【正文】 化工原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 空氣中丙酮的回收工藝操作 學(xué) 院： 化學(xué) 化工 學(xué)院 班 級(jí)： 化工 0902 姓名（學(xué)號(hào)）： 侯祥祥 3091303039 朱曉燕 3091303036 熊甜甜 3091303035 周利芬 3091303033 指導(dǎo)教師： 吳才玉 2021 年 01 月 化工原理課程設(shè)計(jì) 1 目錄 一、前言 ...............................................(3) 二、設(shè)計(jì) 內(nèi)容 ...........................................(5) （一）設(shè)計(jì)對(duì)象 .....................................(5) （二） 工藝路線設(shè)計(jì) .................................(5) ......................................(5) ....................................(8) ......................................(9) （三） 工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................(10) .......................................(10) .......................................(12) （四） 設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................(21) ......................................(21) ..........................................(21) ......................................(21) （五） 設(shè)備示意圖 ...................................(23) 三 、總結(jié)體會(huì) ...........................................(24) 四 、參考文獻(xiàn) ...........................................(29) 五、附錄 ...............................................(31) 江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 2 化工原理課程設(shè)計(jì) 3 前言 化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。 在化工生產(chǎn)中，常常需要進(jìn)行混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的，吸收和精餾兩個(gè)單元操作為此提供了重要措施。氣體吸收過(guò)程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用氣體混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。精餾是常用的液體混合物的分離操作，它利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝，從而達(dá)到輕重組分分離的目的。 塔設(shè)備是一種重要的單元操作設(shè)備，其作用實(shí)現(xiàn)氣 — 液相或液 — 液相之間的充分接觸，從而達(dá)到相際間進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的過(guò)程。它廣泛用于 吸收、精餾、萃取等單元操作，隨著石油、化工的迅速發(fā)展，塔設(shè)備的合理造型設(shè)計(jì)將越來(lái)越受到關(guān)注和重視。 塔設(shè)備一般分為 連續(xù)接觸式 和 階躍接觸式 兩大類。前者的代表是 填料 塔，后者的代表則為 板式 塔 。在本次課程設(shè)計(jì)中，吸收操作采用的是填料塔，而精餾操作采用的則為板式塔。 填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。過(guò)去，填料塔多推薦用于 ～ 以下的塔徑。近年來(lái)，隨著高效新型填料和其他高性能塔內(nèi)件的開(kāi)發(fā)，以及人們對(duì)填料流體力學(xué)、放大效應(yīng)及傳 質(zhì)機(jī)理的深入研究，使填料塔技術(shù)得到了迅速發(fā)展。 篩板塔是 1932 年提出的，當(dāng)時(shí)主要用于釀造，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，氣體壓降小，板上液面落差較小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。但設(shè)計(jì)良好的篩板塔仍江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 4 具有足夠的操作彈性，對(duì)易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故近年我國(guó)對(duì)篩板的應(yīng)用日益增多，所以在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)該種塔型。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的 吸收塔和 精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外 還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟(jì)合理，冷卻水進(jìn)出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響，因此設(shè)計(jì)是否合理的利用熱能R等直接關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是 工藝路線的設(shè)計(jì)、過(guò)程的物料衡算、工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等 。 化工原理課程設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)內(nèi)容 【設(shè)計(jì)對(duì)象】 空氣中丙酮的回收 ： 8000m3/h ： 10%（ m3/m3) ： 98%（ kg/kg） ： 93% ：水（丙酮含量為 2%） 6. 逆流操作 7. 操作壓力為常壓 8. 使用微分接觸式的吸收設(shè)備 【工藝路線設(shè)計(jì)】 丙酮是重要的有機(jī)合成原料，用于生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂，聚碳酸酯，有機(jī)玻璃，醫(yī)藥，農(nóng)藥等。亦是良好溶劑，用于涂料、黏結(jié)劑、鋼瓶乙炔等。也用作稀釋劑，清洗劑，萃取劑 ， 還是制造醋酐、雙丙酮醇、氯仿、碘仿、環(huán)氧樹(shù)脂、聚異戊二烯橡膠等的重要原料。在無(wú)煙火藥、賽璐珞、醋酸纖維、噴漆等工業(yè)中用作溶劑 ，以及 在油脂等工業(yè)中用作提取劑 。 丙酮回收單元是很多用丙酮作為溶劑進(jìn)行化工生產(chǎn)企業(yè)中的一個(gè)重要單元 ，丙酮回收的方法有多種，如水吸收 精餾、水吸收 解吸、 活性炭吸附 蒸汽解 吸精餾 、深度冷卻等等。目前，工業(yè)上主要采用水吸收 精餾或 活性炭吸附 蒸汽解 吸 精餾 兩種操作路線對(duì)空氣中的丙酮進(jìn)行回收?；钚蕴课椒ㄊ抢没钚蕴康奈阶饔?，對(duì) 江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 6 丙酮進(jìn)行回收。 活性炭產(chǎn)品主要指標(biāo)有孔徑及其分布、容積率、強(qiáng)度和灰分等，這些 是選用活性炭依據(jù) 。 吸附小分子量丙酮時(shí)，選擇平均孔徑小的高比表面積活性炭 。 丙酮回收用活性炭微結(jié)構(gòu)最佳指標(biāo)：孔徑主要集中在 1 納米左右，微孔容積在 毫升 /克。 水吸收丙酮是物理吸收，其 利用丙酮 空氣混合物中各組分在水中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)丙酮的分離。 就丙酮的回收而言， 活性炭吸附 蒸汽解析 精餾丙酮回收工藝能耗較高 ,工藝安全性和穩(wěn)定性較差 。而水吸收 精餾丙酮回收工藝能耗較低 ,工藝安全性和穩(wěn)定性較好 ,是當(dāng)前最好的替代工藝。 此外，水吸收法還有諸多優(yōu)點(diǎn) 。首先，丙酮空氣混合氣中，水對(duì)丙酮的 溶解度大 , 而對(duì)其他組分則溶解度 很小 或基本不溶 。這樣， 單位量的 水 能夠溶解較多的 丙酮 ,在一定的處理量和分離要求下 水 的用量小 ,可以有效地減少 水的 循環(huán)量。 其次， 在操作條件下 ，水 具有較低的 蒸氣壓 ,在 吸收過(guò)程中 ， 吸收劑 水 的損失 可以忽略 ,提高 了 吸收過(guò)程的 效率 。 同時(shí)，水吸收法的能耗較低，采用水作為吸收劑進(jìn)行吸收比用活性炭進(jìn)行吸附要經(jīng)濟(jì)的多。 綜上所述，在本次課程設(shè)計(jì)中，選用水吸收 精餾的工藝路線來(lái)回收空氣