目錄1、設計任務書及方案簡介2
1 題目2
2設計條件2
3萃取劑的選擇2
4流程選擇4
5溶劑用量確定4
二、萃取裝置的選擇5
三、萃取塔的工藝設計7
1、物性資料7
2、萃取塔直徑7
3、塔高計算9
4、計算結果彙總13
5、主要符號說明14
6、結構設計15
四、設計的心得與感想17
1、設計任務書
1. 題目
用三氯乙烷萃取水中丙酮的萃取裝置設計
2. 設計條件 ·
處理量： 3000kg/h
原料組成：7.0％（質量分數）
分離要求：萃餘相中丙酮質量分數低於0.5％
操作溫度：25℃
操作壓力：常壓
3. 萃取劑的選擇
萃取劑的選擇直接關係到萃取的投資費和操作費的大小，影響萃取生產過程的經濟性。因此，為保證萃取劑具有較大的處理能力和較高的傳質的效率，以降低過程的成本，通常溶劑的選擇應考慮以下幾點：
（1） 萃取劑的物性：粘度、介面張力、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**性
綜合考慮以上幾點初步選擇三氯乙烷作為萃取劑
（1）查參考文獻資料,查得已知2℃常壓時，連續相密度c=997kg/m3 , 流動相粘度c＝1.0×10-3pa·s,分散相的密度為d=1325kg/m3,其粘度為d＝0.86×10-3pa·s；介面張力σ=0.
028n/m dc=0.96×10_9 m2/s, dd =2.09×10_9 m2/s
從以上物性資料可以看出：
密度差 ＝328 kg/m3較大有利於兩相的澄清及分離，有利於提高裝置生產能力。
粘度 d＝0.86×10-3pa·s較小有利於擴散，分散時消耗所需的能量較小。
介面張力 σ=0.028n/m大小適中能兼顧分散與分離。
（2）查得丙酮－水－三氯乙烷的溶解度與聯結線資料如下：
溶解度資料
單位：％
聯結線資料
單位：%
依以上資料做溶解度曲線
由上述資料做得曲線可以看出水與三氯乙烷互溶很少，三氯乙烷基本不溶於水，這樣三氯乙烷在水中得溶解度很低，則萃余相帶走的溶劑就很低，溶劑的損失就少，溶劑**處理也隨之降低。上圖分配曲線近似為直線，分配係數較大，可見三氯乙烷對丙酮具有一定的選擇性。
從以上分析來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範圍內基本呈直線，通過作圖求得
在操作條件下，在所涉及的濃度範圍內丙酮在兩相間的平衡關係為
y=1.4976x-0.0005
式中 y--------丙酮在萃取相中的質量分數
x--------丙酮在萃餘相中的質量分數
4.流程選擇
考慮過程的經濟性，需要對萃取劑三氯乙烷進行**，迴圈使用，同時由於三氯乙烷基本不溶於水，故採用下圖所示的萃取過程原則流程圖。
原料液送入萃取塔，經過萃取後，萃取相含有大量的萃取劑c和溶質a組分，將該股物流送入精餾塔，經精餾過程脫除萃取劑c，使萃取劑c和溶質a組分得以分離，萃取劑返回萃取塔迴圈使用，精餾塔頂得到溶質a作為產品，萃取塔底得到的萃餘相中含有水和少量的溶質a，送入下一道工序進行處理。
5.溶劑用量確定
由於原料液中丙酮的濃度較低，在萃取過程中，可以近似認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算過程的溶劑用量。
e(y0-y1)=r(x0-x1)
當萃取劑用量不斷減少時，排除的萃取相中丙酮的濃度不斷公升高，當萃取相出口中丙酮的質量分數y0達到與原料液中丙酮質量分數x0呈平衡質量分數y0＊時，萃取劑用量最小，故將上式中的y0用y0＊代替。由於萃取劑迴圈利用，三氯乙烷中丙酮質量分數為0.1％，則可得過程的最小溶劑比為
取實際溶劑比為最小溶劑比的1.2，則實際溶劑比為
於是丙酮的萃取劑用量為
根據塔的物料衡算，可得該萃取塔得操作線方程為
利用操作線方程，可以求得萃取相出口溶質得質量分數為
根據分散相及連續相的選擇原則，這裡選擇萃取相為分散相，而萃余相（原料液）作為連續相。
二、 萃取裝置的選擇
萃取裝置應為萃取過程提供良好的傳質條件，使液－液兩相充分接觸，同時伴有高度的湍流流動，保證兩相之間能迅速有效地進行質量傳遞，同時，還應該能夠及時地分離。因為液－液兩相的密度差遠不及氣－液兩相的密度差大，且隨著兩相中溶質的提高，逐漸趨近臨界混溶點，導致兩相密度差迅速下降，使得液－液兩相流動得體積力隨之減少，湍流減慢，影響了萃取過程的分離效率和生產能力。影響萃取過程的因素較多，故針對某一體系，在一定條件下，選擇一合適的萃取裝置以滿足生產要求是十分必要的。
可以通過對通過能力、理論級數、物理性質、密度差、粘度、兩液相比等來選擇適宜裝置
對於選擇的物係有：
通過能力
物理性質
密度差 ＝328 （ kg/）
兩相粘度：
連續相粘度（pa·s）
分散相粘度（pa·s）
兩液相比
對於理論級數n根據下面分配曲線與操作線採取**法解得
n=12
根據上述一些內容查 「萃取器得選型」表2
選用轉盤萃取塔進行萃取
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