转盘塔萃取过程工艺设计

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1、食品工程原理课程设计说明书设计题目:转盘塔萃取过程工艺设计设计者:学院:食品科技学院班级:食科1045姓名:潘月银学号:1日期:2007年6月5—16日指导教师:(签名)叶盛权目录一设计任务书……………………………………………………………3二设计方案简介…………………………………………………………3三萃取塔的工艺设计…………………………………………………3四设计结果一览表……………………………………………………13五结构设计说明……………………………………………………13六符号说明…………………………………

2、…………………………15七设计的心得与体会………………………………………………………16八参考文献………………………………………………………………16一设计任务书1题目转盘塔萃取过程工艺设计2设计条件处理量：850kg/h原料组成：3.56％，原料液的平均分子量是22.1kg/kmol分离要求：正丁醇中含丁二酸0.25％操作温度：25℃操作压力：常压3设计萃取塔萃取塔类型和规格：自选。4设计内容：1)萃取塔的物料衡算；2)萃取塔的工艺尺寸计算；3)绘制萃取塔生产工艺流程图；4)绘制萃取塔设计条件图；5)对设

3、计过程的评述和有关问题的讨论。二设计方案简介1、萃取剂的选择正丁醇在水中的溶解度很小1.8g/L，属于难溶，而丁二酸在正丁醇中溶解度很大，因此选用正丁醇作为萃取剂。2、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

4、相中含有水和少量的溶质A，送入下一道工序进行处理。3、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y0＊时，萃取剂用量最小，故将上式中的y0用y0＊代替，且取溶剂的入口浓度4、转盘塔是一种机械搅拌萃取塔，其塔壁上

5、设有一系列等距离的定环，塔内有用电机带动的中心轴，轴上装有水平转盘，每个转盘位于相邻两个定环的中间［!］。转盘塔利用旋转圆盘所施加的机械能，使两相得到很好的分散与混合，以获得高的传质速率。由于它处理能力大，分离效率较高，结构较简单和操作稳定，因此得到广泛的应用5、设计任务:用正丁醇从稀的丁二酸水溶液中萃取丁二酸。水溶液中含丁二酸3.56％（质量）要求回收率不小于90％，处理量为850kg/h。由于萃取剂循环使用，正丁醇中含丁二酸0.25％（质量）。小型实验时，正丁醇溶液为分散相。参加文献资料,查得已知25℃

6、常压时，正丁醇溶液的密度为866.5kg/m3,其粘度为uD＝0.3749×10-3pa·s；水溶液是995.6kg/m3，水溶液粘度uc＝1.536×10-3pa·s，界面张力σ=0.009N/m。两相流比LR＝2.0。分配系数m==1.15三、萃取塔的工艺设计1、物性数据所涉及的物性数据如下表所示。物性数据参数密度（kg/）粘度（pa·s）液滴分散系数(m2/s)界面张力（N/m）连续相995.60.53×10_90.009分散相866.52.3×10_92.萃取塔直径的计算：假设塔径＝0.6m，根据公

7、式：＝0.124＝0.142*0.6=0.1m＝0.50=0.50*0.6=0.3m＝0.67=0.67*0.6=0.402m基于大量的实验观察和生产经验，一些研究者认为转盘塔的结构尺寸应在下列范围内选择：1．5;2<;取=0.35m=0.1m=0.42m根据体系界面张力σ＝0.009Pa.s查“转盘塔工作区”图，取功率因子=0.4则：===1.4r/s洛盖斯达尔等人提出并经肯等人修正的特性速度的关联式公式为当时=0.012；当时=0.0225；而由公式0.0184m/s已知两相流比=2.0由公式得由已知条

8、件，得取f＝0.6，由公式得与假设基本相符合，取DT＝0.6mHT＝0.10mDR＝0.35mDS＝0.42m3.表面传质单元数的计算：因为是稀溶液，由已知条件得：由全塔物料衡算4.操作条件下的分散相带留率的计算操作条件：NR=1.40r/s5.液滴平均直径和传质比表面的计算：利用Klee－Trebal方法由计算dp，先判断液滴平均直径是否大于临界值。Klee－Trebal的研究表明：液滴的自由沉降速度随液滴直径