用无水乙醚从醋酸水溶液中萃取醋酸装置设计课程设计

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1、 1 食品工程原理食品工程原理 课程设计课程设计 题目 用无水乙醚从醋酸水溶液中萃取醋酸装置设计 姓名 学号 专业班级 食品科学与工程 1101 班 指导教师 设计时间 2012 年 12 月 24 日 2 目目 录录 一 设计任务书 3 二 设计方案简介 3 三 萃取塔的工艺设计 4 四 设计结果一览表 12 五 结构设计说明 12 六 符号说明 14 七 设计的心得与体会14 八 参考文献 15 3 一、设计任务简介一、设计任务简介 用无水乙醚以萃取过程从醋酸水溶液中萃取醋酸。水溶液中含醋酸 30（质量分数） ， 处理量为 4000kg/h。由于萃取剂循环使用，无水乙醚溶液为分散相，要求最

2、后的萃余相中 醋酸的组成低于 2 2、设计任务及操作条件 、设计任务： 处理量：4000kg/h 原料组成：30（质量分数） 分离要求：萃余相中醋酸质量分数低于 2 、 操作条件 操作温度：25 操作压力：常压 、 设备型式 ：转盘萃取塔 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； 对设计过程的评述和有关问题的讨论 二、概述与设计方案简介二、概述与设计方案简介 1、概述 萃取的基本原理是：向待分离溶液（料液）中加入与之不相互溶解（至多是部分互溶） 的萃取剂，

3、形成共存的两个液相。利用原溶剂与萃取剂对各组分的溶解度（包括经化学反应 后的溶解）的差别，使它们不等同地分配在两液相中，然后通过两液相的分离，实现组分间 的分离。 最基本的操作有是单级萃取。 单级萃取对给定组分所能达到的萃取率 （被萃组分在萃取 4 液中的量与原料液中的初始量的比值）较低，往往不能满足工艺要求，为了提高萃取率，可 以采用多种方法：多级错流萃取 多级逆流萃取 连续逆流萃取 2、设计方案简介 现以无水乙醚从水溶液中萃取醋酸。含 30%（质量）醋酸的溶液以 4000kg/h 的流量由塔 顶进入。无水乙醚以 4710.8kg/h 的流量由塔底进入。大约 90%的醋酸被萃取，也就是说出

4、口水溶液中醋酸的浓度为 2%（质量分数） 。 3、本设计按照萃取的基本操作的和分离效果，选用多级逆流萃取的操作进行萃取。 多级逆流萃取的料液与萃取剂分别从（或）的两端加入，在级间作逆向流动，最后成为 萃余液和萃取液,各自从另一端离去，料液和萃取剂各自经过多次萃取，因而萃取率较高， 萃取液中被萃组分的浓度也较高，这是工业萃取常用的流程。 以下是多级逆流萃取的流程图示： 图 1. 多级逆流萃取的流程图 于是醋酸水进料混合物 0 L进入塔顶，乙醚溶剂萃取相物流 1 S由塔顶离开。在塔底，乙醚 纯溶液做为萃取剂从塔底进入 1N S ，而萃余的水相物流 N L离开。 三、萃取剂的选择三、萃取剂的选择 萃

5、取剂的选择直接关系到萃取的投资费和操作费的大小，影响萃取生产过程的经济性。 因此，为保证萃取剂具有较大的处理能力和较高的传质的效率，以降低过程的成本，通常溶 剂的选择应考虑以下几点： （1） 萃取剂的物性：密度、粘度、界面张力、两相密度差、分配系数 （2） 萃取剂的选择性 （3） 萃取剂 S 与稀释 B 的互溶度 （4） 萃取剂回收的难易与经济性 综合考虑以上几点初步选择无水乙醚作为萃取剂 （1）查参考文献资料,查得已知 25常压时，连续相密度c=996kg/m 3 , 流动相粘度 c0.89510 -3pas,分散相的密度为 d=714kg/m 3,其粘度为 d=0.2410 -3pas；界面 张力=0.028N/m DC=0.9610 _9 m2/s, D D =2.0910 _9 m2/s 分配系数 m=y x =1.15 5 从以上物性数据可以看出： 粘度 d=0.2410 -3pas 较小有利于扩散，分散时消耗的能量较小。 密度差 282kg/m 3 较大有利于两相的澄清及分离，有利于提高设备生产能力 界面张力 =0.028N/m 大小适中兼顾分散与分离 （2）常温下，醋酸水无水乙醚系统的平衡数据如下： 溶解度曲线数据溶解度曲线数据 单位单位:%:% 乙醚层 水层 乙醚