化工原理课程设计.ppt

1 化工原理课程设计 化学工程与工艺专业 2 第一部分概述第二部分板式精馏塔工艺设计1 流程确定与塔的物料衡算 塔板数的确定2 塔的工艺条件及物性数据计算3 气液负荷计算4 塔和塔板主要工艺尺寸计算5 筛板流体力学验算6 塔板负荷性能图 3 4 化工原理课程设计 一 化工原理课程设计的目的 要求和内容 需要学生自己确定方案 选择流程 查取资料 进行过程和设备计算 择优选定较为理想的方案和合理的设计 课程设计是培养提高学生独立工作能力的有益实践 5 化工原理课程设计 熟悉查阅文献资料 搜集有关数据 正确选用公式 综合分析设计任务要求 确定化工工艺流程 进行设备选型 并提出保证过程正常 安全运行所需要的检测和计量参数 准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算 用精练的语言 简洁的文字 清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果 6 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 二 化工原理课程设计的内容 1 设计方案简介 2 主要设备的工艺设计计算 3 典型辅助设备的选型和计算 4 工艺流程简图 5 主体设备工艺条件图 7 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 化工原理课程设计需要准备的用具 8 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 课程设计的基本格式 除CAD和工程制图外一律使用A4打印纸 装订 化工原理课程设计说明书 报告 设计题目设计者 班级姓名日期指导教师 设计成绩 日期 1 首页 9 2 设计任务书 由指导教师提供 3 工艺流程说明4 工艺计算及主体设备设计5 辅助设备的计算及选型6 设计结果概要或设计一览表7 对本设计的评述8 附图 工艺流程简图 主体设备设计条件图等 9 主要符号说明10 参考文献 10 化工原理课程设计 参考资料 1 陈敏恒 从德滋 方图南等编 化工原理 上 下册 第二版 北京 化学工业出版社2 姚玉英等编 化工原理 上 下册 天津 天津大学出版社3 陈维主编 传递过程与单元操作 杭州 浙江大学出版社4 杨祖荣等编 化工原理 化学工业出版社5 化学工程手册 编委会编 化学工程手册 第二版 化学工业出版社 6 潘国昌 化工设备设计 清华大学出版社7 娄爱娟等编 化工设计 华东理工大学出版社8 涂伟萍等编 化工设备及过程设计 化学工业出版社9 大连理工大学化工原理教研室编 化工原理课程设计 大连理工大学出版社 11 课程设计期间安排和纪律 1 3周理论数据计算严格考勤 无特殊情况不得请假3 4周上机作图提交设计说明书 报告 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 12 第二部分板式精馏塔的设计 13 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 泡罩塔 浮阀塔 筛板塔 14 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 15 料液 XF 釜残液 XW 液相回流 汽相回流 精馏段 提馏段 再沸器 冷凝器 16 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 工业上对塔设备的主要要求 1 生产能力大 2 传质 传热效率高 3 气流的摩擦阻力小 4 操作稳定 适应性强 操作弹性大 5 结构简单 材料耗用量少 6 制造安装容易 操作维修方便 此外还要求不易堵塞 耐腐蚀等 17 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 板式精馏塔的设计 根据设计任务和工艺要求确定设计方案确定塔高 塔径等工艺尺寸确定塔板类型 设计塔板尺寸进行流体力学演算 绘制负荷性能图附属设备及管路的计算与改造 设计步骤 18 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 一 装置流程的确定 精馏塔 原料预热器 蒸馏釜 再沸器 冷凝器 釜液 产品冷却器 精馏装置 19 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 操作压强的选择 常压 非热敏物质减压 热敏物质加压 常压下呈气态的物料 20 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 进料热状况 什么是露点 什么是泡点 露点 即露点温度 是指在一定压力下 混合蒸气开始冷凝出现第一滴液滴时的温度 泡点 即泡点温度 是指在一定压力下 液体混合物被加热产生第一个气泡时的温度 21 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 0 1 高于露点过热蒸汽进料 露点下饱和蒸汽 气液混合物进料 低于泡点冷夜蒸汽进料 泡点下饱和液体 22 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热 设置再沸器 回流比的选择R 1 1 2 0 Rmin 23 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 例 苯和氯苯混合液经原料预热器加热至饱和蒸汽状态后送入精馏塔 塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后 一部分作为回流 其余为塔顶产品 经冷却器冷却后送至贮槽 24 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 二 物料衡算 1 料液及塔顶 塔底产品含苯摩尔分数 2 平均分子量 3 物料衡算总物料F D W易挥发组分FxF DxD WxW列表 25 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 1 q线方程 2 精馏段操作线方程 3 最小回流比和操作回流比 三 理论板数的求算 直角梯级图解法 26 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 xF xW xD e q x y图 27 t x y图 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 28 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 4 全塔效率 Drickamer和Bradford法 适用于液相黏度为0 07 1 14mPa s的烃类物质 由此可以求出实际塔板数 29 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 内插法 104 9 30 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 1 操作压强Pm 四 塔的工艺条件及物性数据计算 31 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 2 温度tm 32 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 3 平均分子质量Mm 塔顶MVDmMLDm 进料板MVFmMLFm 塔底MVWmMLWm 33 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 4 平均密度 m 塔顶 塔底 a为质量分率 塔顶 塔底 进料板 液相密度 34 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 气相密度 35 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 5 液体表面张力 m 查表使用内插法 计算可得 36 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 查表使用内插法 计算可得 6 液体黏度 Lm 塔的工艺条件及物性数据计算结果列表 37 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 V V q 1 F L L qF VS LS Lh 精馏段 V R 1 D L RD VS LSLh 提馏段 五 气液相负荷计算 38 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 1 塔径D 六 塔和塔板主要工艺尺寸计算 39 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 初选板间距 取板上液层高度 精馏段 史密斯关联图 可取安全系数为安全系数 0 6 0 8 塔径圆整 40 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 塔径如何圆整的说明 塔径在1米以下者 标准化先按100mm增值变化 塔径在1米以上者 按200mm增值变化 0 989m圆整后1 0m0 435m圆整后0 5m0 945m圆整后1 0m0 456m圆整后0 5m 1 989m圆整后2 0m1 435m圆整后1 6m1 654m圆整后1 8m1 023m圆整后1 2m 工业上 一般塔径在0 5m 3 0m 41 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 提馏段 史密斯关联图 可取安全系数为 安全系数0 6 0 8 塔径圆整 42 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 2 溢流装置 采用单溢流弓形降液管平形受液盘及平形溢流堰不设进口堰 43 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 44 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 45 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 溢流堰长 单溢流取 出口堰高 精馏段 提馏段 液流收缩系数计算图 46 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 降液管的宽度 降液管的面积 查弓形降液管的宽度与面积 47 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 降液管底隙高度h0 精馏段 提馏段 48 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 3 塔板布置 边缘区宽度 安定区宽度 开孔区面积 49 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 50 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 4 筛孔数与开孔率 精馏段 取筛空的孔径为 正三角形排列 一般碳钢的板厚为 取 筛孔数 开孔率 51 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 5 塔的精馏段有效高度Z 52 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 1 气体通过筛板压降相当的液柱高度hp hc干板压降相当的液柱高度hl气体穿过板上液层压降相当的液柱高度h 克服液体表面张力压降相当的液柱高度 六 筛板的流体力学验算 53 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 干板压降相当的液柱高度hc 查 干筛孔的流量系数 图 气体穿过板上液层压降相当的液柱高度hl 精馏段 提馏段 54 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 克服液体表面张力压降相当的液柱高度h 提馏段和精馏段公式一样 数据不一样 55 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 2 雾沫夹带量eV的验算 3 漏液的验算 提馏段和精馏段公式一样 数据不一样 56 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 4 液泛的验算 提馏段和精馏段公式一样 数据不一样 57 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 1 雾沫夹带线 2 液泛线 3 液相负荷上限线 4 漏液线 气相负荷下限线 5 液相负荷下限线 六 塔板负荷性能图 58 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 精馏段 1 雾沫夹带线 59 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 精馏段 2 液泛线 60 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 精馏段 3 液相负荷上限线 取液体在降液管中停留时间为4秒 61 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 精馏段 4 漏液线 气相负荷下限线 62 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 精馏段 5 液相负荷下限线 63 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 精馏段负荷性能图 64 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 提馏段 1 雾沫夹带线 65 化工原理课程设计 筛板精馏塔的设计 提馏段 2 液泛线