1《食品工程原理》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班指导教师叶盛权设计时间2012年12月24日2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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153一、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，要求最后的萃余相中醋酸的组成低于2％2、设计任务及操作条件⑴、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％⑵、操作条件操作温度：25℃操作压力：常压⑶、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，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：①多级错流萃取②多级逆流萃取③连续逆流萃取42、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0L进入塔顶，乙醚溶剂萃取相物流1S由塔顶离开。在塔底，乙醚纯溶液做为萃取剂从塔底进入1NS，而萃余的水相物流NL离开。三、萃取剂的选择萃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/m3,流动相粘度c＝0.895×10-3pa·s,分散相的密度为d=714kg/m3,其粘度为d=0.24×10-3pa·s；界面张力σ=0.028N/mDC=0.96×10_9m2/s,DD=2.09×10_9m2/s分配系数m=yx=1.15从以上物性数据可以看出：粘度d=0.24×10-3pa·s较小有利于扩散，分散时消耗的能量较小。5密度差＝282kg/m3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σ=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：溶解度曲线数据单位:%乙醚层水层乙醚水醋酸乙醚水醋酸97.72.306.793.3092.63.63.86.988.05.187.35.07.37.284.08.880.37.212.58.078.213.871.510.418.19.572.118.461.315.123.611.965.023.147.7...
