年处理80吨茯苓提取车间提取工段工艺设计(3)

内蒙古工业大学本科课程设计说明书

=74.074?1.5?25?1481.48?4.195?25

.99KJ/批 =158147查资料得t0?t2之间的平均温度下的定压比热容：由于提取液浓度很稀接近于水，则比热近似为水的比热为Cp3?4.174KJ/(kg??C)，

Cp4?Cp3?4.174KJ/(kg??C)。95?C下水蒸汽的汽化潜热r=2270.9KJ/kg

则按公式（3-3）计算Q4：

Q4?W1CP1(t2?t0)?W5Cp4(t2?t0)?W3Cp3(t2?t0)?W6r （3-3）=74.074?1.5?95?288.889?4.174?95?1192.59?4.174?95?370.37?2270.9

.646KJ/批 =1439079根据经验，茯苓提取工艺计算（Q5?Q6）一般为（Q4?Q5?Q6）的10%， 即 Q5?Q6?(Q4?Q5?Q6)?10% 0.1Q5?Q6??Q4?159897.738KJ/批

0.9由公式（3-1）得：

（3-4） Q2?Q4?Q5?Q6?Q1 =1439079.646?159897.738?158147.99?1583159.394KJ/批 =1583159.394KJ/批

3.1.2提取加热蒸汽用量W蒸的计算

提取加热用蒸汽在P?0.475Kpa汽化潜热r1?2119.3KJ/kg 按公式（3-5）计算加热蒸汽用量W蒸：

Q2?W蒸r （3-5）

W蒸?1583159.394?2119.3?747.02kg/批

3.1.3提取冷凝水用量Wc的计算

平均温度下t?45?25/2?35?C的定压比热容为4.174KJ/(kg??C) 则提取罐中药液沸腾蒸发回流所产生的热量等于冷凝水吸收的热量。

W6r?WcCP(t2?t2) （3-6）

由式（3-6）得冷凝水消耗量Wc?

370.37?2270.9?10075.147kg/批

4.174?(45?25)8

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3.2茯苓浓缩工段热量衡算

蒸发浓缩的依据是利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。

3.2.1进料比的计算

以1批为基准， 忽略操作过程物料损失，物料以平行方式进料。 设进料比为x，设第一效蒸发量为M1，第二效蒸发量为M2，则 M1M2?x，M1?M2?M

xMM，M2?推出：M1? 1?x1?xxFxL同理可推出第一效进料量F1?，浓缩液出量L1?；

1?x1?xFL第二效进料量F2?，浓缩液出量L2?

1?x1?x对第二效进行热量衡算（第2效加热蒸汽为第一效产生的量，过程中无热量补给）

Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6

由于本操作属于纯物理操作故Q3?0，设基准温度t0?0，物料进料温度

t1?25?c

由于浓缩真空度0.03~0.05Mpa，取P=0.04Mpa，物料出料温度t2?75?C。

由于提取液浓度很稀接近于水，0~25?C物料平均温度下的比热容近似于水的比热容C1?4.195KJ/(kg??C)

其中 Q1?F2C1(t1?t0) （3-7） 由于浓缩液浓度很稀接近于水0~75?C物料平均温度下的定压比热容近似于水的比热容C2?4.174KJ/(kg??C)，75?C时蒸汽的汽化热r2?2312.2KJ/kg

Q2?M1r2 （3-8） Q4?L2C2(t2?t0)?M2r2 （3-9） 根据经验 Q5?Q6?(Q4?Q5?Q6)?10% ( 3-10) 则 F2C (3-11) ?1?0.10.9）（?M1r2??L2C（?M2r2（1t1-t0）2t2-t0） 数据代入式（3-11）

1192.5911012.133x180.4581012.1331?4.195?25??2312.2?(?4.174?75??2312.2)?1?x1?x1?x1?x0.9 得： x=1.084

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第一效加料量F1?xF1.084?1192.591??620.33kg/批 1?x1?1.084 第二效加料量F2?F?F1?1192.591-620.33?572.261kg/批 xM1.084?1012.133??526.465kg/批 第一效蒸发量M1?1?x1?1.084 第二效蒸发量M2?M-M1?1012.133?526.465?485.668kg/批 xL1.084?180.458??93.866kg/批 第一效浓缩量L1?1?x1?1.084 第二效浓缩量L2?L-L1?180.458?93.866?86.592kg/批

3.2.2浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算

提取加热用蒸汽在P?0.475Kpa，饱和温度约150?C，汽化潜热r1?2119.3KJ/kg 第一效能量衡算式：Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6（Q3?0）

Q1?F1C1(t1?t0) （3-12）

Q4?L1C2(t2?t0)?M1r2 （3-13）

根据经验 Q5?Q6?(Q4?Q5?Q6)?10% ( 3-14) 带入数据计算出Q2?(93.866?4.174?75?526.465?2312.2)0.9?620.33?4.195?25

.696KJ/批 ?1320139 Q2?D蒸r1 （3-15）

蒸汽用量 D蒸?13201.63996211.39?66.291kg3/批

3.2.3浓缩冷凝水用量的计算

平均温度下t?45?25/2?35?C的定压比热容为4.174KJ/(kg??C) 则双效浓缩器中蒸出的水所产生的热量等于冷凝水吸收的热量。

M2r2?McCP(t2?t1) （3-16）

由式（3-16）得冷凝水消耗量：

Mc?485.668?2312.2?13451.863kg/批

4.174?(45?25)

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第4章 提取工艺设备设计

流程设计是核心，而设备选型极其工艺设计，则是工艺流程设计的主体，因为先进工艺流程能否实现，往往取决于与提供的设备是否相适应。因此，选择适当型号的设备，符合设计要求的设备，是完成生产任务、获得良好效益的重要前提。

4.1主要设备工艺计算

4.1.1提取罐的设计

以批为基准，提取罐是用来进行水提取的工艺设备，则其最大盛液量即为最大加水量为： N1?12?74.074?888.888kg

25?C下的水的密度?水?996.95kg/m3

3 V水?888.888/996.95?0.892m (4-1)

设药材体积约为0.1m3 ， V总?0.892?0.1?0.992m3 设提取罐的装填系数为0.7，则V?0.9920.7?1.417m3 查资料《化工工艺设计》，选择搅拌式提取罐（气缸快开式排渣口），公称容积2m3，实际容积2.5m3，加热面积4.2m2，加料口直径400mm，搅拌转速60rmin，排渣门直径800mm，外形尺寸（直径?高）：1300?3850mm,设备质量2050kg，配套电机4KW。

4.1.2提取液储罐的设计

提取液储罐容积：V提?1192.591?1.169m3

1020设提取液储罐的装填系数为0.7，则V?1.1690.7?1.67m3

查资料选择立式椭圆封头储罐，公称容积2m3，全容积2.09m3，DN=1200mm，H=1400mm,出口50mm，溢流口70mm，排气口50mm，进口50mm，备用口70mm，人孔450mm，液面计口25mm，放净口70mm。

4.1.3冷凝器的设计

茯苓提取在95?C进行，提取罐中药液沸腾蒸发回流采用列管式换热器进行冷凝。

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两换热介质逆流流向时，列管式换热器有效平均温差的计算：

?tm?(T1?t2)?(T2?t1) (4-2)

T1?t2lnT2?t1式中T1?T2?95?C，t1?25?C，t2?45?C，计算出

?tm?59.4?C

提取罐中药液沸腾蒸发回流时间设为3h，取K=2093.5KJ/(m2?h??C)

由热量守恒式：W6r?KS?tm （4-3）

S?370.37?2270.9?2.254m2 (4-4)

2093.5?59.4?3假设列管式换热器??25?2.5，l?2m，n为管子根数，由公式（4-5）

S?n?d0l (4-5)

计算出 n=14.35，取整15根

则列管式换热器换热管数为15根，单管程，DN=500mm，PN=0.6MPa

4.2管路工艺计算

主物料茯苓进料5min，出药渣5min，第一次进水30min，第二次进水20min，提取液出液40min，清洁设备及其他耗时20min。

4.2.1物料管径的计算

已知搅拌式提取罐主物料加料管直径为400mm，排渣口直径为800mm。 1.加水管径的计算 第一次加水质量流量

N1?12?74.074?888.888，水的流速取1m/s，

25?C时水的密度?水?996.95kg/m3

? N1?d12u?水 (4-6)

4则 d1?888.888?4?0.025m

3.14?1?30?60?996.95第二次加水质量流量N2?8?74.074?592.592kg 同理计算得出第二次加水所需的管径为：

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