丙酮水課程設(shè)計(jì)--用苯萃取水中乙基香蘭素的萃取裝置設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-19 00:16 本頁(yè)面
【正文】 1 《食品工程原理》 課程設(shè)計(jì) 題目 用苯萃取水中乙基香蘭素的萃取裝置設(shè)計(jì) 姓名 謝岸歡 學(xué)號(hào) 202111211124 專業(yè)班級(jí) 食品科學(xué)與工程 1101 班 指導(dǎo)教師 葉盛權(quán) 設(shè)計(jì)時(shí)間 2021 年 12 月 21 日 2 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介 3 二、設(shè)計(jì)條件 3 三、萃取劑的選擇 3 四、流程選擇 5 五、溶劑用量確定 5 六、萃取設(shè)備的選擇 6 七、萃取塔的工藝設(shè)計(jì) 9 物性數(shù)據(jù) 9 萃取塔直徑 9 塔高計(jì)算 10 計(jì)算結(jié)果匯總 14 主要符號(hào)說(shuō)明 15 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 八、設(shè)計(jì)的心得與感想 18 3 一、設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介 現(xiàn)擬用以萃取過(guò)程萃取水溶液中丙酮，已知丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 ％，處理量 21000kg/h，要求最后的萃余相中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 ％ 。 二、 設(shè)計(jì)條件 處理量： 21000kg/h 原料組成： ％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 分離要求：萃余相中丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 ％ 操作溫度： 25℃ 操作壓力：常壓 三、 萃取劑的選擇 萃取劑的選擇直接關(guān)系到萃取的投資費(fèi)和操作費(fèi)的大小，影響萃取生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。因此，為保證萃取劑具有較大的處理能力和較高的傳質(zhì)的效率，以降低過(guò)程的成本，通常溶劑的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （ 1） 萃取劑的物性：粘度、界面張力、兩相密度差 （ 2） 萃取劑的選擇性 （ 3） 萃取容量 （ 4） 溶解度 （ 5） 溶劑的可回收性 綜 合考慮以上幾點(diǎn)初步選擇三氯乙烷作為萃取劑 （ 1）查參考文獻(xiàn)資料 ,查得已知 25℃常壓時(shí)，連續(xù)相密度 ? c=997kg/m3 , 流動(dòng)相粘度? c＝ 103pa s,分散相的密度為 ? d=1325kg/m3,其粘度為 ? d＝ 103pa s；界面張力σ = 10_9 m2/s, DD = 10_9 m2/s 從以上物性數(shù)據(jù)可以看出： 粘度 ? d＝ 103pa s較小有利于擴(kuò)散，分散時(shí)消耗的能量較小。 密度差 ?? ＝ 328 kg/m3較大有利于兩相的澄清及分離，有利于提高設(shè)備生產(chǎn)能力 界面張力 σ =（ 2）查得丙酮－水－三氯乙烷的溶解度與聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)如下： 溶解度數(shù)據(jù) 單位： ％ 三氯乙烷 水 丙酮 三氯乙烷 水 丙酮 0 0 4 聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù) 單位： % 水相中丙酮 三氯乙烷相中丙酮 依以上數(shù)據(jù)分別做溶解度曲線與分配曲線 丙酮－水－三氯乙烷溶解度曲線Ｂ（ 水 ）010 1S( 三氯乙烷 ）A（ 丙酮 ） 由上述數(shù)據(jù)做得曲線可以看出水與三氯乙烷互溶很少，三氯乙烷基本不溶于水，這樣三氯乙烷在水中得溶解度很低，則萃余相帶走得溶劑就很低，溶劑得損失就少，溶劑回收處理也隨之降低。上圖分配曲線近似為直線，分配系數(shù)較大，可見三氯乙烷對(duì)丙酮具有一定的選擇性。 丙酮水三 氯乙烷分配曲線y = 2 + 00 XY 5 從 以上分析來(lái)看三氯乙烷做為萃取劑基本符合要求 由分配曲線可知在操作段范圍內(nèi)基本呈直線，通過(guò)作圖求得 在操作條件下，在所涉及的濃度范圍內(nèi)丙酮在兩相間的平衡關(guān)系為 y= 式中 y丙酮在萃取相中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) x丙酮在萃余相中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 四、 流程選擇 考慮過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)萃取劑三氯乙烷進(jìn)行回收 ，循環(huán)使用，同時(shí)由于三氯乙烷基本不溶于水，故采用下圖所示的萃取過(guò)程原則流程圖。 原料液送入萃取塔，經(jīng)過(guò)萃取后，萃取相含有大量的萃取劑 C和溶質(zhì) A組分，將該股物流送入精餾塔，經(jīng)精餾過(guò)程脫除萃取劑 C，使萃取劑 C和溶質(zhì) A組分得以分離，萃取劑返回萃取塔循環(huán)使用，精餾塔頂?shù)玫饺苜|(zhì) A作為產(chǎn)品，萃取塔底得到的萃余相中含有水和少量的溶質(zhì) A，送入下一道工序進(jìn)行處理。 五、 溶劑用量確定 由于原料液中丙酮的濃度較低，在萃取過(guò)程中，可以近似認(rèn)為萃取相和萃余相的流量基本不變，所以可依全塔物料衡算方程及相平衡方程計(jì)算過(guò)程的溶劑用量 。 E(y0y1)=R(x0x1) 6 當(dāng)萃取劑用量不斷減少時(shí)，排除的萃取相中丙酮的濃度不斷升高，當(dāng)萃取相出口中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù) y0達(dá)到與原料液中丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù) x0呈平衡質(zhì)量分?jǐn)?shù) y0＊ 時(shí)，萃取劑用量最小，故將上式中的 y0用 y0＊ 代替。由于萃取劑循環(huán)利用，三氯乙烷中丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ％，則可得過(guò)程的最小溶劑比為 01*m i n 010 . 0 7 9 0 . 0 0 5 0 . 6 3 3 51 . 4 9 7 6xxER y y? ??? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??? 取實(shí)際溶劑比為最小溶劑比的 ，則實(shí)際溶劑比為 m i n1 . 2 1 . 2 0 . 6 3 3 5 0 . 7 6 0 2EERR??? ? ? ????? 于是的萃取劑用量為 21000 ? ? ? ?
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