化工原理课程设计动员会.ppt

2011级生物工程专业化工原理课程设计动员会 一设计题目 苯 甲苯连续精馏流程的工艺设计 二设计条件 1 原料 苯 甲苯混合液 苯含量25 质量分率 其余为甲苯 2 分离要求 塔顶产品中苯含量学号以1结尾的为94 往后每学号依次增加0 2 塔底甲苯中苯含量不高于2 5 3 生产能力 学号是1 10 每小时处理原料液12t 学号尾是11 20 每小时处理原料液16t 学号尾是21 30 每小时处理原料液20t 4 操作条件 精馏塔顶压强 4kPa 表压 单板压降 0 7kPa 进料热状态 泡点进料 加热蒸气 0 6MPa 绝压 饱和蒸气 回流比 自选5 塔设备类型 筛板塔6 厂址 湘潭地区 年平均气温为17 4 三设计内容 1 设计方案的确定及工艺流程叙述2 物料衡算与热量衡算3 塔设备的主要工艺尺寸的设计计算 塔高 含裙座 及塔径 塔板结构尺寸 塔板流体力学验算 塔板的负荷性能图 用毫米坐标纸绘制 4 辅助设备的工艺设计计算与选型 换热器 贮槽 泵 5 工艺管道的设计计算与选择6 编制设计说明书7 绘制设计图纸 四设计计算的相关问题 按8000小时进行设计计算 一 年生产时间 二 公用工程条件 加热蒸汽等级 0 6MPa 绝压 饱和蒸汽循环冷却水 30 5 的温差 即 30 进 35 出 深井水 18 10 12 的温差 出口温度最高不超过42 建议 在本设计中全凝器采用深井水 成品冷却采用循环水 四设计计算的相关问题 塔高Z 裙座Z1 塔釜Z2 有效段Z3 塔顶Z41 裙座的高度Z1确定因素 再沸器形式及尺寸 接管高度和出入孔位置 釜液是否依靠位差排至其它设备 安装与检修 避免塔底泵产生气蚀 等 一般在1 5 2m左右 三 塔高的计算 四设计计算的相关问题 2 塔釜的高度Z2 釜液高度 Z取釜液在釜内的停留时间 20min 最下一层塔板的液相流量为Lm3 h 釜液高度为 Z 则由 釜液上方气液分离器空间高度根据防雾沫夹带 最低要求净空高度为800mm 本设计可取1200 1500mm 塔底封头高度一般采用标准椭圆形封头 查标准封头尺寸得到 Z2 四设计计算的相关问题 3 塔的有效段高度Z3Z3 N精 1 HT精 N提HT提另外要增加 人孔所在板的板间距增加值对于分块式塔板而言 为了塔板安装方便 一般8 10块塔板设置一人孔 对于易结焦 结垢的物系 4 6块塔板设置一人孔 进料所在板的板间距增加值设计时可按 人孔所在板的板间距取600mm进料所在板的板间距取700mm 四设计计算的相关问题 4 塔顶的高度Z4 第一层塔板上方气液分离器空间高度同样 根据防雾沫夹带 最低要求净空高度为800mm 本设计可取1400 1500mm左右 考虑安装除沫器的高度 一般而言 该高度应为板间距的1 5 2 0倍 塔顶封头高度一般采用标准椭圆形封头 查标准封头尺寸得到 Z4 塔高Z 裙座Z1 塔釜Z2 有效段Z3 塔顶Z4 四设计计算的相关问题 四 塔径 原则上 要根据精馏段数据和提馏段数据分别计算精馏段和提馏段的塔径 因本设计两段的塔径相差不大 为简化计算过程 可采用等径塔 计算时注意 因提馏段气相流量较大 故以提馏段数据确定全塔塔径较为安全可靠 将计算值与设计规范值比较进行圆整 得到设计塔径 四设计计算的相关问题 五 辅助设备的设计 由两流体的定性温度tm Tm计算温差 t 然后根据 t确定列管换热器的类型 t 50 采用固定管板式 t 50 采用浮头式 计算热负荷 确定冷剂或热剂量 初步估算K值 根据热负荷计算换热面积 对于再沸器而言 按Q KS t进行计算时 其中的 t就是 加热蒸汽的温度与塔底温度之差 根据换热面积查相应系列标准 选择换热器 换热设备 1 四设计计算的相关问题 原料贮槽及产品贮槽容量按储存7天的量进行设计 同时考虑装填系数 产品中间贮槽容量按储存8小时的量进行设计 同时考虑装填系数 回流罐容量按冷凝液在回流罐中停留10min 罐的装填系数取0 7 进行设计 贮槽 2 注意 上述贮槽类容器的设计 都要严格注意高径比 四设计计算的相关问题 式中 Z为两截面处位头差 p g为两截面处静压头差 u2 2g为两截面处动压头差 hf1为直管阻力 hf2为管件 阀门局部阻力 hf3为流体流经设备的阻力 根据物性 扬程及需要流量 初步选泵 3 泵 初步计算泵扬程H根据贮槽内液面与输送到的设备进口处的管截面建立机械能衡算式 注意 当厂址确定及平面 立面布置完成后 还应按管线走向及长度进一步核定 对初选泵的参数进一步核算 四设计计算的相关问题 4 辅助设备汇总表 辅助设备汇总表 四设计计算的相关问题 六 管道的设计计算与选择 按右式计算管径 式中 体积流量V m3 h 流体流速u m s 流速参考取值 原料液管流速0 5m s回流液管流速0 3m s釜液出口管0 5m s塔顶出口蒸汽管15m s加热蒸汽管15m s 蒸汽冷凝水管0 2m s水管1 5m s 按计算值及被输送物料的物性选择合适的管道 核算设计的实际流速 四设计计算的相关问题 管道设计结果汇总 管道设计汇总表 五设计图纸 1 工艺控制流程图A1图纸横幅绘制2 塔板布置图A2图纸横幅绘制或A4图幅竖幅绘制3 精馏塔的工艺条件图A1图纸竖幅绘制 六图纸绘制的基本知识 一 图纸幅面 GB T14689 2008 六图纸绘制的基本知识 二 图框格式 GB T14689 2008 不留装订边图框格式 六图纸绘制的基本知识 留有装订边图框格式 六图纸绘制的基本知识 60mm 45mm 15mm 15mm 25mm 20mm 共张 第张 比例 年 审核 校核 图号 制图 设计阶段 设计 设计项目 图名 日期 签字 职责 化工原理课程设计 湖南科技大学化学化工学院 180mm 细实线 粗实线 字号 7号字 字号 5号字 注意 标题栏中各部分字号的大小 除标明的外 其余均为3号字 三 标题栏的格式及相关要求 七工艺流程图的绘制要求 一 工艺控制流程图的线型与线宽 图线宽度分以下三种 粗线0 6 0 9mm 中粗线0 3 0 5mm 细线0 15 0 25mm 具体使用宽度需视图样复杂程度在相应规定范围内选择 工艺控制流程图中设备轮廓线采用0 25mm 具体用法见下表 3 化工工艺图纸的作用 第一章化工工艺制图概述 教材第七章 表化工工艺图纸的图线用法及宽度 HG T20519 2009 二 工艺控制流程图中阀门 主要管件的绘制 圆黑点直径2mm 圆直径4mm 标准规定 2 3mm 建议使用 说明 a 阀门绘制尺寸 长6mm宽3mm 或长4mm宽2mm b 在流程图上 所有阀门的大小应一致 c 水平绘制不同高度的阀门 尽可能排列在同一垂直线上 d 垂直绘制不同位置的阀门 尽可能排列在同一水平线上 e 阀门在图上表示的高低位置 应大致符合实际高度 七工艺流程图的绘制要求 三 工艺控制流程图中流程线的绘制规定 流程线一般画成水平线和垂直线 转弯一律画成直角 即横平竖直 流程线发生交错时 同一物料按 先不断后断 的原则断开其中一根 不同物料的流程线交错 主物料线不断 辅物料线断 即 主不断辅断 在两设备之间的流程线上 至少应有一个流向箭头 七工艺流程图的绘制要求 四 工艺控制流程图中设备位号的编制与标注 七工艺流程图的绘制要求 说明 设备分类代号 T 塔 主项代号 15 工段分区序号 两位数字 注 我们设计时可取一位数 设备序号 08 由两位数字表示 一般按工艺流程顺序编号 相同设备尾号 A 对于数量不止一台的相同设备 按排列顺序依次以大写英文字母A B C 作为每台设备的尾号 用以区别同一位号 位号编制 下一张 设备分类代号 返回 七工艺流程图的绘制要求 在工艺流程图中 一般要在两个地方标注设备位号 第一是标注在设备的正上方 或正下方 要求水平排列整齐 若在垂直方向排列设备较多时 它们的位号和名称也可由上而下按序标注 第二是标注在设备内或其近旁 但此处只注位号和位号线 不注设备名称 位号标注 工艺控制流程图示例 返回 比例 通常选用2或5的倍数 1 2 1 5 1 10 1 20等 特殊情况可选3的倍数 本课程设计可采用1 20图线 参见 机械制图图样画法图线 GB T4457 4 2002 推荐 粗线0 5mm 细线0 25mm 或粗线0 7mm 细线0 35mm 具体视图样复杂程度而定 具体见下表 八塔设备条件图的绘制要求 表化工设备图样图线的规定 八塔设备条件图的绘制要求 塔设备条件图示例 当多孔板的孔径相同且按一定的角度规则排列时 用细实线按一定的角度交错来表示孔的中心位置 用粗实线表示钻孔的范围 同时画出几个孔并注明孔数和孔径 九塔板布置图的绘制规定 1 如采用CAD绘制的图纸 要求全部打印2 设计说明书要求用Word录入 并打印装订成册3 图纸装订在说明书之后4 设计说明书的封面采用下发的模板 十对提交的设计文件的要求 十一主要参考文献 1 李国庭 化工设计概论 北京 化学工业出版社 20082 匡国柱 化工单元过程及设备课程设计 化学工业出版社 20013 上海医药工业设计研究院