化工单元设备设计

1、化工单元设备设计 化学与化工学院 化工原理课程组 2017年1月3日,化工单元设备设计课程安排,2021/2/20,筛板式精馏塔设计,第一部分：化工单元设备设计任务书 第二部分：设计方法,化工单元设备设计,第一部分：化工单元设备设计任务书,一. 设计题目：苯甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计,二. 原始数据 年处理量：25000 30000 35000 40000 45000 50000吨 料液初温：35 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率） 塔顶产品浓度：98% 98.5%（苯质量分率） 塔底釜液含甲苯量不低于 98%(以质量计) 每年实际生产天数：330天（一年中有

2、一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压） 冷却水温度：30 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址,三. 设计任务 完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书,四. 设计内容 1.工艺设计 （1）选择工艺流程和工艺条件 a加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 （2）精馏工艺计算： a.物料衡算确定各物料流量和组成。 b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经费和设备投资费综合核算最经

3、济原则，确定适宜回流比。 c.精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比通过逐板计算得到全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔板数，确定加料板位置,2. 精馏塔设备设计 (1)选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。 (2)塔板结构设计和流体力学计算 (3)绘制塔板负荷性能图 画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。 (4)有关具体机械结构和塔体附件的选定 *接管规格： 根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准管道。 *全塔高度： 包括上、下封头，裙座高度,3.附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型 加料泵以

4、每天工作3小时计（每班打1小时）。 大致估计一下加料管路上的管件和阀门。 (2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型 对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。 (4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器 进行选型设计,4.编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来历。 设计说明书应附有带

5、控制点工艺流程图，塔板结构简图和计算机程序框图和原程序。 5.注意事项: 写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源; 每项设计结束后,列出计算结果明细表; 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交,第二部分：筛板式精馏塔设计方法,一. 工艺计算 二. 设备计算 三. 辅助设备计算 四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图,主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数和实际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应使用不同的

6、流量单位。 1.全塔物料衡算： F=D+W FxF=DxD+WxW 塔顶产品易挥发组分回收率为： = DxD/FxF 式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液组成的摩尔分率,一工艺计算,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,二设备计算,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/2

7、0,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,塔板的负荷性能图 在确定了塔板的工艺尺寸，又按前述各款进行了流体力学验算之后，便可确认所设计的塔板能在任务规定的气液负荷下正常操作。此时，有必要进一步揭示该塔板的操作性能，即求出维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动范围。这个范围通常以塔板负荷性能图的形式表示,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2/20,2021/2

8、/20,2021/2/20,四. 塔体结构,2021/2/20,一般应包括如下内容,1) 设备示意图：大致按设备外形比例画出，标明设备的主要管口，适当考虑设备合理的相对位置； (2)设备流程号： (3)物料及动力：(水、汽、真空、压缩机、冷冻盐水等)管线及流向箭头； (4)管线上的主要阀门、设备及管道的必要附件：如冷凝水排 除器、管道过滤器、阻火器等； (5)必要的计量控制仪表：如流量计F、液位计L、压强表真空 表P及其它测量仪表等； (6)简要的文字注释：如冷却水、加热蒸汽来源、热水及半成 品去向等,五. 工艺流程图、设备图和图纸说明,主体设备工艺条件图,主体设备是指在每个单元操作中处于核心

9、地位的关键设备,主体设备工艺条件图是将设备结构设计和工艺尺寸计算结果表示出来的总图,1)设备图形 指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等。 (2)技术特性 指装置的用途、生产能力、最大允许压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性等。 (3)设备组成一览表,主体设备工艺条件图包括的内容,绘图注意事项,1.图幅,2.图例与图签,图例是将物料流程图中画出的有关管线、阀门、设备附件、计量控制仪表等图形用文字予以说明。 图签是图名、设计单位、设计人员签名（职责）的一份表格，其位置在流程图右下角。边框线及不同内容分隔线均为粗实线，其余为细实线,注意:以上设计全过程统称为设备的工艺设计。

10、完整的设备设计，应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图。这一环节在化工设备机械课程设计训练，在设计部门则属于机械设计专业组的职责,3.图线基本要求,设计说明书,一、内容和装订要求 1、封面，单面打印； 2、设计任务书； 3、摘要，单面手写； 4、目录，双面手写； 5、正文（根据实际情况编排章、节序号及标题），双面手写； （1）绪论/引言； （2）设计方案简介； （3）工艺设计计算 （4）主要设备的结构设计与机械设计； （5）辅助设备设计选型； （6）带控制点的工艺流程图； （7）设计结果一览表； （8）主要符号说明； （9）参考文献； （10）附录。 6、结束语，双面手写； 7、主要设备的工艺条件图（手画），A3规格标准图纸，横版装订； 8、封底，白纸,二 格式要求 1、除图纸外，统一采用A4纸张手写，左侧装订。页边距上、下边距2厘米