醋酸水课程设计.doc

设计书目录一、设计任务简介二、设计方案简介三、萃取剂的选择四、流程选择五、溶剂用量确定六、萃取塔的工艺设计七、过程的工艺流程图八、参考文献九、设计的心得与感想一、设计任务简介处理2100kg/h醋酸水溶液，其中醋酸的浓度是8（摩尔分率），用乙醚为萃取剂，要求最后的萃余液中醋酸的摩尔分率低于0.5 。已知25时，乙醚的密度为741kg/m3,水相密度是997kg/m3，水相粘度uc0.89710-3pas，界面张力=0.013N/m 。 二、设计方案简介下表为萃取塔设备选择的条件设备类型 考虑因素喷洒塔填料塔筛板塔转盘塔往复筛板 脉动筛板离心萃取器混合-澄清器工艺条件理论级数多0000处理量大00两相流比大00物系性质密度差小00粘度高00界面张力大000腐蚀性强000有固体悬浮物00设备费用制造成本00000操作费用00维修费用0000安装场地面积有限高度有限00注： 适用；O可以；不适用。针对题目的要求，我们选用了转盘塔作为萃取设备。转盘塔的结构如下图所示：萃取条件：处理量： 2100kg/h 原料组成：8，原料液的平均分子量是21.2kg/kmol分离要求：萃余液中醋酸的摩尔分率低于0.5操作温度：25操作压力：常压 三、萃取剂的选择根据物系的情况，采用溶剂C作为萃取剂，在所涉及的浓度范围内，水与C组分基本不互溶，可以近似视为完全不互溶物系。在操作条件下，在所涉及的浓度范围内A组分在两相间的平衡关系为：式中 y溶质A在萃取相中的摩尔分率 x溶质A在萃余相中的摩尔分率四、流程选择考虑到过程的经济性，需要对萃取剂C进行回收，循环使用，同时由于C组分基本不溶于水，故采用下图所示的萃取过程原则流程图。原料液送入萃取塔，经过萃取后，萃取相含有大量的萃取剂C和溶质A组分，将该股物流送入精馏塔，经精馏过程脱除萃取剂C，使萃取剂C和溶质A组分得以分离，萃取剂返回萃取塔循环使用，精馏塔顶得到溶质A作为产品，萃取塔底得到的萃余相中含有水和少量的溶质A，送入下一道工序进行处理。五、溶剂用量确定由于原料液中溶质的浓度较低，在萃取过程中，可以近似认为萃取相和萃余相的流量基本不变，所以可依全塔物料衡算方程及相平衡方程计算过程的溶剂用量。如图所示，全塔的物料衡算方程为:E(y0-y1)=R(x0-x1)当萃取剂用量不断减少时，排除的萃取相中溶质A的浓度不断升高，当萃取相出口中溶质A的浓度y0达到与原料液中溶质浓度x0呈平衡浓度时，萃取剂用量最小，故将上式中的y0用代替，且取溶剂的入口浓度（摩尔分率）则可得过程的最小溶剂比为：取实际溶剂比为最小溶剂比的,则实际溶剂比为于是得萃取剂用量为（kmol/L） 96911（kg/h）根据塔的物料衡算，可得该萃取塔的操作线方程为： 利用操作线方程，可以求得萃取相出口溶质的摩尔分率为： 根据分散相及连续相的选择原则，本例选择萃取相作为分散相，而萃余相（原料液）作为连续相。六、萃取塔的工艺设计对于本物系，在一直径为，转盘直径，固定环直径，转盘间距为的转盘萃取塔中进行实验，测得该条件下的真实传质单元高度为。1、 物性数据 所涉及的物性数据如下表所示。2、 萃取塔直径 先假定该萃取塔的直径为 ，根据转盘萃取塔的尺寸比例关系得转盘直径 固定环直径 转盘间距 物性数据参数密度/（kg/）粘度/（pas）界面张力/（N/m）连续相9970.025分散相1339（1） 分散相得滞留分率 计算分散相得滞留分率，先求得两相得表观流速比为：L则依据有临界滞留分率（2） 特性速度 根据该转盘塔的结构尺寸，可知故取式中常数，转盘塔的转数根据经验取,于是按式 得特性速度为（m/s）（3） 液泛速度 依据和 得液泛速度为0.0068250.02347取连续相得表观流速为液泛气速的60，则有=0.004095f=0.50.7,取f0.5所以D=1.35 (m)圆整后，取塔径为1.35m。于是，实际上，塔内连续相的流速为 (m/s)分散相的流速为 (m/s)3、塔高计算（1）轴向扩散系数 由式计算连续相（萃余相）的扩散系数得分散相扩散系数（2）传质单元数 采用平均推动力法计算过程得传质单元数表观传质单元数（3）塔高计算采用Miyauchi 和Vermeulen 法计算塔高度，当1时有扩散单元高度于是可求得真实传质单元数为由式 分别求得、和萃取因子萃余相贝克来数萃取相贝克来数所以，总贝克来数所得H为塔高得第一次试算值，因为，需重设重新返回计算，经第二次迭代后得到H。（4）澄清高度计算塔内两相的相对速度为:截面收缩系数利用KleeTreybal方法由计算液滴直径，先判断液滴平均直径是否大于临界值。当时，转盘塔在操作条件下，1/241/24K1.