化工原理课程设计

1,化工原理课程设计,精馏塔(板式塔)设计程序精馏塔设计说明书编制,2,流程示意图课程设计讲解，发设计任务；明确设计任务，拟定设计步骤；设计计算；写设计说明书；交说明书。,3,说明设计理由：培养学生综合运用所学知识，特别是本门课程的有关知识解决化工实际问题的能力，使学生学到进行化工设计的基本步骤和方法，得到一次进行化工设计的初步训练，为今后从事设计工作打下基础。,4,任务书,化工原理课程设计任务书一.设计题目分离苯甲苯混合液的浮阀精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理苯甲苯混合液吨（年开工300天）原料：苯含量为（质量百分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶苯不低于，塔底苯含量不高于10%。建厂地区：沈阳三、设计要求a）制一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：1.前言2.流程确定和说明3.生产条件确定和说明4.精馏塔的设计计算5.主要附属设备及附件的选型计算6.设计结果列表7.设计结果的自我总结与评价8.注明参考和使用的设计资料b）编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点工艺流程图。,5,6,目录,前言流程确定和说明精馏塔设计计算附属设备及主要附件的选型计算,7,流程确定和说明加料方式:高位槽，加料泵进料状态:五种进料状态冷凝方式:全凝器，分凝器回流方式：自然回流，强制回流加热方式：再沸器间接加热方式，直接加热方式。,8,精馏塔设计计算,一操作条件与基础数据1操作压力选择:塔顶常压2汽液平衡关系及平衡数据注：理想系统列出计算公式和Antoine常数；非理想系统列出平衡的x，y数据，画出txy图。计算出塔顶、进料和塔底温度tD、tF、tW；计算出平均相对挥发度,9,1物料衡算(1)物流示意图(2)物料衡算(3)物料衡算表2热量衡算(步骤同上),二精馏塔工艺计算,10,2020/6/12,10,F=D+WFxF=DxD+WxW要求单位一致,kg/horkmol/h采用质量、摩尔两种单位都有,Bottoms,Q7,Q1,Feed,Distillate,1物料衡算,11,3、回流比确定计算出最小回流比，扩大一定倍数得出操作回流比；,2020/6/12,11,最小回流比Rmin计算,相平衡数据1)可以查相关参考书2）对于理想体系可采用相对挥发度,全塔：,12,最小回流比Rmin计算,根据平衡关系和q求得Rmin,13,4求理论塔板数N,逐板计算法通过Excel计算可以省很多计算时间注意：理论板上精确到小数点后一位进料前后方程的过渡,14,图解法计算,设R=1.5Rmin求算理论塔板数N平衡线方程精馏段操作线方程提馏段操作线方程q线,15,简捷计算法吉利兰图计算出最小回流比，扩大一定倍数得出操作回流比；,（R+1）D,RD,（R+1）D,D,xD,RD,16,求ET及实际板数NT,总板效率ETOConnell公式注：相对挥发度为全塔平均温度下的相对挥发度粘度为进料温度下进料组成的摩尔平均粘度f为系数，根据塔板种类而定，如筛板为1.1、泡罩为1、浮阀为1.2,17,实际板数NTNT=N/ET求出全塔总实际板数进料口位置,18,三精馏塔主要尺寸的设计计算(一)塔和塔板设计的主要依据和条件1塔顶条件下的流量及物性参数2塔底条件下的流量及物性参数3进料条件下的流量及物性参数4精馏段的流量及物性参数5提馏段的流量及物性参数,19,19,四精馏塔设备计算,选择塔型和板型塔板结构设计塔板流体力学计算塔板负荷性能图,20,21,21,4.1选择塔型和板型,塔型(填料塔、板式塔）,Liquidin,Vaporin,Vaporout,Liquidout,1,2,N1,N,TrayedTower,Liquidin,Vaporin,Vaporout,Liquidout,PackedColumn,22,22,选择板型,板型泡罩塔筛板塔浮阀塔穿流塔板,23,4.2塔板结构设计,流动型式单流型双流型多流型回流型其它流型,24,4.3塔板流体力学计算,塔板结构参数,how堰上液层高度hw堰高HT板间距ho底缝Wc边缘区Ws安定区lw堰长Wd堰宽AT全塔面积Af降液管面积Aa开孔区面积,25,25,塔径计算降液管结构型式选取堰及降液管设计孔布置干板压降塔板稳定性塔板压降液泛情况雾沫夹带负荷性能图,26,4.3.1塔径计算,基本数据：气液组成、体积流量、密度，液体表面张力预估板间距HT预算塔径塔板参数设计水力学性能计算,27,注：1、具体计算过程可参考设计资料2、塔径D要圆整,28,4.3.2初步设计塔板结构参数,降液管道截面积Ad塔径截面积An塔板工作面积Aa孔总面积A0孔径d0板厚tp堰高hw,29,4.3.3堰及降液管设计,堰的确定堰上清液层高度how的计算板上液面落差板上清液层高度hL的计算ho设计,30,4.4负荷性能图,漏液线液体流量下限线液体流量上限线液泛线雾沫夹带上限线注：上操作弹性1.5下操作弹性1.5,31,3、附属设备及主要附件的选型计算一、冷凝器二、再沸器三、接管及除袜器四、裙座、人孔与封头,32,五、精馏塔的高度,前面的计算得到实际板数和实际进料位置，以及板间距HT。开人孔500600，每10块塔板开一个人孔，开人孔处板间距HT取0.70.9m进料板HT0.70.9m第一块塔板到塔顶的距离0.51.0m最后一块塔板到塔底的距离1.01.5m裙座高度的设计直接蒸汽加热23m间接蒸汽加热35m求得全塔高度和进料板位置高度。,33,六设计结果的自我总结与评价1、精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表2、设计结果的自我总结与评价,34,参考文献1化工原理课程设计王国胜大连理工大学出版社2005年1月2金属设备化工设备设计手册编写组上海上海人民出版社1995年3月3浮阀塔北京化工研究院“板式塔”专题组北京燃烧化学工业出版社1972年12月4塔设备设计化工设备设计全书编辑委员会上海上海科学技术出版社1988年11月5化工工艺设计手册（上册）国家医药管理局上海医药设计院北京化学工业出版社1996年1月6化工工艺设计手册（下册）国家医药管理局上海医药设计院北京化学工业出版社1996年1月7化学工程手册（1）化学工