOYEStF=t0Ppkii/0iiixky 三、设计思路与有关说明计算塔底温度已知 P、x 求 tW设：t00ipkiyiiy1NOYEStW=t0Ppkii/0iiixk
4、y 三、设计思路与有关说明v 精馏段、提馏段塔径的计算 2）塔径的计算v 核算v 塔径的确定与圆整（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。v 求最小回流比、操作回流比v 求精馏段、提馏段气液相负荷三、设计思路与有关说明三、设计思路与有关说明丙酮水汽液平衡相图提示v最小回流比的计算v塔径的计算精馏段按塔顶计算提馏段按进料计算 3）填料层高度计算v 求理论板层数、进料板位置v 精馏段、提馏段填料层高度计算v 填料层的分段分段高度 h=8D三、设计思路与有关说明 4）填料层压降计算v 精馏段填料层压降计算v 提馏段填料层
5、压降计算v 填料层总压降计算三、设计思路与有关说明2211ZZPZZPPPa1精馏段；2提馏段 5）液体分布器计算v 液体分布器的选型管式液体分布器v 分布点密度计算v 布液点示意图v 布液计算三、设计思路与有关说明 管式液体分布器示意图120 H基本计算公式三、设计思路与有关说明流量公式2s004Ld nu孔速公式02guH孔流系数0.6设计方法三、设计思路与有关说明给出H0u给定n0d给定n0d提示液位高度取分布点密度取200mm220260 点/m2塔截面 管式液体分布器的布液点示意图 6）接管管径的计算v 进气管管径的计算v 出气管管径的计算v 回流管管径的计算v 进料管管径的计算v
6、出液管管径的计算气体流速范围：1015 m/s液体流速范围：0.51.0 m/s圆整为标准管三、设计思路与有关说明v 冷凝器的选型v 总传热系数的核算v 换热面积的计算冷却水进口温度：25 冷却水温升：810 总传热系数：K=600 W/(m2 ）3.冷凝器和再沸器计算与选型 1）冷凝器的计算与选型v 冷凝水用量计算三、设计思路与有关说明v 再沸器的选型v 总传热系数的核算v 再沸器加热面积的计算加热蒸汽：0.3 MPa 饱和水蒸气总传热系数：K=400 W/(m2 ）热损失：2030 2）再沸器的计算与选型v 蒸汽用量计算三、设计思路与有关说明精馏过程技术经济评价三、设计思路与有关说明 学生
7、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。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”三、设计思路与有关说明学生提交设计报告4.填料精馏塔设计条件图v 格式参考附录三v 用2#图纸绘图5.废丙酮溶媒回收过程工艺流程简图v 格式参考附录二v 用2#图纸绘图三、设计思路与有关说明 附录二 生产工艺流程简图示例附录三主体设备设计条件图示例四、设计说明书要求v 封面统一格式（教师发放式样）v 设计任务书装订于首页v 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五、注意事项v 独立完成设计，不得抄袭v 图纸不能复印或拷贝他人v 按时上交报告：9月9日下午16:30v 答疑时间：9月6日9月8日 下午14:00v 参考书5.0
