《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：
______ 药学院_________________ ______10级制药1班___________ _____ _____________________ ____ ___________________ __________________________
一、前言........................................................................................................................................... 3
1.1项目来源及开发意义 ......................................................................................................... 3 1.2精馏塔的选择依据 ............................................................................................................. 3
1.2.1塔型 .......................................................................................................................... 3 1.2.2填料类型 .................................................................................................................. 4
二、设计工艺要求 ........................................................................................................................... 4
2.1进料要求 ............................................................................................................................. 4 2.2分离要求 ............................................................................................................................. 4 2.3塔顶冷凝器设计要求 ......................................................................................................... 4 2.4塔釜再沸器设计要求 ......................................................................................................... 5 2.5液体分布器设计要求 ......................................................................................................... 5 2.6接管管径设计要求 ............................................................................................................. 5 三、工艺过程设计计算 ................................................................................................................... 5
3.1物料横算——确定塔顶、塔釜、进料流量及摩尔分率 ................................................. 5
3.1.1塔顶、塔釜、进料摩尔分率 .................................................................................. 5 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 .......................................................... 5 3.1.3物料衡算 .................................................................................................................. 6 3.2填料精馏塔计算 ................................................................................................................. 6
3.2.1操作条件的计算 ...................................................................................................... 6
3.2.2塔径的确定——D?4Vs ................................................................................ 8 ?u3.2.3填料层高度的确定 ................................................................................................ 13 3.2.4填料层压降的计算 ................................................................................................ 13 3.2.5液体分布器设计计算 ............................................................................................ 14 3.2.6接管管径的确定 .................................................................................................... 14 3.3冷凝器和再沸器的计算与选型 ....................................................................................... 16
3.3.1冷凝器 .................................................................................................................... 16 3.3.2再沸器 .................................................................................................................... 17
四．设计方案讨论 ......................................................................................................................... 18
一、前言
塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备，用以实现蒸馏的塔设备称为蒸馏塔，这类塔设备的基本功能在于提供气、液两相充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行，还要能使接触之后的气液两相及时分开，互不夹带。根据塔内气液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。
板式塔内沿塔高度装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔釜，并在各块板面上形成流动的液层，气体靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔则在塔体内装填填料，液体由上而下流动中在填料上分布汇合，气体则在填料缝隙中向上流动。填料为气液传质提供了较大的气液接触面积。塔内两相浓度沿塔高连续变化。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，热填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，是传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料。本次课程设计就是针对丙酮—水体系而进行的常压二元填料塔的设计及相关设备选型。
1.1项目来源及开发意义
化工生产中所处理的原料，中间产品，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质，生产中为了满足储存、运输、加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。填料塔是一种非常重要的气液传输设备，在制药化工生产中有着广泛的应用。用于丙酮—水的二元物料分离具有很大的发展空间，具有实践意义。
1.2精馏塔的选择依据 1.2.1塔型
评价塔设备的基本性能的指针主要有：
1．产量和通量：前者指单位时间处理物料量，而后者指单位塔截面上的单位时间的物料处理量。
2．分离效率：对板式塔是指每层塔板所能达到的分离程度。填料塔则是单位填料层高度的分离能力。
3．适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性及在负荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。
4．流体阻力：气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降。
除上述几项主要性能外，塔的造价的高低、安装、维修的难易以及长期运转的可靠性等因素，也是必须考虑的实际问题。根据生产任务，若按年工作日365