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化工原理课程设计说明书
前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。
节省能源，综合利用余热。
经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。
【精馏塔设计任务书】一设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力：10吨每小时（料液）年工作日：自定原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58℃进料状况：自定加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
《化工原理课程设计》指南(doc 8页)
《化工原理课程设计》指导书一、课程设计的目的与性质化工原理课程设计是化工原理课程的一个实践性、总结性和综合性的教学环节，是学生进一步学习、掌握化工原理课程的重要组成部分，也是培养学生综和运用课堂所学知识分析、解决实际问题所必不可少的教学过程。
现代工业要求相关工程技术人员不仅应是一名工艺师，还应当具备按工艺要求进行生产设备和生产线的选型配套及工程设计能力。
化工原理课程设计对学生进行初步的工程设计能力的培养和训练，为后续专业课程的学习及进一步培养学生的工程意识、实践意识和创新意识打下基础。
二、课程设计的基本要求(1)在设计过程中进一步掌握和正确运用所学基本理论和基本知识，了解工程设计的基本内容，掌握设计的程序和方法，培养发现问题、分析问题和解决问题的独立工作能力。
(2)在设计中要体现兼顾技术上的先进性、可行性和经济上的合理性，注意劳动条件和环境保护，树立正确的设计思想，培养严谨、求实和科学的工作作风。
(3)正确查阅文献资料和选用计算公式，准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。
(4)用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想和计算结果。
三、设计题目题目Ⅰ：在生产过程中需将3000kg/h的某种油（在90℃时，密度为825kg/m3；定压比容为2.22kJ/kg·℃；导热系数为0.140W/m·℃；粘度为0.000715Pa·s；污垢热阻为0.000172m2·℃/W）从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为35℃，出口温度为45℃。
设计一列管式换热器满足上述生产需要。
题目Ⅱ：在生产过程中需将5000kg/h的某种油（在90℃时，密度为825kg/m3；定压比容为2.22kJ/kg·℃；导热系数为0.140W/m·℃；粘度为0.000715Pa·s；污垢热阻为0.000172m2·℃/W）从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为35℃，出口温度为45℃。
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目录目录 (1)一、设计方案简介 (2)（一）管壳式换热器草图 (2)（二）流程简介 (2)1、概述 (3)2、流体流经管程或壳程的选择原则 (3)3、流体流速选择 (3)4、换热管规格和排列方式 (3)5、折流挡板 (4)6、壳体有圆缺型折流挡板时对流传热系数的计算 (4)7、材质的选择 (4)8、管程结构 (5)二、工艺计算 (5)（一）热量衡算 (5)（二）平均温度差 (6)（三）估算传热面积 (6)（四）面积核算 (6)（五）压力核算 (9)三、设计概要 (9)四、评述 (10)参考文献 (11)设计说明书一、设计方案简介（一）管壳式换热器草图A、管壳式（列管式）换热器工作示意图B、管壳式（列管式）换热器结构图（二）流程简介（工艺简介）1、概述列管式换热器又称管壳式换热器，在化工生产中被广泛使用。
它的结构简单、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高压高温和大型装置中使用更为普遍。
其中，列管式换热器又分为三类：固定管板式换热器、浮头式换热器和U型管式换热器。
2、流体流经管程或壳程的选择原则A、压力高的流体宜走管程，以避免制造较厚的壳体。
B、两流体温差较大时，对于固定管板式换热器，宜将对流传热系数大的流体走管程，以减小管壁和壳体的温差，减小热应力。
C、需要冷却的的流体宜选管程，便于散热，以减少冷却剂用量。
但温度很高的流体，其热能可以利用，宜选管程，以减少热损失。
D、粘度大或流量较小的流体宜走壳程，因有折流挡板的作用，在低Re 下（Re>100）即可达到湍流。
3、流体流速的选择流体在壳程或管程中的流速增大，不仅对流传热系数增大，也可减少杂质沉积或结垢，但流体阻力也相应增大。
故应选择适宜的流速，通常根据经验选取。
（详细数据见《化工原理第四版》王志魁、刘丽英、刘伟等，化学工业出版社（2010））4、换热管规格和排列方式对一定的传热面积而言，传热管径越小，换热器单位体积的传热面积越大。
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目录第1章设计方案简介 (3)1.1 概述 (3)1.1.1 列管式换热器 (3)1.2 方案设计和拟定 (5)1.2.1流体流经管程或壳程的选择原则 (5)1.2.2 流体流速的选择 (6)1.2.3 流动方式的选择 (7)1.2.4 加热剂、冷却剂的选用 (7)1.2.5 换热设备设计与选型的原则 (8)1.2.6 选择列管式换热器的类型 (8)1.2.7 换热器材质的选择 (8)1.2.8 管子规格及排列方法 (9)1.2.9 管程和壳程数的确定 (10)1.2.10 折流挡板 (10)1.2.11 管程安排 (10)1.2.12 其他部件 (10)第2章工艺流程简图 (12)第3章工艺计算和主体设备设计 (13)3.1 确定设计方案 (13)3.1.1 选择换热器类型 (13)3.1.2 管程安排 (13)3.2 确定物性数据 (13)3.3 估算传热面积 (14)3.3.1 计算热负荷（忽略热损失） (14)3.3.2 冷却水用量（忽略热损失） (14)3.3.3 平均传热温差 (14)3.3.4 初算传热面积 (14)3.4 工艺结构尺寸 (15)3.4.1 管径和管内流速 (15)3.4.2 管程数和传热管数 (15)3.4.3 平均传热温差校正及壳程数 (16)3.4.4 传热管排列和分程方法 (17)3.4.5 壳体直径 (17)3.4.6 折流板 (18)3.4.7 接管 (18)3.5 换热器核算 (18)3.5.1 传热面积校核 (18)3.5.1.1 管程传热膜系数 (18)3.5.1.2 壳程传热膜系数 (19)3.5.1.3 污垢热阻和管壁热阻 (20)3.5.1.4 总传热系数K (21)3.5.1.5 传热面积校核 (21)3.5.2 壁温衡算 (21)3.5.3 换热器内压降的核算 (22)3.5.3.1 管程阻力 (22)3.5.3.2 壳程阻力 (23)第4章辅助设备的计算与选择 (24)4.1 水泵的选择 (24)4.2 热水泵的选择 (24)第5章换热器主要结构尺寸及计算结果一览表 (26)第6章主要符号说明 (27)第7章附图 (29)7.1 主体设备工艺图（详细图样参照CAD） (29)7.2参考目录附图(详细图样参考CAD) (29)第8章设计小结 (30)参考文献 (31)第1章设计方案简介1.1、概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热-流体的部分热量传递给冷流体的设备。
化工原理课程设计说明书完结版
一绪论1.1中英文摘要中文摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作, 利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，用以实现甲醇—水的二元理想物系的分离。
本设计说明书以通过物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的筛板塔。
关键词：精馏塔筛板塔水甲醇理想物系最小回流比Abstract:Separation of distillation is the most commonly used liquidmixture of a unit operation, using liquid mixture of all the different point s of the volatile, volatile components from liquid to gas transfer, difficult volatile components from gas to liquid transfer. Mixture of raw materials t o achieve the various components of the separation process is at the sa me time heat and mass transfer process. The design of certain tasks for the design handling capacity of the distillation column for the realization of water-Methanol of the dual ideals of the separation. The design speci fication through the material balance, energy balance, technology, structur al design and verification and a series of work to design a reasonable p ossibility of the sieve tower.Keywords：Distillation Sieve tower water MethanolIdeals of the Department of Than the minimum returnwater-Methano摘要本文通过设计筛板精馏塔达到分离甲醇-水二元混合物，需要满足年处理量30000吨，原料中甲醇含量50%，塔顶产品要求含甲醇不低于99%，塔底甲醇含量不高于1%，常压操作，泡点进料。
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一、课程背景
本课程设计选择的课程为化工原理，是一门集理论和实验于一体的课程。
化工原理课程旨在帮助学生了解基本的化学、物理、分析化学、工程
原理。
它还阐述了有关化工过程的基本概念，如反应热、反应机理、热力
学等，这些概念和知识都是实习期间不可缺少的基础。
二、课程目标
1.能够分析和撰写化工原理的相关理论；
2.能够运用化工原理解决实际工程问题；
3.熟悉化工原理中的基本概念，包括反应热、反应机理、热力学等；
4.理解和掌握基本的实验设计技能；
5.掌握和深入分析化工原理的实验技术的相关概念，为未来的实践打
下坚实的基础。
三、教学内容
1.反应热学：此部分将介绍什么是反应热学和反应热学的基本概念，
以及教学中常用的实验方法。
2.反应机理：此部分将介绍反应机理的概念，以及如何分析反应机理，使用反应机理理解反应机理的过程。
3.热力学：本部分将介绍热力学的概念，以及K值和G值的定义及计算，以及深入讨论热力学概念中的一些重要问题，如自由能函数、热力学
参数和热力学原理的应用。
4.实验技术：本部分将介绍实验技术的基本概念，以及实验技术应用于化工原理研究的重要性，以及实。
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化工原理课程设计任务书一、设计题目设计一台换热器二、操作条件①油：入口温度130℃，出口温度70℃②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃③允许压强降：管侧允许压力损失为5MPa，壳侧允许压力损失为10MPa④生产任务：油的流速为10000kg/h三、设备类型列管式换热器四、设计要求（1）合理地实现所规定的工艺条件；（2）结构安全可靠；（3）便于制造、安装、操作、和维修；（4）经济上合理。
化工原理课程设计说明书1.设计概述换热是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
在化工装置中换热设备占设备数量的40%左右，占总投资的35%～46%。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳（列管）式换热器，尤其在高温、高压和大型换热设备中占有绝对优势。
一般来讲，管壳式换热器具有易于加工制造、成本低、可靠性高，且能适应高温高压的特点。
数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。
其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元;电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右;船舶工业换热器市场规模在40亿元以上;机械工业换热器市场规模约为40亿元;集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。
化工原理课程设计说明书 苯和苯乙烯分离过程浮阀精馏塔设计.
《化工原理》课程设计说明书苯-苯乙烯分离过程浮阀精馏塔设计院系：化学与化工学院专业：化学工程与工艺班级：09化工2班学号：0906210201姓名：武金龙指导老师：李梅摘要本设计的任务是设计用于分离苯-苯乙烯的浮阀精馏塔。
精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
根据加热方式来决定塔底是否设置再沸器，塔底设置再沸器时为间接加热，这种加热方式适用于各种物系，且被广泛使用。
由于本设计设置了再沸器，故采用间接加热。
板式塔的种类繁多，本设计采用浮阀塔，它是在泡罩塔的基础上发展起来的。
浮阀塔被广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中，塔径从200mm到6400mm，使用效果较好。
它具有处理能力大，操作弹性大，塔板效率高，压强小，使用周期长等特点。
确定回流比有图解法和逐板计算法，本设计采用逐板计算法，虽然计算过程较为繁琐，但计算精度较高。
理论板确定后，计算实际板数，再设计塔和塔板中所有的参数，初选塔板间距并计算塔径，这些数据的计算都是以精馏段的数据为依据的。
设计中采用平直溢流堰，因为这样可以使得塔板上具有一定高度的均匀流动的液层。
浮阀塔的开孔率设计中要满足一定的要求，即要确定合适的浮阀数，浮阀的孔径是由所选浮阀的型号确定的，浮阀数通过上升蒸汽量、阀孔气速和孔径确定，阀孔的排列采用等腰三角形叉排。
最后是塔板负荷性能图中过量雾沫夹带线、液泛线、漏液线、液相负荷上、下限线的计算以及确定塔体结构。
目录第一部分概述 (5)一、设计目标 (5)二、设计任务 (5)三、设计条件 (5)四、设计内容 (5)第二部分工艺设计计算 (6)一、设计方案的确定 (6)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数 (6)3.物料衡算原料处理量 (7)三、塔板数的确定 (7)1.相对挥发度的求取 (7)2.进料状态参数的确定 (8)3.最小回流比的确定 (8)4.操作线方程的求取 (9)5.全塔效率的计算 (9)6.实际板层数的求取 (10)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)1.操作压强计算 (10)2.操作温度计算 (10)3.平均摩尔质量计算 (11)4.平均密度计算 (11)5.液相平均表面张力计算 (12)6.求精馏塔的气、液相负荷 (13)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)1.塔径的计算 (14)2.精馏塔的有效高度的计算 (15)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.溢流装置计算 (15)2.塔板布置 (18)3.浮阀数与开孔率 (19)七、塔板的流体力学验算 (20)1.气体通过干板的压降 (20)2.雾沫夹带量的验算 (21)3.液泛的验算 (21)4.漏液的验算 (22)八、塔板负荷性能图 (22)1.漏液线 (22)2.过量雾沫夹带线 (22)3.液相负荷下限线 (23)4.液相负荷上限线 (23)5.液泛线 (23)九、附属设备的设计 (25)1.接管尺寸 (25)2.回流管尺寸 (25)3.塔底进气管尺寸 (25)4.加料管尺寸 (25)5.料液排出管尺寸 (25)第三部分设计结果汇总 (26)一、设计结果一览表 (26)二、工艺流程图 (28)三、设计总结 (29)参考文献 (29)第一部分概述一、设计目标分离苯—苯乙烯混合液的浮阀式精馏塔设计二、设计任务试设计分离苯与苯乙烯混合物的浮阀精馏塔，年处理量为2.4万吨苯与苯乙烯混合液，要求气液混合进料。
化工原理课程设计说明书
化工原理课程设计说明书一、设计背景化工原理课程是化学工程与技术专业中的重要基础课程之一，通过该课程的学习可以使学生掌握化工原理的基本理论和实践操作技能，为以后的专业学习和工作打下基础。
本次课程设计旨在通过实际的工程设计案例，培养学生综合应用化工原理知识的能力。
二、设计目标本次课程设计主要目标如下：1.运用化工原理知识解决实际问题的能力；2.学习并掌握化工原理实验操作的基本技能；3.培养学生的团队合作意识和沟通能力；4.提高学生的设计和创新能力。
三、设计内容本次课程设计选择了一个实际的化工工程案例：酸洗工艺设计。
设计包括以下几个主要步骤：1.工艺流程设计根据所提供的原料性质和产品要求，设计酸洗工艺的流程。
其中包括酸洗槽的选择和设计，溶液的配制，以及酸洗操作的步骤。
2.设备选型和设计根据工艺流程的要求，选择合适的设备，并进行设计。
包括酸洗槽、泵、管道、阀门等设备的选型和规格确定，以及设备的布局设计。
3.物料平衡和能量平衡计算对酸洗过程中的物料流量和能量进行平衡计算，以确定各个过程参数的设定值。
4.安全考虑和环境影响评价对酸洗过程中的安全风险进行评估，并设计相应的安全措施。
同时评价酸洗过程对环境的影响，并提出相应的环保措施。
5.实验操作根据设计方案，进行实际的酸洗实验操作。
包括酸洗槽的装置和调试，溶液的配制和使用，以及操作步骤的确定和实施。
四、设计要求本次课程设计的要求如下：1.结合化工原理知识，设计出合理完善的酸洗工艺流程和设备布局；2.进行物料和能量平衡计算，确定各个过程参数的设定值；3.充分考虑安全和环境因素，设计合理的安全措施和环保措施；4.执行实验操作，完成酸洗工艺的实验验证，并记录实验结果；5.编写完整的课程设计报告，包括设计思路、计算过程、实验操作和结果分析。
五、设计评价指标本次课程设计将根据以下几个方面进行评价：1.设计方案的创新性和合理性；2.物料和能量平衡计算的准确性和完备性；3.设计的安全措施和环保措施的科学性和实用性；4.实验操作的规范性和结果的准确性；5.课程设计报告的内容完整性和逻辑性。
化工原理课程设计说明书
化工原理课程设计说明书(水吸收氨气填料塔)(总19页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--华北水利水电大学 North China University of Water Resources and Electric Power 课程设计题目水吸收氨过程的填料吸收塔设计学院专业姓名学号指导教师完成时间教务处制化工原理课程设计任务书目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)第1章设计方案简介 (4)第2章工艺计算及主体设备选型 (4)基础物性数据 (4)液相物性数据 (4)气相物性数据 (4)气液相平衡数据 (5)物料衡算 (5)填料塔工艺尺寸的计算 (6)塔径的计算 (6)填料层高度的计算 (8)填料层压降的计算 (10)第3章辅助设备的计算及选型 (11)液体分布器 (11)液体分布器选型 (11)布液计算 (11)填料支撑装置 (11)填料塔紧装置 (12)气液体进出口装置 (12)附录 (14)水吸收氨过程的填料吸收塔设计（中文）摘要在化工生产过程中，原料气的净化、气体产品的精制、治理有害气体、保护环境等方面都广泛应用到了气体吸收。
本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔的方法处理含有氨气的空气，采用填料吸收塔吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收易于进行；填料塔有通量大、阻力小、压降低、操作弹性大、塔内持液量小、耐腐蚀、结构简单、分离效率高等优点，从而使吸收操作过程节省大量人力和物力。
在设计中,以水吸收混合气中的氨气，在给定的操作条件下对填料吸收塔进行物料衡算。
本设计包括设计方案的选取、主要设备的工艺设计计算--物料衡算、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、主要设备的工艺条件图等内容。
关键词：吸收、填料塔、氨气Design of packed absorption tower in the process ofwater absorption of ammoniaAbstractIn the chemical production process, raw material gas purification, gas products refined, harmful gas treatment, environmental protection, etc., are widely applied to gas absorption. The purpose of the course design of chemical engineering principle is according to the design requirements of the packed absorption tower by ammonia containing air handling, using packing absorption tower absorption operation because of packing can be provided with a huge gas-liquid mass transfer area and the filler surface has good turbulence conditions, so that the absorption is easy; packed tower with high flux, small resistance, pressure drop, high operating flexibility tower to a small amount of liquid, corrosion resistance, simple structure, separation and high efficiency, so that absorption process Save a lot of manpower and material resources.In the design, mixed gas of ammonia water absorption, under the given operating conditions on the filler absorbing tower of material balance. This design includes selection of design scheme and main equipment of the process design calculation, material balance calculation, equipment, size of the structure design and process design and calculation, the process conditions of main equipment such as map content.Keywords: absorption, packed tower, ammonia第1章 设计方案简介用水吸收氨气为提高传质效率，选用逆流吸收流程；逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出。
化工原理课程设计--列管式换热器设计说明书(完整版)
东莞理工学院《化工原理》课程设计说明书题目：列管式换热器的设计学院：班级：学号：姓名：指导教师：时间：目录一．化工原理课程设计任务书 (4)1.1 设计题目：列管式换热器的设计 (4)1.2 前言 (4)1.3 合成氨工业概述 (5)1.3.1 合成氨工业重要性 (5)1.3.2 合成氨的原料及原则流程 (5)1.4 世界合成氨生产技术及进展 (6)1.4.1 国外合成氨技术现状及发展 (6)1.4.2 我国合成氨技术的基本状况 (6)1.5 概述 (7)1.5.1 换热器概述 (7)1.5.2 固定管板式 (8)1.5.3 列管换热器主要部件 (8)1.5.4 设计背景及设计要求 (10)二.热量设计 (11)2.1 设计条件： (11)2.2 初选换热器的类型 (11)2.3 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 (12)2.4 初算换热器的传热面积SO (12)三.机械结构设计 (14)3.1 管径和管内流速 (14)3.2 管程数和传热管数 (14)3.3 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定 (16)3.4换热器封头选择 (17)3.4.1 封头选型及尺寸确定 (17)3.4.2 封头厚度选取 (18)3.5 管板的确定 (19)3.5.1 管板尺寸 (19)3.5.2 管板与壳体的连接 (19)3.5.3 管板厚度 (20)3.6换热器支座及法兰选定 (20)3.7 换热器核算 (21)3.7.1管、壳程压强降计及校验 (21)3.7.2 总传热系数计算及校验 (23)四.设计结果表汇 (25)五.参考文献 (26)附：化工原理课程设计之心得体会 (26)一．化工原理课程设计任务书1.1 设计题目：列管式换热器的设计系（院）、专业、年级：学生姓名：学号：指导老师姓名：任务起止日期：1.2 前言换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。
化工原理课设技术说明书1.doc
目录一．精馏塔的设计1.设计方案的确定2.精馏塔的物料衡算3.塔板数的确定4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的算5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算6.塔板主要工艺尺寸的计算7.筛板的流体力学验算8.塔板负荷性能图一．精馏塔的设计设计条件如下：操作压力 4kPa （塔顶表压）； 进料热状况 泡点进料（q=1） 单板压降 0.7kPa 全塔效率 E T =60% 建塔地址 秦皇岛年产量3万吨乙醇回收率98% 产品浓度94% 原料浓度 35% 因此，每小时需要生产4吨（一）设计方案的确定本设计任务为分离乙醇-水混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
(二)精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 M A =46kg/kmol 水的摩尔质量 M B =18kg/kmol1740.018/65.046/35.046/35.0X F =+=860.018/06.046/94.046/94.0X D =+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.1740×46+（1－0.1740）18=22.872kg/kmol M D =0.860×46＋（1－0.860）18=42.084kg/kmol 3.物料衡算D=4000/42.08=95.057kmol/h 由公式FDx F x D ⨯⨯=η、 F = D + W 、W D F Wx Dx Fx +=得：F = 479.410kmol/h W=F －D = 384.353kmol/h004341.0X -X DF F ==WD F W（三）塔板数的确定1.理论板层数的N T 的求取hkmol V V h mol F L L h kmol /285.475'/k 638.859410.479228.380'/285.475057.9551)D (R V l/hL 380.228kmo 95.0574RD L ===+=+==⨯=+==⨯==④求操作线方程精馏段操作线方程：1720.0x 8.01R 1R R y +=+++=D Xx 提馏段操作线方程：003510.0x 6481.1y -'='-'''=W X V WX V L（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 以精馏段为例进行计算 1.操作压力计算塔顶操作压力 P D =101.3+4=105.3kPa 每层塔板压降 △P=0.7kPa进料板压力 P F =105.3+0.7×14=115.1kPa精馏段平均压力 P M =（105.3+115.1）/2=110.2kPa 2.操作温度计算 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中乙醇、水的饱和蒸汽压由t-x-y 图查得塔顶温度 t D =81.33℃ 进料板温度 t F =95.48℃ 塔底温度 tw=103.011℃精馏段平均温度 t m =（81.33+103.011）/2=92.215℃ 查p-t 图 P 乙醇=177.3046kpa P 水=76.544kpa 根据相对挥发度与温度表得为 2.31643.由逐板计算法计算理论板数00351.08086.1172.08.0y 3164.13164.21)X -(1y 1n 1n -=+=-=⇒+=++m m n nnn n X y X y y X X ααXq=Xf=0.1740q8X X <所以第九块板改为提留段操作线w24X X <所以塔板数为24块，精馏段为8块求得总理论板层数 N T = 24（包括再沸器） 进料板的位置 N F =9 4.实际板层数的求取精馏段实际板层数 N 精=8/0.6=14 N 提=16/0.6=273.平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算 由860.0y x 1D ==查平衡曲线 得 7262.0x 1=M VDm = 0.860×46 + （1-0.860）×18 = 42.08 kg/kmol M LDm = 0.726×46 + （1-0.726）×18 = 38.328 kg/kmol 进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板，得 3124.0y F =查平衡曲线得 164.0x =FM VFm = 0.3124×46+(1-0.3124)×18 = 26.747kg/kmol M LFm = 0.164×46+(1-0.164)×18 = 22.592kg/kmol 精馏段平均摩尔质量M Vm =（42.08+26.747）/2 = 33.4135kg/kmol M Lm =（38.328+22.592）/2 = 30.46kg/kmol 4.平均密度计算（1）气相平均状态方程计算，即()3Vm /2122.115.273215.92314.84135.332.110m kg T R M P m Vm m =+⨯⨯=⨯⨯=ρ(2) 液相平均密度计算，即1/ρLm = Σαi/ρi顶液相平均密度计算的计算由t D = 81.33℃，查手册画图得ρA = 733.67kg/m з ρB = 970.936kg/m з ()3LDm m /kg 602.744936.970/06.067.733/94.01=+=ρ进料板液相平均密度的计算 由t F = 95.48℃ ，查手册得ρA = 719.62kg/m з ρB = 961.552 kg/m з 进料板液相的质量分率3L A /4836.864552.961/666.062.719/334.01334.018836.046164.046164.0a m kg Fm=+==⨯+⨯⨯=ρ精馏段液相平均密度为ρLm = （744.602+864.4836）/2 = 804.5431kg/m з 5.液体平均表面张力计算液相平均表面张力依下式计算，即 i i Lm x σσ∑=塔顶液相平均表面张力的计算 由33.81t D =℃，查手册得333.230872.6214.00237.1786.0/0872.62m/0237.17A =⨯+⨯===LDm B mmN mN σσσ 由48.95t F =℃，查手册得mN/m442.52659.59164.01652.15164.0mN/m659.59mN/m652.15LFm B A =⨯-+⨯===）（σσσ 精馏段液相平均表面张力为m /m N 8875.372/442.52333.23Lm =+=）（σ6.液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算，即lg μLm = ΣX i ×lg μi塔顶液相平均粘度的计算，即 由t D = 81.33℃，查手册得 μA = 0.43202 mPa ▪s μB = 0.3497 mPa ▪slg μLDm = 0.860 lg （0.432）+（1-0.860）lg （0.3497） μLDm =0.4194 mPa ▪s 进料板液相平均粘度计算 由t F = 95.48℃，查手册得 μA = 0.35808 mPa ▪s μB = 0.29704 mPa ▪slg μLFm = 0.164 lg （0.35808）+ （1-0.164）lg （0.29704）μLFm = 0.30628mPa ▪s。
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前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。
节省能源，综合利用余热。
经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。
【精馏塔设计任务书】一设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力：10吨每小时（料液）年工作日：自定原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58℃进料状况：自定加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。
5 主要附属设备设计计算及选型四设计结果总汇将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总表中。
五参考文献列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。
流程的设计及说明图1 板式精馏塔的工艺流程简图工艺流程：如图1所示。
原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。
操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。
塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。
并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。
为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。
产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。
为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。
比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。
【已知参数】:主要基础数据:表1 二硫化碳和四氯化碳的物理性质项目分子式分子量沸点(℃) 密度3/g cm二硫化碳2CS76 46.5 1.2601.595四氯化碳4CCl154 76.8表2 液体的表面加力 (单位:mN/m)温度℃46.5 58 76.5二硫化碳28.5 26.8 24.5四氯化碳23.6 22.2 20.2表3 常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据液相中二硫化碳摩尔分率x 气相中二硫化碳摩尔分率y液相中二硫化碳摩尔分率x气相中二硫化碳摩尔分率y0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.2580 00.08230.15550.26600.33250.49500.39080.53180.66300.75740.86041.00.63400.74700.82900.87900.93201.0【设计计算】一、精馏流程的确定二硫化碳和四氯化碳的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
流程图如图1所示。
二、塔的物料衡算(一)、料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分率0.34760.2030.3476(10.34)154F a ⨯==⨯+-⨯0.97760.9410.9776(10.97)154D a ⨯==⨯+-⨯0.05760.02350.0576(10.05)154W a ⨯==⨯+-⨯（二）、平均分子量0.3476(10.34)154127.480.9776(10.97)15478.340.0576(10.05)154150.1F D W M M M =⨯+-⨯==⨯+-⨯==⨯+-⨯= （三）、物料衡算 每小时处理摩尔量100001000078.44/127.48F F kmol h M === 总物料衡算D W F +=易挥发组分物料衡算0.970.050.34D W F +=联立以上三式可得：24.75/53.70/78.44/D kmol h W kmol h F kmol h ===三、塔板数的确定（一）理论板N T 的求法 用图解法求理论板（1） 根据二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据作出y-x 图,如图2所示 （2） 进料热状况参数 q10.661540.85(76.858)0.05830.34763390.66154188kmol q =⨯⨯⨯-==⨯⨯+⨯⨯变为饱和蒸汽所需要的能量原料液千摩尔汽化热（3） q 线方程10.056310.34110.058310.058310.06190.3610F q y x x x q q x =-=-⨯----=-+图2 二硫化碳、四氯化碳的y-x 图及图解理论板（4） 最小回流比min R 及操作回流比R 依公式min 0.970.353.1630.350.154D q q qx y R y x --===--取操作回流比min 1.5 1.5 3.163 4.744R R ==⨯= 精馏段操作线方程4.7440.970.8260.16911 4.7441 4.7441D X R y x x x R R =+=+=+++++ 按常规M,T ，在图(1)上作图解得：(9.51)T N =-层（不包括塔釜），其中精馏段为5层，提馏段为3.5层.图2 二硫化碳、四氯化碳的y-x 图及图解理论板(二) 全塔效率T E0.170.616lg T m E μ=-塔内的平均温度为,该温度下的平均粘度m μ0.340.660.330.30.660.68 1.428m A B μμμ=+=⨯+⨯=故:0.170.616lg1.4280.43T E =-= (三) 实际板数N精馏段:5/11.6(12T N E ==精层取层) 提馏段: 3.5/8.13T N E ==提层(取9层)四：塔工艺条件及物性数据计算 (一) 操作压强的计算P m塔顶压强P D =4+101.3=105.3kPa 取每层塔板压降△P=1.0kPa 则： 进料板压强：P F =105.3+10⨯1.0=113.7kPa 塔釜压强：P w =105.3+9⨯0.7=121.3kPa精馏段平均操作压强：P m =105.3113.72+=109.5 kPa提馏段平均操作压强：P ′m = 114.3121.32+=116.8kPa.(二) 操作温度的计算近似取塔顶温度为46.5℃,进料温度为58℃,塔釜温度为76℃精馏段平均温度()46.55852.2522VD F m t t t ++==精=℃ 提馏段平均温度()5876.567.2522W F m t t t ++===提℃(三) 平均摩尔质量计算塔顶摩尔质量的计算：由xD=y1=0.97查平衡曲线,得x1=0.927VDm 0.9776(10.97)15484.96/M kg kmol=⨯+-⨯=LDm 0.92776(10.927)15475.07/M kg kmol =⨯+-⨯=；进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查的： y F =0.582 x F =0.388； VFm 0.58276(10.582)15498.98/M kg kmol =⨯+-⨯=； LFm 0.38876(10.388)154123.74/M kg kmol =⨯+-⨯=；塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查的：x W =0.05 '1x =0.127VWm 0.05764(10.05)154150.1/M kg kmol =⨯+-⨯= LWm 0.12776(10.127)154144.1/M kg kmol =⨯+-⨯=精馏段平均摩尔质量：Vm()(84.9698.98)291.97/M kg kmol =+=精； Lm((75.07123.74)299.405/M kg kmol =+=精)；提馏段平均摩尔质量：'Vm()(98.98150.1)2124.54/M kg kmol =+=提； 'Lm()(123.74144.1)2133.92/M kg kmol =+=提；（四) 平均密度计算：ρm 1、液相密度Lm ρ：①塔顶部分 依下式：1A BLm LA LBααρρρ=+（α为质量分率）；其中A α=0.941,B α=0.059；即：30.9410.05911275.2/12601295Lm Lm kg m ρρ=+⇒=； ②进料板处：由加料板液相组成：由x F =0.34 得AF α=0.203； 30.20310.20311513.3/12601595LFm LFm kg m ρρ-=+⇒=； ③塔釜处液相组成：由x W =0.05 得AW α=0.0253；30.025310.025311636.3/12601595LWm LWm kg m ρρ-=+⇒=； 故 精馏段平均液相密度：3L ()(753.4867.9)2810.7/m kg m ρ=+=精；提馏段的平均液相密度：3L ()(1636.31513.3)21574.8/m kg m ρ=+=提；2、气相密度Vm ρ：① 精馏段的平均气相密度Vm()3Vm()p 109.591.973.78/8.314(52.2523.1)m M kg m RTρ⨯===⨯+精精② 提馏段的平均气相密度Vm()3Vm()p 116.8124.545.14/8.314(67.25273.1)m M kg m RTρ⨯===⨯+‘提提（五）液体平均表面张力 m σ的计算液相平均表面张力依下式计算，及Lm 1ni ii x σμ==∑①塔顶液相平均表面张力的计算 由D t =45.5℃查手册得： A 28.5/mN m σ=； 23.6/B mN m σ=；LDm 0.9728.50.0323.628.35/mN m σ=⨯+⨯=； ② 进料液相平均表面张力的计算 由F t =58℃查手册得： A 26.8/mN m σ=； 22.2/B mN m σ=；LDm 0.3426.8(10.34)22.223.76/mN m σ=⨯+-⨯=； ③ 塔釜液相平均表面张力的计算 由W t =97.33℃查手册得： A 24.5/mN m σ=； 20.2/B mN m σ=LWm 0.0524.5(10.05)20.220.42/mN m σ=⨯+-⨯=；则：精馏段液相平均表面张力为：m()/mN m σ=精(20.17+51.24)2=35.71提馏段液相平均表面张力为：m()(23.7620.42)222.09/mN m σ=+=提（六）液体平均粘度的计算Lm μ液相平均粘度依下式计算，即Lm i ix μμ=∑；塔顶液相平均粘度的计算，由由D t =46.5℃查手册得： 0.33A mPa s μ=； 0.71B mPa s μ=； 0.970.330.030.710.414LDm mPa s μ=⨯+⨯=； 进料板液相平均粘度的计算：由F t =58℃手册得： 0.28A mPa s μ=； 0.64B mPa s μ=；0.340.280.660.640.5176LFm mPa s μ=⨯+⨯=；塔釜液相平均粘度的计算： 由W t =76.8℃查手册得： 0.25A mPa s μ=； 0.51B mPa s μ=； 0.050.250.950.510.497LWm mPa s μ=⨯+⨯=； 五、精馏塔气液负荷计算精馏段：V=(R+1) 'D =(4.7441)24.75142.11/kmol h +⨯= ()3Vm()142.1191.971.04m /36003600 3.78Vm s VM V s ρ⨯===⨯精精L=RD= 4.74424.74117.37/kmol h ⨯= ()3Lm()117.3799.4050.0023m /360036001394.3Lm s LM L s ρ⨯===⨯精精L h =3600⨯0.0023=8.283m /h 提馏段：'142.11V V kmol ==； ()'()'3Vm()142.11124.540.956m /36003600 5.14Vm s V M Vs ρ⨯===⨯提提提；'L=L+F=117.37+78.44=195.81kmol/h ；'()'3Lm()195.81133.920.00277m /360036001574.8Lm s LM L s ρ⨯===⨯提提；'3L 36000.002779.98m /h h =⨯=；六、塔和塔板的主要工艺尺寸的计算（一）塔径 D 参考下表 初选板间距H T =0.40m,取板上液层高度H L =0.07m 故： ①精馏段：H T -h L =0.40-0.07=0.311220.00231394.3()()()()0.04251.04 3.78s L s V L V ρρ== 查图表 20C =0.078；依公式0.20.22026.06()0.078()0.07332020C C σ===；max 0.078 1.496/u m s === 取安全系数为0.7，则： u=0.7⨯max u =0.7⨯2.14=1.047m/s故： 1.265D m ===； 按标准，塔径圆整为1.４m,则空塔气速为2244 1.040.78/1.3s V u m s D ππ⨯===⨯ 塔的横截面积2221.40.63644T A D m ππ===②提馏段：11''22''0.002771574.8()()()()0.05070.956 5.14s L s V L V ρρ==；查图20C =0.068；依公式：0.20.22022.09()0.0680.06942020C C σ⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭；max1.213/u m s ===取安全系数为0.70，'max 0.70.7 1.2130.849/u u m s =⨯=⨯=；' 1.20D m ===； 为了使得整体的美观及加工工艺的简单易化,在提馏段与精馏段的塔径相差不大的情况下选择相同的尺寸; 故:D '取1.４m 塔的横截面积:''2221.4 1.32744T A D m ππ===空塔气速为22440.956'0.720/1.3s V u m s D ππ⨯===⨯ 板间距取0.4m 合适（二）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，不设进流堰。