化工课程设计任务书(南中医制药专业).docVIP

《化工原理》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：__________________________ 《化工原理》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___________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 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 ⑴操作条件的确定 ⑵塔径的确定 ⑶填料层高度的确定 ⑷填料层压降的计算 ⑸液体分布器设计计算 ⑹接管管径的计算 3、冷凝器和再沸器的计算与选型 4、填料精馏塔设计图 5、废丙酮溶媒回收过程工艺流程图 四、工艺设计要求 1、进料要求 进料采用饱和液体进料，废丙酮溶媒的处理量为每天__吨（每天按24小时计）。其中原料液的组成为： 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、塔顶冷凝器设计要求 冷凝器采用冷却水作为冷流体，冷却水进口温度25℃，冷却水温升8~10℃，总传热系数600W/( m2·℃) 4、塔釜再沸器设计要求 再沸器采用0.3 MPa的饱和水蒸气为加热介质来使塔釜釜液汽化，同时蒸汽冷凝放出汽化热，总传热系数400W/( m2·℃)，热损失为20%~30% 5、液体分布器设计要求 要求选用管式液体分布器，孔间距为3mm，孔流速计算的系数为0.6，再分布器设计同液体分布器设计要求相同。 6、接管管径设计要求 要求气速流量控制在10~15 m/s，液体流量控制在0.5~1.0 m/s，计算完管径后要圆整为标准管。 三、设计计算内容 1、物料横算——确定塔顶、塔釜、进料流量及摩尔分率 2、填料精馏塔计算 ⑴操作条件的确定 建议设计思路：①确定塔顶、塔釜、进料温度（用试差法，试差精度δ=0.0005） 简化：计算时忽略从冷凝器到塔顶的压力降及全塔压力降 ②确定操作回流比 ③确定理论塔板数 ④确定气液相负荷V、L、V’、L’ ⑵塔径的确定——，式中Vs指？u指？ 简化：精馏段物料组成按塔顶组成计算，提馏段物料组成按进料板组成计算 思考：①进料组成与进料板组成是否一样？ ②精馏段物料组成按塔顶组成计算，其气相、液相的平均摩尔质量是否也能仅按塔顶气相、液相的平均摩尔质量来简算？ ③那其他参数，如平均密度、粘度是否也能仅按塔顶的来算？ 注意：其中涉及填料规格的选型；用泛点气速uF计算u；计算出的塔径需圆整，且需用圆整后的塔径进一步核算操作空塔气速、泛点率与填料规格等参数；变径塔在实际工程中较难实现，一般取塔径较大的数据。 液体平均粘度计算公式： ⑶填料层高度的确定 ①填料层高度的计算：提示：，⑷ ②填料层一般需分段，其分段方式的确定 ⑷填料层压降的计算 建议设计思路：精馏段、提馏段分别计算，总压降为其总和。 ⑸液体分布器设计计算 设计要求：要求选用管式液体分布器，孔间距为3mm，孔流速计算的系数为0.6，再分布器设计同液体分布器设计要求相同。 建议设计思路：①主管、直管管径的确定； ②设计过程中涉及到液体分布器分布点，孔流速的计算； 基本计算公式：流量；孔速，其中孔流系数 ③绘制液体分布图示意图。 ⑹接管管径的确定（包括进料管、进气管、出气管、回流管、出液管） 设计要求：要求气速流量控制在10~15 m/s，液体流量控制在0.5~1.0 m/s，计算完管径后要圆整为标准管。 3.冷凝器和再沸器的计算与选型 ⑴冷凝器 设计要求：冷凝器采用冷却水作为冷流体，冷却水进口温度25℃，冷却水温升8~10℃，总传热系数600W/( m2·℃) 建议设计思路：①冷凝器的选型及流动空间的确定 ②冷却水用量的计算（忽略热损失） ③传热面积的计算（取安全系数为1.15） ④总传热系数的核算（取管内外污垢热阻均为1.72×10-4 m2·℃/W，同时忽略管壁热阻） ⑵再沸器 建议设计思路：①再沸器的选型及流动空间的确定 ②加热面积计算（