辅助设备选型(化工原理设计)

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化工设备选型方案

化工设备选型方案

化工设备选型方案化工设备选型是指在进行化工生产过程中,根据不同的工艺要求和生产需求,选择适合的设备来实现所需的生产目标。

化工设备的选型方案涉及到多方面的考虑因素,包括工艺要求、生产能力、设备性能、操作与维护等。

下面是一个关于化工设备选型方案的详细介绍。

一、工艺要求:在进行化工设备选型时,首先需要了解工艺要求。

根据生产过程中的化学反应和操作流程,确定所需的工艺参数,如温度、压力、反应速率等。

同时,还需要考虑到产品品质要求,如含量、纯度、粒度等。

这些工艺要求将直接影响到设备的选型和设计。

二、生产能力:根据生产需求确定所需的生产能力是选择合适设备的重要依据。

生产能力包括产量和生产周期两个方面。

产量是指单位时间内所能生产的产品数量,生产周期是指完成一个生产任务所需的时间。

根据不同的生产需求,选择具有合适产量和生产周期的设备是确保生产能力的关键。

三、设备性能:设备性能是化工设备选型的重要考虑因素。

包括设备的稳定性、可靠性、安全性和操作性等方面。

稳定性是指设备在长时间运行中保持稳定的表现,可靠性是指设备在长期使用中不会出现故障或损坏,安全性是指设备在使用过程中不会对人员和环境造成安全风险,操作性是指设备的使用方法简单易懂,操作人员可以方便地进行操作和维护。

四、操作与维护:考虑到设备的使用和维护,选型方案还应该包括操作和维护的方便性。

设备的操作应该简单易懂,并提供相关的操作手册和培训,以确保操作人员能够正确地进行操作。

维护工作应该方便快捷,并提供相关的维护手册和培训,以确保设备能够长期稳定运行。

五、费用因素:费用考虑是化工设备选型的重要因素之一、首先需要考虑设备的购买成本,包括设备本身的价格和运输安装的费用。

其次还需要考虑设备的运行成本,包括能源消耗、维护和保养费用。

最后还需要考虑设备的更新换代成本,因为技术和工艺的不断进步,可能会导致设备的更新换代。

综上所述,化工设备选型方案包括工艺要求、生产能力、设备性能、操作与维护和费用因素等多个方面的考虑。

化工原理课程设计 (1)

化工原理课程设计 (1)
由图解法已知第10块理论板为进料板。查平衡曲线得对应的气液相组成为
气相平均摩尔质量
液相平均摩尔质量
塔底
查平衡曲线得
气相平均摩尔质量
液相平均摩尔质量
精馏段平均摩尔质量
提馏段平均摩尔质量
4密度
精馏段气相平均密度
提馏段气相平均密度
由手册查得
塔顶( )
4∗密度2.3

进料板( )
4∗密度2.3
苯的质量分数
1漏液线
带入数据得,
精馏段漏液线方程
提馏段漏液线方程
2液沫夹带线
以 为限,由
以上各式联立求得
精馏段液沫夹带线方程
提馏段液沫夹带线方程
3液泛线

以上各式联立,得
精馏段液泛线方程
提馏段液泛线方程
4液相负荷下线
对于平直堰,取堰上液层高度 作为最小液体负荷标准,即
精馏段
提馏段
图2精馏段负荷性能图
5液相负荷上线
塔底空间高度HB按下式计算。
塔釜储液高度
其中,塔釜料液停留时间 取30min,查手册可知DN3200mm的封头容积为0.635m3。
塔底页面至最下层塔板间距h2取2.065m,则
全塔开6个人孔,分别位于塔顶、第7块板、第13块板、进料板、第26块板和塔釜,塔板间距 可保证足够的工作空间。
塔的有效高度
计算塔顶压力
对应的汽液平衡数据,绘制x-y图。
图1图解法求理论板数
本工艺采用泡点进料,进料热状况q=1。q线与平衡曲线的交点坐标为xq=0.836,yq=0.961。
最小回流比
取操作回流比
精馏段气相及液相负荷
提馏段气相及液相负荷
精馏段操作线方程

化工原理课程设计说明书(水吸收氨气填料塔)

化工原理课程设计说明书(水吸收氨气填料塔)

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...。

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(1)英文摘要..。

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2第1章设计方案简介.。

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..4 第2章工艺计算及主体设备选型.。

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(4)2。

1 基础物性数据.。

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.42.1.1液相物性数据。

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..4 2。

1。

2气相物性数据。

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..4 2.1。

3气液相平衡数据。

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52.1.4物料衡算...。

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52.2填料塔工艺尺寸的计算.。

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62.2.1塔径的计算。

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62。

2.2填料层高度的计算。

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(8)2.2。

3填料层压降的计算...。

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10第3章辅助设备的计算及选型。

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113。

1液体分布器.。

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113。

1.1液体分布器选型。

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113。

1.2布液计算。

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. (11)3.2填料支撑装置。

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113。

3填料塔紧装置。

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化工原理课程设计教学大纲

化工原理课程设计教学大纲

《化工原理课程设计》教学大纲课程编号:课程性质:技术基础课/必修课程名称:化工原理课程设计学时/ 学分:30/1英文名称:Design of Unit Operations 考核方式:报告,加测验选用教材:《常用化工单元设备的设计》、陈英南、刘玉兰主编、华东理工大学出版社大纲执笔人:齐鸣斋先修课程:《化工原理》大纲审核人:齐鸣斋适用专业:化学工程与化工工艺类专业及相近专业一、教学基本目标化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节,是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识,完成以某一单元操作为主的一次设计实践。

通过课程设计,应培养学生的独立工作能力,培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃认真的工作作风。

二、教学基本内容1.设计方案的选定对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述;2.工艺设计选定工艺参数,物料衡算,热量衡算,单元操作的工艺计算并绘制相应的工艺流程图,标出物流量及主要测量点;3.设备设计设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算,并绘制设备的工艺条件图。

图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表;4.辅助设备选型典型辅助设备主要工艺尺寸的计算,设备规格、型号的选定;5.设计说明书的编写设计说明书的内容应包括:设计任务书;目录;设计方案简介;工艺计算及主要设备设计;工艺流程图和主要设备的工艺条件图;辅助设备的计算和选型;设计结果汇总;设计评述;参考文献。

设计项目及主要内容:(换热器的选型设计6学时在课程中进行,为每位学生必做,安排在第一学期传热章后,集中1周选一个单元操作进行设计30学时。

设计报告与图纸要求规范化。

) 1.列管式换热器的选型设计(6学时)设计方案的选定冷却介质及出口温度的确定;冷、热流体通道的选择;流向的选择。

工艺计算物料及热量衡算;管程、壳程给热系数及总传热系数的计算;管程、壳程阻力的计算;对数平均温差的修正。

设备计算列管式换热器的选型及校核。

2.反应釜的设计(30学时)设计方案的选定物料的加热(冷却)方式的选定;传热面及搅拌桨型式的选定。

化工原理课程设计 乙醇-水精馏塔设计

化工原理课程设计 乙醇-水精馏塔设计

大连民族学院化工原理课程设计说明书题目: 乙醇-水连续精馏塔的设计设计人: 1104系别:生物工程班级:生物工程121班指导教师: 老师设计日期:2014 年10 月21 日~11月3日温馨提示:本设计有一小部分计算存在错误,但步骤应该没问题化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水精馏塔的设计。

二、设计任务及操作条件1.进精馏塔的料液含乙醇30%(质量),其余为水。

2.产品的乙醇含量不得低于92。

5%(质量)。

3。

残液中乙醇含量不得高于0.1%(质量).4.处理量为17500t/a,年生产时间为7200h。

5.操作条件(1)精馏塔顶端压强 4kPa(表压)。

(2)进料热状态泡点进料。

(3)回流比R=2R min。

(4)加热蒸汽低压蒸汽.(5)单板压降≯0。

7kPa.三、设备型式设备型式为筛板塔。

四、厂址厂址为大连地区。

五、设计内容1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。

(2)塔板的流体力学验算.(3)塔板的负荷性能图。

4.设计结果概要或设计一览表5.辅助设备选型与计算6。

生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录前言 (1)第一章概述 (1)1。

1塔型选择 (1)1.2操作压强选择 (1)1.3进料热状态选择 (1)1。

4加热方式 (2)1。

5回流比的选择 (2)1.6精馏流程的确定 (2)第二章主要基础数据 (2)2。

1水和乙醇的物理性质 (2)2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3)2。

3 A,B,C—Antoine常数 (4)第三章设计计算 (4)3.1塔的物料衡算 (4)3.1。

1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4)3.1.2 平均分子量 (4)3。

1。

3 物料衡算 (4)3。

2塔板数的确定 (4)的求取 (4)3。

2。

1 理论塔板数NT3.2。

2 全塔效率E的求取 (5)T3.2.3 实际塔板数N (6)3。

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化⼯原理课程设计⼀、计题⽬:奶粉喷雾⼲燥⼆、设计条件:1、⽣产任务:年产全脂奶粉750吨(学号:1--6);800吨(学号:7—12);850吨(学号:13--18);900吨(学号:19--24);950吨(学号:25--30);1000吨(学号:31--36)以年⼯作⽇310天(学号尾号为单数);330天(学号尾数为双号),⽇⼯作⼆班,班实际喷雾时间6⼩时计。

产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准”。

2、进料状态:浓缩奶总固形物含量46%(学号5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,36)48%(学号:3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34)50%(学号:1,2,8,7,13,14,19,20,25,26,31,32)温度55℃、密度1120kg/m2、表⾯张⼒0.049N/m、黏度15cp。

成品奶粉含⽔量≯2.5%(⼀级品)、密度600 kg/m2、⽐热2.1kJ/kg.K。

3、新鲜空⽓状态:t0=20℃、ф=50%(学号1—12);t0=23℃、ф0=55%(学号13—24);t 0=25℃、ф=60%(学号25—36)⼤⽓压760mmHg4、热源:饱和⽔蒸⽓。

三、设计项⽬:a)⼯艺流程的确定b)喷雾⼲燥装置的计算c)辅助设备的选型及计算d)绘制⼯艺流程图e)编制设计说明书四、设计时间和设计要求时间:1.5周要求:根据设计任务,确定⽅案合理,论证清楚,计算正确,简述简明,图纸整洁⽆误,书写整齐清洁。

1、⼯艺流程确定及论证本⼯艺采⽤并流、离⼼式喷雾⼲燥法进⾏奶粉的喷雾⼲燥。

1.1论证奶粉喷雾⼲燥的原理是将浓缩乳借⽤机械⼒量,即压⼒或离⼼的⽅法,通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴(直径为10-15um),⼤⼤增加了其表⾯积,同时送⼊热风的情况下雾滴和热风接触,浓乳中的⽔分便在0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕,雾滴被⼲燥成球形颗粒落⼊⼲燥室的底部,⽔蒸⽓被热风带⾛,从⼲燥室排风⼝排出,⽽且微粒表⾯的温度为⼲燥介质的湿球温度(50~60℃),若连续出料,整个⼲燥过程仅需10~30s,故特别适⽤于热敏性物料的⼲燥,蛋⽩质的变性很少,乳清蛋⽩依然保持良好的溶解性,酶的活性也没有丧失。

化工原理课程设计---苯-甲苯冷凝器工艺设计-(2).

化工原理课程设计---苯-甲苯冷凝器工艺设计-(2).

课程设计(论文)题目名称苯-甲苯冷凝器工艺设计课程名称化工原理学生姓名学号1040902015系、专业生化系2010级化学工程与工艺指导教师胡建明2013年1 月4 日目录一、课程设计任务书 (3)二、概述 (5)三、设计依据 (8)四、工艺设计计算 (8)五、物料衡算 (8)2.1 精馏塔物料衡算 (8)2.2 冷凝器物料衡算 (9)六、热量衡算 (11)3.1 冷凝器热量衡算 (11)七、设备设计与选型 (14)八、设备设计 (14)1、流体流径选择 (14)2、冷凝器热负荷 (14)3、流体两端温度的确定 (14)4、总传热系数 (14)5、换热面积 (14)6、初选管程及单管长度 (14)7、筒体直径计算 (15)8、数据核算 (15)九、设备选型 (19)十、总结 (25)十一、参考文献 (26)十二、致谢 (27)十三、附工程图纸 (28)10级化学工程专业《化工原理》课程设计任务书设计课题:苯-甲苯精馏装置进料冷凝器设计一、设计条件1、年产苯:70000吨2、产品苯组成:C6H699.5% (质量分数,下同) 、C6H5-CH30.5%3、原料液为常温液体;原料组成:C6H670%,C6H5-CH330%4、分离要求:塔釜苯含量≤0.5%二、设计内容1、物料衡算(精馏塔、冷凝器)2、热量衡算(冷凝器)3、冷凝器热负荷计算4、冷凝器换热面积计算5、冷凝器结构、材质选择6、冷凝器结构尺寸、工艺尺寸的设计计算等7、冷凝器总传热系数的校核8、冷凝器装配图的绘制三、设计要求1、设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

2、工艺设计选定工艺参数,对单个设备作出衡算示意图,进行物料衡算、热量衡算,以表格形式表达衡算结果,其中的数据(非给定数据)及计算公式(经验公式)必须交待来源(即何种参考书目,并在参考文献中列出)。

3、设备计算选择设备的结构形式,并说明理由。

进行设备的结构尺寸和工艺尺寸的设计计算。

化工原理课程设计精馏塔设计9724

化工原理课程设计精馏塔设计9724

塔顶塔底的温度,进而求取全塔的平均温度,从而可以根据全
塔平均温度求取全塔平均相对挥发度。
式中: R ---回流
R m in —最小回流比
—全塔平均相对挥发度
3.理 论 板 数 和 实 际 板 数 的 确 定
(1)逐板法计算理论板数,交替使用操作线方程和相平衡关系。
精馏段操作线方程: yn1
L LD
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。
0.735
lW hn
hOW
5 2
hOW
hn
5 2
LS —塔内液体流量, m3 S hn —齿深, m;可取为 0.015m
(3).堰高 hW
堰高与板上液层高度及堰上液层高度的关系:
hW hL hOW
2024/7/16
5、降液管的设计
(1)、降液管的宽度Wd 与截面积 Af
可根据堰长与塔径比值 lW ,查图求取。 D
塔径
流体 流 量 m3/h
Mm
U 形流型 单流型 双流型 阶梯流型
600
5 以下
5~25
900
7 以下
7~50
1000 1200
7 以下 9 以下
45 以下 9~70
1400
9 以下
70 以下

化工原理课程设计精馏塔

化工原理课程设计精馏塔

化工原理课程设计任务书1.设计题目:分离乙醇—正丙醇二元物系旳浮阀式精馏塔2.原始数据及条件:进料:乙醇含量45%(质量分数,下同),其他为正丙醇分离规定:塔顶乙醇含量 93%;塔底乙醇含量 0.01%生产能力:年处理乙醇-正丙醇混合液 25000 吨,年动工 7200 小时操作条件:间接蒸汽加热;塔顶压强 1.03atm(绝压);泡点进料; R=53.设计任务:⑴完毕该精馏塔旳各工艺设计,包括设备设计及辅助设备选型。

⑵画出带控制点旳工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。

⑶写出该精馏塔旳设计阐明书,包括设计成果汇总和设计评价。

概述本次设计针对二元物系旳精馏问题进行分析、计算、核算、绘图,是较完整旳精馏设计过程。

精馏设计包括设计方案旳选用,重要设备旳工艺设计计算、辅助设备旳选型、工艺流程图旳制作、重要设备旳工艺条件图等内容。

通过对精馏塔旳核算,以保证精馏过程旳顺利进行并使效率尽量旳提高。

本次设计成果为:理论板数为 20 块,塔效率为 42.2%,精馏段实际板数为 40块,提馏段实际板数为 5 块,实际板数 45 块。

进料位置为第 17 块板,在板式塔重要工艺尺寸旳设计计算中得出塔径为 0.8 米,设置了四个人孔,塔高 22.19 米,通过浮阀板旳流体力学验算,证明各指标数据均符合原则。

关键词:二元精馏、浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学验算。

目录第一章绪论 (5)第二章塔板旳工艺设计 (7)一、精馏塔全塔物料衡算 (7)二、乙醇和水旳物性参数计算 (7)1.温度 (7)2.密度 (8)三、理论塔板旳计算 (11)四、塔径旳初步计算 (12)五、溢流装置 (14)六、塔板分布、浮阀数目与排列 (15)第三章塔板旳流体力学计算 (16)一、气相通过浮阀塔板旳压降 (16)二、淹塔 (17)三、物沫夹带 (18)四、塔板负荷性能图 (19)1.物沫夹带线 (19)2.液泛线 (19)3.液相负荷上限 (20)4.漏液线 (20)5.液相负荷下限 (20)第四章塔附件旳设计 (21)一、接管 (21)二、筒体与封头 (23)三、除沫器 (23)四、裙座 (24)五、人孔 (24)第五章塔总体高度旳设计 (24)一、塔旳顶部空间高度 (24)二、塔总体高度 (24)第六章附属设备旳计算 (24)8.1热量衡算 (24)8.1.10℃旳塔顶气体上升旳焓Qv (24)258.1.2回流液旳焓QR..................................................................8.1.3塔顶馏出液旳焓Q D (25)8.1.4冷凝器消耗旳焓Q C (25)8.1.5进料口旳焓Q F (25)8.1.6塔釜残液旳焓Q W (26)8.1.7再沸器Q B (26)8.2冷凝器旳设计 (26)8.3冷凝器旳核算 (27)8.4泵旳选择 (27)浮阀塔工艺设计计算成果列表 (28)重要符号阐明 (29)参照文献 (31)第一章绪论精馏旳基本原理是根据各液体在混合液中旳挥发度不一样,采用多次部分汽化和多次部分冷凝旳原理来实现持续旳高纯度分离。

化工原理课程设计_11

化工原理课程设计_11

《化工原理》课程设计报告设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔2014-09-14(一)设计任务书: 苯—氯苯精馏塔设计(二)设计题目(三)要求: 试设计一座苯-氯苯连续精馏塔, 要求产量纯度为99.8%的氯苯3.0吨/小时, 塔顶流出液中含氯苯不得高于2%, 原料液中含氯苯38%(均为质量分数), 其他条件见下面(二)至(五)。

(四)另外, 在确定一些自选操作参数或结构参数时(如进料状况、回流比、冷却水出口温度、板间距等), 应选取两个不同数值(产生两种局部或整体方案), 进行适当比较分析, 确定优选方案, 以便建立经济、节能、环保等设计意识。

主要内容见下页(六)。

(五)操作条件(1)塔顶压力4kPa(表压)(2)进料热状况自选(3)回流比R=1.6Rmin(4)塔底加热蒸汽压强 0.5MPa(表压)(5)单板压降≤0.7kPa(六)塔板类型塔设备型式为板式塔(错流筛板塔)(七)设备工作日(八)每年300天, 每天24小时连续运行(九)厂址选在天津地区(十)设计内容1 设计方案简介2 精馏塔的物料衡算3 精馏塔塔板数确定4 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5 精馏塔主要工艺尺寸(塔高、塔径及塔板结构尺寸)计算6 精馏塔的流体力学验算7 精馏塔塔板的负荷性能图8 精馏塔辅助设备选型与计算9 设计结果一览表10 带控制点的生产工艺流程及精馏塔的主体设备条件图11设计总结和评述一、 设计方案简介本次设计的内容是分离苯-氯苯的板式精馏塔, 基本流程是原料由管道运送到原料罐之后, 由泵打入精馏塔, 其间要经过一个原料预热器, 从塔顶出来的组分由管道通过冷凝器之后, 一部分作为产品输送到产品罐, 一部分回流作为塔内的下降液体;塔底的部分液体在经过再沸器气化之后成为塔内上升蒸汽, 部分液体存在塔底, 一部分液体由管道流出作为氯苯的产品, 并由泵输送至氯苯储罐。

其中冷凝器的冷却水可以采用自来水, 原料可以使用塔底液体进行预热, 再沸器的加热蒸汽来自锅炉房。

化工原理课程设计说明书82361

化工原理课程设计说明书82361

化工原理课程设计说明书课程设计任务书设计题目:苯胺换热器的设计一:设计内容设计一台列管式换热器二:设计任务及操作条件(1) 处理能力:5210⨯吨|年(2) 设备型式:列管式式换热器 (3)操作条件a:苯胺:入口温度129℃,出口温度32℃b:冷却介质:自来水,入口温度40℃,出口温度25℃c:允许压强降:不大于5510⨯Pad:每年按360天计,每天24小时连续运行 (4)设计项目a)设计方案简介:对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。

b )换热器的工艺计算:确定换热器的传热面积。

c)换热器的主要结构尺寸设计。

d)主要辅助设备选型。

e)绘制换热器总装配图。

三:设计说明书的内容1:目录;2:设计题目及原始数据(任务书);3:论述换热器总体结构(换热器型式 主要结构)的选择; 4换热器加热过程有关计算(物料衡算 换热衡算 传热面积换热器型号 壳体直径等);5:设计结果概要(主要设备尺寸 衡算结果等); 6:主要设备设计计算及说明。

目录1.概述4.设计计算4.1确定设计方案4.1.1选择换热器类型4.1.2流动空间及流速的测定4.2确定物性数据4.3计算总传热系数4.3.1热流量4.3.2平均传热温差4.3.3冷却水用量4.3.4总传热系数K4.4计算传热面积4.5工艺结构尺寸4.5.1管径和管内流速4.5.2管程数和传热管数4.5.3平均传热温差校正及壳程数4.5.4传热管排列及分程方法4.5.5壳体内径4.5.6折流板4.5.7接管4.6换热器核算4.6.1热量核算4.6.1.1壳程对流传热系数4.6.1.2管程对流传热系数4.6.1.3传热系数K4.6.1.4传热面积S4.6.2换热器内流体的流动阻力4.6.2.1管程流动阻力4.6.2.2壳程阻力4.6.2.3换热器主要结构尺寸和计算结果5.设计小结6.参考文献7.附图表一.概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。

化工原理_课程设计_精馏塔_(详细版)

化工原理_课程设计_精馏塔_(详细版)

化工原理课程设计任务书学院:化工学院班级:姓名:学好:指导教师:设计时间:12.26~1.6一.设计题目: 4.0万吨/年乙醇连续精馏塔设计二.目的与意义:乙醇是重要的化工原料,对乙醇连续精馏塔的设计可以使学生充分利用化学工程原理课程中所学习到的知识来解决工业实际问题,同时训练学生一定的工程绘图能力。

三.要求(包括原始数据,技术参数,设计要求,图纸量,工作量要求等)设计条件:1. 原料液组成:乙醇50%;水50%(质量分率);2. 塔顶的乙醇含量不得低于90.0%;残液中乙醇含量不得高于1.0%;3. 操作条件 1) 塔顶压力0.5kpa(表压)2)进料热状态自选3)回流比自选4)加热蒸汽压力0.3~0.5Mpa(表压)5)单板压降≤0.5kpa 4.踏板类型:筛板塔5.塔釜采用饱和水蒸汽加热(加热方式自选);塔顶采用全凝器,泡点回流。

6.操作回流比R自选。

设计要求:1. 设计方案的确定及流程说明;2.塔的工艺计算;3.塔和塔板的工艺尺寸设计(1)塔高,塔经及塔板结构尺寸的确定;(2)踏板的流体力学演算;(3)塔板的负荷性能图;4.涉及一览表5. 辅助设备选型与计算;6.主要接管尺寸计算7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论8.编制设计说明书图纸要求:1.踏板布置图;2.工艺流程图摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系,以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。

筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备,此设计针对二元物系乙醇--水的精馏问题进行分析,选取,计算,核算,绘图等,是较完整的精馏设计过程。

通过逐板计算得出理论板数为9块,回流比为1.32,算出塔效率为0.51,实际板数为18块,进料位置为第7块,在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米,有效塔高5.95米,筛孔数5868。

通过筛板塔的流体力学验算,证明各指标数据均符合标准。

本次设计过程正常,操作合适。

关键词:乙醇、水、二元精馏、筛板连续精馏精馏塔、精馏段第1章1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中,在精馏柱及精馏塔中精馏时,上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

化工原理课程设计 (2)(2013)

化工原理课程设计 (2)(2013)
2013-6-24
6、塔板负荷性能图;
7、辅助设备计算与选型(泵、再沸器及冷 凝器) 8、筛板塔的工艺设计计算结果总表 ; 9、筛板塔接管尺寸一览表 10、设计讨论 11、参考文献 12、附属图纸(理论板图解图、塔板负荷 性能图、塔板结构示意图及工艺流程图)
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四、精馏塔工艺设计
计算前先查出物性数据。
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4、塔板工艺尺寸计算
安定区
开孔区
受 液 区
降 液 管
溢流堰
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(1)溢流装置的设计
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液相负荷、塔径与液流型式的关系
液体流量L,m3/h 塔径D,mm U形流 单溢流 双溢流
1000 1400 2000 3000 4000 5000
7以下 9以下 11以下 11以下 11以下 11以下
45以下 70以下 90以下 110以下 110以下 110以下
90~160 110~200 110~230 110~250
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1) 出口堰(溢流堰)
(0.6 ~ 0.8) D
堰长
,单溢流
lW
(0.5 ~ 0.6) D
,双溢流
塔径标准化以后,应重新验算液沫夹带量,必要时在此先进 行塔径的调整,然后再决定塔板结构的参数,并进行其它各 项计算。
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塔有效高度:
H HD ( N p 2 S ) HT S H HF HB
' T
式中 HD——塔顶空间,m;
HB——塔底空间,m;
HT——塔板间距,m; HT’——开有人孔的塔板间距,m; HF——进料段高度,m; Np——实际塔板数; S——人孔数目(不包括塔顶空间和塔底空间的人孔)。

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计任务书目录一前言 (3)二设计任务 (4)三设计条件 (4)四设计方案 (5)1.吸收剂的选择 (5)2.流程图及流程说明 (5)3.塔填料的选择 (7)五工艺计算 (11)1.物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (11)2.塔径的计算 (12)3. 填料层高度计算 (14)4. 填料层压降计算 (16)5. 液体分布装置 (17)6. 液体再分布装置 (19)7. 填料支撑装置 (20)8. 流体进出口装置 (21)9. 水泵及风机的选型 (22)六设计一览表 (23)七对本设计的评述 (23)八参考文献 (24)九主要符号说明 (24)十致谢 (25)一前言在石油化工、食品医药及环境保护等领域,塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备;塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中;所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题;在化学工业中,经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离,其主要目的是回收气体混合物中的有用物质,以制取产品,或除去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理,或除去工业放空尾气中的有害成分,以免污染空气;吸收操作是气体混合物分离方法之一,它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的;塔设备按其结构形式基本上可分为两类:板式塔和填料塔;以前在工业生产中,当处理量大时多用板式塔,处理量小时采用填料塔;近年来由于填料塔结构的改进,新型的、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点;因此,填料塔已经被推广到大型气、液操作中,在某些场合还代替了传统的板式塔;如今,直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见;随着对填料塔的研究和开发,性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中;氨是化工生产中极为重要的生产原料,但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染, 氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用,可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构;氨的溶解度极高,所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上,从而产生刺激和炎症;可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织,使病原微生物易于侵入,减弱人体对疾病的抵抗力;氨通常以气体形式吸入人体,氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能;进入肺泡内的氨,少部分为二氧化碳所中和,余下被吸收至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外; 短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等;若吸入的氨气过多,导致血液中氨浓度过高,就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止,危及生命;因此,吸收空气中的氨,防止氨超标具有重要意义;本次课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的空气;设计采用填料塔进行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,从而使吸收过程易于进行,而且,填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力;二 设计任务完成填料塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图,编写设计说明书;三 设计条件查表知,25C 下水的饱和蒸气压为,干空气的密度为m 3,20C 下氨气的密度为m 3; 水蒸气的饱和分压为:KPa P P S V 2183.27.0169.3=⨯=⨯=ϕ 湿空气的湿度:绝干气水汽kg /01393.02183.23.1012183.2622.0622.0kg P P P H VV =-⨯=-= 湿空气的比体积:绝干气湿空气kg m t H v H /8621.012732984.221801393.02913.1013.1012732734.22182913=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⨯+⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 标准状态下,湿空气干空气339359.02982730216.11m m =⨯=氨气的体积分数=%68.19%1009359.07601.014.0=⨯⨯ 回收率=%64.99%1001968.00007.01968.0=⨯- 综上所述,本课程设计中填料塔的主要设计参数如下:1、气体混合物成分:空气和氨气;2、氨的含量: %体积;3、混合气体流量: 5000m 3/h ;4、操作温度:303K ;5、混合气体压力:;6、回收率: %;四 设计方案吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的,因此,吸收剂性能的优劣,是决定吸收操作效果的关键之一,选择吸收剂时应着重考虑以下几方面;1溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大,以提高吸收速率并减少吸收剂的用量; 2选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力,而对混合气体中其他组分不吸收或吸收甚微,否则不能直接实现有效分离;3挥发度要低操作温度下吸收剂的蒸气压要低,以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失;4黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低,其在塔内的流动性越好,有助于传质速率和传热速率的提高;5其他所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性,不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求;吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力,而对混合气体中的其他组分不吸收,且挥发度要低;所以本课程设计选择用清水作吸收剂,氨气为吸收质;水廉价易得,物理化学性能稳定,选择性好,符合吸收过程对吸收剂的基本要求;且氨气不作为产品,故采用纯溶剂;流程选择及流程说明吸收装置的流程主要有以下几种:1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,此即逆流操作;逆流操作的特点是传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高;工业生产中多用逆流操作;2并流操作气、液两相均从塔顶流向,此即并流操作;并流操作的特点是,系统不受液流限制,可提高操作气速,以提高生产能力;并流操作通常用于以下情况:当吸收过程的平衡曲线较平坦时,流向对推动力影响不大;易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全;吸收剂用量特别大,逆流操作易引起液泛;3吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中,用泵将吸收塔排除液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内,即为部分再循环操作;通常用于以下操作:当吸收剂用量较小,为提高塔的液体喷淋密度;对于非等温吸收过程,为控制塔内的温升,需取出一部分热量;该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况,通过吸收液的部分再循环,提高吸收剂的使用效率;应当指出,吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低,且需设置循环泵,操作费用增加;4多塔串联操作若设计的填料层高度过大,或由于所处理物料等原因需经常清理填料,为便于维修,可把填料层分装在几个串联的塔内,每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等,即为多塔串联操作;此种操作因塔内需留较大空间,输液、喷淋、支撑板等辅助装置增加,使设备投资加大;5串联-并联混合操作若吸收过程处理的液量很大,如果用通常的流程,则液体在塔内的喷淋密度过大,操作气速势必很小否则易引起塔的液泛,塔的生产能力很低;实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程;若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时,可采用液相作串联、气相作并联的混合流程;列出几种常见的吸收过程如图1;(a)并流 b逆流图1 吸收流程属高溶解度的吸收过程,为提高传质效率和分离效率,所以本设计选用用水吸收NH3逆流吸收流程;该填料塔中,氨气和空气混合气体,经由填料塔的下侧进入填料塔中,与从填料塔顶流下的水逆流接触,在填料的作用下进行吸收;经吸收后的混合气体由塔顶排除,吸收了氨气的水由填料塔的下端流出;塔填料选择塔填料简称为填料是填料塔的核心构件,它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面,其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素;填料的比表面积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起决定了填料塔的性质;因此,填料的选择是填料塔设计的重要环节;塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料;填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑,填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d;填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,通常考虑一下几个方面:1传质效率传质效率即分离效率,它有两种表的方法:一是以理论级进行计算的表示方法,以每个理论级当量的填料层高度表示,即HETP值;另一方面是以传质速率进行计算的表示方法,以每个传质单元相当高度表示,即HTU值;在满足工艺要求的前提下,应选用传质效率高,即HEYP或HTU值低的填料;对于常用的工业填料,其HEYP或HTU值可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;2通量在相同的液体负荷下,填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大,则通量愈大,塔的处理能力亦越大;因此在选择填料种类时,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料;对于大多数常用填料其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;3填料层的压降填料层的压降是填料的主要应用性能,填料层的压降越低,动力消耗越低,操作费用越小;选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要;比较填料的压降有两种方法,一是比较填料层单位高度的压降△P/Z;另一是比较填料层单位传质效率的比压降△P/NT;填料层的压降可用经验公式计算,亦可从有关图表中查出;4填料的操作性能填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等;所选填料应具有较大的操作弹性,以保证塔内气、液负荷发生波动时维持操作稳定;同时,还应具有一定的抗污堵、抗热敏能力,以适应物料的变化及塔内温度变化;此外,所选的填料要便于安装、拆卸和检修;填料种类很多,根据填料方式不同,可分为散装填料和规整填料两大类;1、散装填料散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料;散装填料根据结构特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等;现介绍几种典型的散装填料;1拉西环填料其结构为外径与高度相等的圆环,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;拉西环填料的气液分布较差,传质速率低,阻力大,通量小,目前工业上已很少用了;2鲍尔环填料鲍尔环是在拉西环的基础上改进而得;其结构为在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气体阻力小,液体分布均匀;与拉西环相比,其通量可增加50%左右;鲍尔环是目前应用较广的填料之一;3阶梯环填料阶梯环是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边;由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力;锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的间隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高;阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前使用的环形填料中最为优良的一种;4弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成;弧鞍填料的特点是表面全部敞开,不分内外,液体在表面来那个侧均匀的流动,表面利用率高,流道呈弧形,流动阻力小;其缺点是易发生套叠,致使一部分填料表面被重合,使传质效率降低;弧鞍填料强度较差,容易破碎,工业生产应用不多;5矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改成矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料;矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀;矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环;目前国内绝大多数应用瓷拉西环的场合,均已被矩鞍填料所取代;6环矩鞍填料环矩鞍填料是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料,该填料一般以金属材质制成,故又称为金属环矩鞍填料;环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环,是工业应用最为普遍的一种金属散装填料;下图为几种实体填料:拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍形填料矩鞍形填料图2 几种实体填料2、规整填料规整填料是按一定的几何图形排列,整齐堆砌的填料;规整填料种类很多,根据几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等;工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料;波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料两大类,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式,是由金属丝网制成的;其特点是压降低、分离效率高,特别适用于精密精馏及真空精馏装置,为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段;尽管其造价高,但因性能优良仍得到广泛使用;金属板波纹填料是板波纹填料的主要形式;该填料的波纹板片上冲压有许多φ的小孔,可起到粗分配板片上的液体,加强横向混和作用;波纹板片上轧成4φmm6~mm细小沟纹,可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用;金属孔板波纹填料强度高,耐腐蚀性强,特别适用于大气直径塔及气、液负荷较大的场合;波纹填料的优点是结构紧凑,阻力小,传质效率高,处理能力大,比表面积大;其缺点是不适用于处理黏度大、易聚合或有悬浮物的材料,且装卸、清理困难,造价高;综上所述,经分析各填料特点、性能,本课程设计选择散装阶梯环填料;工业上,填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类;1陶瓷填料陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性,一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀,对强碱介质,可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料;陶瓷填料因其质脆、易碎,不易在高冲击强度下使用;陶瓷填料价格便宜,具有很好的表面润湿性,工业上,主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程;2金属填料金属填料可用多种材质制成,金属材料的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑;碳钢填料造价低,且具有良好的表面湿润性能,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用;不锈钢填料耐腐蚀性强,一般能耐cl 以外常见物系的腐蚀,但其造价较高;钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价级高,一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用;,与同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比,它的通量金属填料可制成薄壁结构~大、气体阻力小,且具有很高的抗冲击性能,能在高温、高压、高冲击强度下使用,工业应用主要以金属填料为主;3塑料填料塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等,国内一般多采用聚丙烯材质;塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀;其耐温性良好,可长期在100℃以下使用;聚丙烯填料在低温低于0℃时具有冷脆性,在低于0℃的条件下使用要谨慎,可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料;塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破碎等优点,多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中;塑料填料的缺点是表面润湿性能较差,在某些特殊应用场合,需要对其表面进行处理,以提高表面润湿性能;所以本次课程设计选用聚丙烯填料;通常,散装填料与规整填料的规格标示方法不同,选择地方法亦不尽相同;①散装填料规格的选择散装填料的规格通常是指填料的公称直径;工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格;同类填料,尺寸越小,分离效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也增加很多;而大尺寸的填料应用于小塔径中,又会产生液体分布不良及严重的壁流,使塔的分离效率降低;本课程设计处理量不大,所用的塔直径不会太大,故选用38mm;②规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多,国内习惯用比表面积表示,主要有125、150、250、350、500、700等几种规格;同种类型的规整填料,其比表面积越大,传质效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也明显增加;选用时应从分类要求、通量要求、场地要求、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑,使所选填料既能满足工艺要求,又具有经济合理性;应当指出,一座填料塔可以选用同种类型、同一规格的填料,也可以使用同种类型、不同规格的填料;可以选用同种类型的填料,也可以选用不同类型的填料;有的塔段可选用规整填料,而有的塔段可选用散装填料;综上所述选用38mm 聚丙烯阶梯环塔填料,其主要性能参数查表1得:比表面积a :32/m m空隙率ε:干填料因子Φ:16.175-m表1 国内阶梯环特性数据五 工艺计算查表知,30C 下空气和水的物理性质常数如下:空气:)/(067.01086.1/165.153h m kg s Pa m kg ⋅=⋅⨯==-μρ粘度:密度:水:253kg/h 940896dyn/cm 72.61007.80/7.995==⋅⨯==-L L L sPa m kg σμρ表面张力:粘度:密度:物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知,30C 下氨在水中的溶解度系数)/(4146.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数SLHM E ρ=相平衡常数3156.13.10102.184146.07.995=⨯⨯===P HM PE m S Lρ;进塔气相摩尔比为:2450.01968.011968.01=-=Y出塔气相摩尔比为:0008821.01968.01)9964.01(1968.02=--⨯=Y对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为:02=X 清水 混合气体的平均摩尔质量为:混合气体的密度为:333/037.1313314.81064.26103.101m kg RT M P v =⨯⨯⨯⨯==-ρ 混合气体流量:)/(688.1944.2213132735000h kmol =⨯⨯惰性气体流量:)/(373.156)1968.01(688.194h kmol V =-⨯=最小液气比:3109.103156.12450.00008821.02450.0)(21212121min =--=--=--=*X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的倍,则可得吸收剂用量为:液气比 069.1037.1500002.18484.307=⨯⨯=V L ωω经计算该吸收过程为低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据;混合气体的黏度可近似取为空气的黏度;塔径计算采用贝恩Bain-霍根Hougen 泛点关联式计算泛点速度: 气体质量流量:液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即: 填料总比表面积:32/5.132m m a t = 水的黏度:s mPa L ⋅=8007.0μA 、K 取值可由表2查得;取泛点率为,即s m u u F /781.2973.37.07.0=⨯== 则 m uV D S7976.0781.214.33600/500044=⨯⨯==π圆整后取 D=常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200 泛点率校核:s m u /765.28.0785.03600/50002=⨯=6959.0973.3/765.2/==F u u 对于散装填料,其泛点率的经验值为85.0~5.0/=F u u填料规格校核:805.2138800>==d D 液体喷淋密度校核:取最小润湿速率为:)/(08.0)(3min h m m L W ⋅= 所以 )/(6.105.13208.0)(23min min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅=经以上校核可知,填料塔直径选用m D 8.0=合理;填料层高度计算查表知, 0C , kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o由23))((oo o T TP P D D G =,则303k ,kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数为: 液相扩散系数s m D L /10105.229-⨯=液体质量通量为)/(785.110288.0785.002.18484.30722h m kg U L ⋅=⨯⨯= 气体质量通量为)/(462.103208.0785.0037.1500022h m kg U V ⋅=⨯⨯= 脱吸因数为6691.05.13109.13156.1=⨯==L mV S气相总传质单元数为:气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算: 不同材质的бc 值见表3;表3 不同材质的бc 值查表知,2/427680/33h kg cm dyn c ==σ所以,3560.0})5.1329408967.995785.11028()1027.17.9955.132785.11028()883.25.132785.11028()940896427680(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算:)/(1206.0)303314.81036001988.05.132()3600101988.0037.1067.0()067.05.132462.10320(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算:6524.0)7.9951027.1883.2()360010105.27.995883.2()883.25.1323560.0785.11028(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L gD a U ρμρμμκ表4 各类填料的形状系数查表4得:45.1=ψ 则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 170.3545.15.1323560.06524.0)/(561.845.15.1323560.01206.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ由a u ua a u ua L FLG FGκκκκ⋅-⋅+='⋅-⋅+='])5.0(6.21[])5.0(5.91[2.24.1 得,则)/(173.826.384146.0186.16111113kpa h m kmol a H a a L GG ⋅⋅=⨯+='⋅+'=κκκ由m P a V a K V H G Y OG 3759.08.0785.03.101173.8373.1562=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由 m N H Z OG OG 142.568.133759.0=⨯=⋅= 设计取填料层高度为:m Z 7= 对于阶梯环填料,m h Dh615~8max ≤=, 将填料层分为2段设置,每段,两段间设置一个液体再分布器; 取12=Dh,则填料塔总高度为:m D h 6.98.01212=⨯== 填料层压降计算采用Eckert 通用关联图计算填料层压降: 横坐标为:03449.0)7.995037.1(037.1500002.18484.307)(5.05.0=⨯⨯⨯=L V V L ρρωω 查表知:1116-=Φm P纵坐标为:09006.08007.07.995037.181.91116765.22.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ查图3得,m pa ZP/8.735=∆ 填料层压降为:kpa pa P 151.578.735=⨯=∆图3 通用压降关联图液体分布装置液体分布器的作用:液体分布装置设于填料层顶部,用于将塔顶液体均匀分布在填料表面上,液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大,特别是大直径、低填料层的填料塔,尤其需要性能良好的液体分布装置;由于液体在填料塔内分布均匀,可以增大填料的润湿表面积,以提高分离效果;因此,液体在塔顶的初始均匀喷淋,是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件;从喷淋密度考虑,应保证每602m 的塔截面上约有一个喷淋点,这样,可以防止塔内壁流和沟流现象; 常用的液体分布装置有莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔管式分布器等;莲蓬式喷淋器:液体经半球形喷头的小孔喷出;小孔直径为3~10m,做同心圆排列,喷洒角不超过︒80;这种喷淋器结构简单,但只适用于直径小于600mm 的塔中,且小孔易堵塞;盘式分布器:盘低开有筛孔的称为塞孔式,盘底装有垂直短管的称为溢流管式;液体加至分布盘上,经筛孔或溢流短管流下;筛孔式的液体分布效果好,而溢流管式自由截面积较大,且不易堵塞;盘式分布器常用于直径较大的塔中,基本可保证液体分布均匀,但其制造较麻烦;齿槽式分布器:液体先经过主干齿槽向其下个条形做第一级分布,然后再向填料层上面分布;这种分布自由截面积大,不易堵塞,多用于直径较大的填料塔;多孔环管式分布器:由多孔圆形盘管、联接管及中央进料管组成;这种分布器气体阻力小,特别使用于液量小而气量大的填料吸收塔;液体分布装置的安装位置,须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间,让上升气流不受约束地穿过分布器;根据氨气易溶解的性质,可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器;多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道自由截面一般在70%以上,也便于制成分段可拆结构;液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入,通过支管上的小孔向填料层喷淋;排管式喷淋器采用塑料制造; 分布点密度计算:为了使液体初始分布均匀,原则上应增加单位面积上的喷淋点数;但是,由于结构的限制,不可能将喷淋点设计得很多;根据Eckert 建议,当mm D 750≈时,每260cm 塔截面设一个喷淋点;则总布液孔数为: 布液计算: 由 H g n d L o S ∆Φ=242π取60.0=Φ,mm H 160=∆则 mmm Hg n L d So 70.4004696.016.081.926.08414.3001546.0424==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⋅Φ=π液体再分布装置实践表明,当喷淋液体沿填料层向下流动时,不能保持喷淋装置所提供的原始均匀分。

(化工原理课设计)再沸器设计

(化工原理课设计)再沸器设计

(3) 计算显热段传热系数KL
K
1
d0 hidi
Ri dd0i
Rwddm 0 ROh10
污垢热阻R– P55,表3-9
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2. 蒸发段传热系数KE计算
D
图3-28:饱和泡核流、块状流、环状流、雾状流
• 设计思路:xe<25%
控制在饱和泡核沸腾和两相对流传热
LCD
双机理模型:同时考虑两相对流传热机理和饱 和泡核沸腾传热机理。
tpV(1R L)bR L
管程出口管内两相流密度以出口气含率计算。
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x xe
①管程进口阻力△P1
P1 i
Li Di
G2
2b
Li:进口管长度和当量长度 之和,m Di :进口管内径, m G:釜液在进口管内质量流
Li 0.342((D D6ii//00..022554)204.191) 4速,kg/m2s
▲可靠性高, 维护、清理方便。 ▲传热系数小, 壳体容积大, 占地面积大, 造价高, 易结垢。
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内置式再沸 器:
▲结构简单。 传热面积小, 传热效果不理 想。
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再沸器形式的选用
操作稳定、调节方便、结构简单、加工制造容易、安 装维修方便、实用周期长、运行安全可靠、占地面积 小、安装空间高度要求不高
N u 0 .3R 6 0 .5 e P 51 /3 r (/ w )0 .1 4
或h: 0.3d 6 eR0.5 eP 51/r 3(/w)0.14
热水加热
参考53页
适用条 20件 00: Re106 挡板切割度:25%D。
定性温 tm 度 (t1: t2)/2 特征尺寸:流道的当量直径。

化工原理课程设计流化床干燥器

化工原理课程设计流化床干燥器

目录I设计任务书一、设计题目万吨/年流化床干燥器设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力进料量万吨/年以干燥产品计操作周期260天/年进料湿含量13%湿基出口湿含量1%湿基2.操作条件干燥介质湿空气110℃含湿量取kg干空气湿空气离开预热器温度即干燥器进口温度110℃气体出口温度自选热源饱和蒸汽,压力自选物料进口温度15℃物料出口温度自选操作压力常压颗粒平均粒径3.设备型式流化床干燥器4.厂址合肥三、设计内容:1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计1硫化床层底面积的确定;2干燥器的宽度、长度和高度的确定及结构设计4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图、干燥器设备图、平面布置图7、设计评述II第一章概述流化床干燥器简介将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中,从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化;流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥的一种工业设备,目前在化工、轻工、医学、食品以及建材工业中都得到了广泛应用;1)流态化现象图1流态化现象图空气流速和床内压降的关系为:图2空气流速和床内压降关系图空气流速和床层高度的关系为:流化床的操作范围:u mf ~u t图3空气流速和床层高度关系图2) 流化床干燥器的特征优点:1床层温度均匀,体积传热系数大2300~7000W/m3·℃;生产能力大,可在小装置中处理大量的物料;Velocity Height0fbed FixedFluidize A DB CEU mf Velocity PressuredropU mf2由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速的给热,使物料床层温度均一且易于调节,为得到干燥均一的产品提供了良好的外部条件;3物料干燥速度大,在干燥器中停留时间短,所以适用于某些热敏性物料的干燥;4物料在床内的停留时间可根据工艺要求任意调节,故对难干燥或要求干燥产品含湿量低的过程非常适用;5设备结构简单,造价低,可动部件少,便于制造、操作和维修;6在同一设备内,既可进行连续操作,又可进行间歇操作;缺点:1床层内物料返混严重,对单级式连续干燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外;2一般不适用于易粘结或结块、含湿量过高物料的干燥,因为容易发生物料粘结到设备壁面上或堵床现象;3对被干燥物料的粒度有一定限制,一般要求不小于30m、不大于6mm;4对产品外观要求严格的物料不宜采用;干燥贵重和有毒的物料时,对回收装量要求苛刻;5不适用于易粘结获结块的物料;3流化床干燥器的形式1、单层圆筒形流化床干燥器连续操作的单层流化床干燥器可用于初步干燥大量的物料,特别适用于表面水分的干燥;然而,为了获得均匀的干燥产品,则需延长物料在床层内的停留时间,与此相应的是提高床层高度从而造成较大的压强降;在内部迁移控制干燥阶段,从流化床排出的气体温度较高,干燥产品带出的显热也较大,故干燥器的热效率很低;2、多层圆筒形流化床干燥器热空气与物料逆向流动,因而物料在器内停留时间及干燥产品的含湿量比较均匀,最终产品的质量易于控制;由于物料与热空气多次接触,废气中水蒸气的饱和度较高,热利用率得到提高;此种干燥器适用于内部水分迁移控制的物料或产品要求含湿量很低的场合;多层圆筒型流化床干燥器结构较复杂,操作不易控制,难以保证各层板上均形成稳定的流比状态以及使物料定量地依次送入下一定;另外,气体通过整个设备的压强降较大,需用较高风压的风机;3、卧式多室流化床干燥器与多层流化床干燥器相比,卧式多室流化床干燥器高度较低,结构筒单操作方便,易于控制,流体阻力较小,对各种物料的适应性强,不仅适用于各种难于干燥的粒状物料和热敏性物料,而且已逐步推广到粉状、片状等物料的干燥,干燥产品含湿量均匀;因而应用非常广泛;4干燥器选形时应考虑的因素1物料性能及干燥持性其中包括物料形态片状、纤维状、粒状、液态、膏状等、物理性质密度、粒度分布、粘附性、干燥特性热敏性、变形、开裂等、物料与水分的结合方式等因素;2对干燥产品质量的要求及生产能力其中包括对干燥产品特殊的要求如保持产品特有的香味及卫生要求;生产能力不同,干燥设备也不尽相同;3湿物料含湿量的波动情况及干燥前的脱水应尽量避免供给干燥器湿物料的含湿量有较大的波动,因为湿含量的波动不仅使操作难以控制面影响产品质量,而且还会影响热效率,对含湿量高的物料,应尽可能在干燥前用机械方法进行脱水,以减小干燥器除湿的热负荷;机械脱水的操作费用要比干燥去水低廉的多,经济上力求成少投资及操作费用;4操作方便.劳动条件好;5适应建厂地区的外部条件如气象、热源、场地,做到因地制宜; 5干燥原理干燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发湿分大多数情况下是水,而获得一定湿含量固体产品的过程;湿分以松散的化学结合或以液态溶液存在于固体中,或积集在固体的毛细微结构中;当湿物料作热力干燥时,以下两种过程相继发生:过程1.能量大多数是热量从周围环境传递至物料表面使湿分蒸发;过程2.内部湿分传递到物料表面,随之由于上述过程而蒸发;干燥速率由上述两个过程中较慢的一个速率控制,从周围环境将热能传递到湿物料的方式有对流、传导或辐射;在某些情况下可能是这些传热方式联合作用,工业干燥器在型式和设计上的差别与采用的主要传热方法有关;在大多数情况下,热量先传到湿物料的表面热按后传入物料内部,但是,介电、射频或微波干燥时供应的能量在物料内部产生热量后传至外表面;整个干燥过程中两个过程相继发生,并先后控制干燥速率;6)物料的干燥特性物料中的湿分可能是非结合水或结合水;有两种排除非结合水的方法:蒸发和汽化;当物料表面水分的蒸汽压等于大气压时,发生蒸发;这种现象是在湿分的温度升高到沸点时发生的,物料中出现的即为此种现象;如果被干燥的物料是热敏性的,那么出现蒸发的温度,即沸点,可由降低压力来降低真空干燥;如果压力降至三相点以下,则无液相存在,物料中的湿分被冻结;在汽化时,干燥是由对流进行的,即热空气掠过物料;降热量传给物料而空气被物料冷却,湿分由物料传入空气,并被带走;在这种情况下,物料表面上的湿分蒸汽压低于大气压,且低于物料中的湿分对应温度的饱和蒸汽压;但大于空气中的蒸汽分压;干燥技术是一门跨学科、跨行业、具有实验科学性的技术;传统的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、转同干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、真空冷冻干燥器、太阳能干燥器、微波和高频干燥器、红外热能干燥器等;干燥设备制作是密集型产业,我国的国产干燥设备价格相对低廉,因此具有较强的竞争力;主要包括:1物料静止型或物料输送型干燥器;2物料搅拌型干燥器;3物料热风输送型干燥器;4物料移动状态;5辐射能干燥器将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中,从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化;流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥器德一种工业设备,目前在化工、轻工医学、食品以及建材工业中得到广泛的应用;设计方案简介一、设计任务所要求的内容见附设计任务书二、主体设备的选择计算管的高度与管径时所需的公式与参数,可由参考文献查得;具体计算见设计书;来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加到干燥室的第一室,依次经过各室后,于℃离开干燥器;湿空气由送风机送到翅片型空气加热器,升温到120℃后进入干燥器,经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度温度降到了73℃;废气经旋风分离器净化后由抽风机排除至大气;空气加热器以400kPa的饱和水蒸气作热载体;图4干燥器主体设备图三、辅助设备的选择辅助设备在干燥中起着关键的作用;加料装置的选择必须考虑到所加物料的湿度、颗粒的大小和物料的处理量,因此,综合考虑选择装置,可以用旋转式加料装置;风机和热风加热装置的选择稍微有点难,因为没有具体的数据可以选择使用,为了节省整个装置的成本,我们可以选择有同样功能的标准设备,此具体的风机没有,我们就可以选择稍大的现有的标准风机来代替;至于分离装置的,因为是要求达到环保的排放标准,必须选择能处理极小粒径的,例如,旋风分离器,其他离粒径在5微米左右,排放出的颗粒基本达到要求,不需要再安装更好的布袋分离器,同时也可以节省成本;四、整个装置的流程图见附录;风机提供出所需要的风量,经热风加热器到需要的温度后,送入主体设备并带着加入的物料往上走进行干燥过程;因为颗粒有自身的重量要往下运动,就与向上的热风形成逆流运动,加大了干燥的效果;运动流化床干燥装置,减少了干燥的时间和主体设备的高度;最后由分离设备分离器出需要的干物料,并排出难分离的颗粒;五、具体的计算与装置的选择见下面的设计书;第二章 设计计算设计参数被干燥物料:颗粒密度s ρ=1400kg/m 3;堆积密度b ρ=700kg/m3;绝干物料比热s C =kg ℃;颗粒平均直径dm=m μ150;临界湿含量C X =;平衡湿含量*X ≈0;要求物料从ω1=15%湿基,干燥至ω2=1%湿基物料进口温度θ1=15℃物料静床层高度0Z 为;干燥装置热损失为有效传热量的15%;干燥条件确定:1.干燥介质——湿空气,根据成都的年平均气象条件,将空气进预热器温度定为16℃,相对湿度定为84%;2.干燥介质进入干燥器温度1t =110℃;3.物料进入干燥器温度:1θ=15℃4.干燥介质离开干燥器的相对湿度和2ϕ和2t :对气流干燥器,一般要求2t 较物料出口温度高10—30℃,或者较出口气体的绝热饱和温度湿球温度高20—50℃;5.热源:饱和蒸汽,压力400kPa;物料衡算由给定的任务条件已知,生产能力为3526kg/h 以干燥产品计,即为h kg G /35262=,又ω1=,ω2= 湿基01.001.0101.0ω-1ω222=-==X ,15.013.0113.0ω-1ω111=-==X 绝干物质质量流率为干燥器单位时间汽化水分量为水在16℃下的饱和蒸汽压为空气湿度为绝干气体质量流率为12H H W L -=,01H H = =,00956.070.4882-=H L a空气和物料出口温度的确定空气出口温度比出口处湿球温度要高出20—50℃,在这里取35℃;由t 1=110℃,00956.01=H 查上页湿度图得:1w t =℃ 近似取2138w w t t ==℃, 则2383573t =+=℃设物料离开干燥器的温度2θ, 因C X X <2,而05.0=Xc2280 2250246023702340231024302400 2490 02030 40 50 60 10 7080 90 100温度/℃110120H图5湿空气的湿度-温度图湿度/k g.kg 干空气-1汽化潜热/k J/kg湿比热容/kJ.kgH 2O.℃-1湿比体积/m 3.k g 干故可用公式)()(22222222222222)()()))(()(w S C w t t C X X r w S C w C w S w w t t C X X r X X X X t t C X X r t t t --*****--------=--θ又因2230285.227.2491w w t r -= =故代入数据2403.760.051.256(7338)20.0052403.760.005 1.256(7338)()730.0573382403.760.05 1.256(7338)θ⨯-⨯-⨯-⨯-=-⨯--得到=2θ℃干燥器的热量衡算图6干燥器热量衡算图如图6所示,干燥器中不补充能量,故=d Q 0 干燥器中的热量衡算可表达为:l l m w p Q Q Q Q Q Q '+++== b物理意义是气体冷却放出的热量Q p 用于三个方面:以w Q 气化湿分,以m Q 加热物料,以l Q 补偿设备的热损失;其中,)(120θw v W c t c r W Q -+==⨯+⨯⨯⨯⨯)152.62(-⨯)(020t t Lc Q H l -='))(884.1005.1(020t t H L -+))(884.1005.1(010t t H L -+L 因为干燥器的热损失为有消耗热量的15%,即)%(15m w l Q Q Q += =+=将上面各式代入b 式, 即为=+++ 解得L=绝干气/h将L=代入a 式 即为00956.070.4882-=H ,解得2H =水/kg 绝干气干燥器的热效率许多资料和教科书上都是以直接用于干燥目的的w Q 来计算热效率 所以dp wh Q Q Q +=η,其中0=d Q 故干燥器的热效率为第三章干燥器工艺尺寸设计流化速度的确定1.临界流化速度的计算对于均匀的球星颗粒的流化床,开始流化的孔隙率4.0=mf ε在110℃下空气的有关参数为:密度ρ=3/kg m ,粘度s Pa ⋅⨯=-51018.2μ,导热系数223.210/W m λ-=⨯⋅℃ 所以253323)1018.2(81.9898.0)898.01400()1015.0()(--⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρρgd Ar s = 由4.0=mf ε和Ar 值,查李森科关系图得mf Ly =6102-⨯ 临界流化速度为23ρμρgLy u s mf mf ==2563898.081.914001018.2102⨯⨯⨯⨯⨯--=s m /1006.93-⨯2.沉降速度的计算颗粒被带出时,床层的孔隙率1≈ε;根据1=ε及Ar 的数值,查李森科关系图可得mf Ly =55.0带出速度为s m gLy u s t /5889.0898.081.914001018.255.025323=⨯⨯⨯⨯==-ρμρ 带出速度即为颗粒的沉降速度; 3.操作流化速度 取操作流化速度为t u即0.70.70.58890.4122/t u u m s =⨯=⨯=流化床层底面积的计算1、干燥第一阶段所需底面积表面汽化阶段所需底面积1A 可以按公式 式中,静止时床层高度为m Z 15.00=; 干空气的质量流速取为u ρ,即⋅=⨯⨯⨯⨯=⨯=---25.1335.13/51.35469.21015.0032.0104(Re)104m W d mλα℃ =a α24000=842402/W m ⋅℃由于时,mm mm d m 9.015.0<=所得a α需要校正,由m d 从图可查的11.0=C ;所以⨯='11.0a α84240=2/W m ⋅℃ 公式⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=1)()(2111000w w H H r X X G t t A L C C L aZ α即可演变为:解得1A =2、物料升温阶段所需底面积物料升温阶段的所需底面积2A 可以按公式 公式中:=--=--2.6211015110ln ln2111θθt t ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=1ln /211122000θθαt t c G A L C C L aZ m c H H 即为:解得2A = 3、床层总面积流化床层总的底面积21A A A +==+=2m干燥器长度和宽度今取宽度b=,长度a=4m,则流化床的实际底面积为; 沿长度方向在床层内设置5个横向分隔板,板间距约为.停留时间物料在床层中的停留时间为:干燥器高度流化床的总高度分为浓相段高度和分离段高度;流化床在界面以下的区域称为浓相区,界面以上的区域称为稀相区; 1、浓相段高度而ε由式=⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=21.0221.02)53.875469.236.05469.218(Re 36.0Re 18Ar ε由此m Z Z 764.08822.014.0115.011001=--⨯=--=εε 2、分离段高度对非圆柱形设备,应用当量直径e D 代替设备直径D由0.4122/u m s =以及e D =从资料查得 从而2 1.5 1.5 1.048 1.571e z D ==⨯=m 3、干燥器高度为了减少气流对固体颗粒的带出量,取分布板以上的总高度为;干燥器结构设计1、布气装置设计布气装置包括分布板和预分布器两部分;其作用除了支撑固体颗粒、防止漏料以及使气体均匀分布外,还有分散气流使其在分布板上产生较小气泡的作用,以造成良好的起始流化条件与抑制聚式流化床的不稳定性;如图7所示;图7布气装置图采用单层多孔布气板;取分布板压降为床层压降的15%;则 取阻力系数2ξ=,则筛孔气速为: 干燥介质的体积流量为:选取筛孔直径0 1.5d mm =,则总筛孔数目为:31036936.140015.0365.5442020=⨯⨯∏⨯=∏=u d V n S 个 分布板的实际开孔率为:在分布板上筛孔按等边三角形布置,孔心距为: 可取T=.预分布器的作用是在分布板前预先把气体分布均匀一些,避免气流直冲分布板而造成局部速度过高,对于大型干燥器,尤其需要装置预分布器; 2、分隔板设计为了改善气固接触情况和使物料在床层内停留的时间分布均匀,沿长度方向设置5个横向分隔板板间距约为;隔板与分布板之间的距离为20-50mm,隔板做成上下移动式,以调节其与分布板之间的距离;分隔板宽,高,由5mm 厚钢板制造;3、物料出口堰高h将u 和mf u 代入上式,即可以得到 解得:v E =以公式013232.14()Re18 1.52ln()15()()vc v bh Z E G hE b ρ-=-计算h 的数值 代入相关数据可得:整理上式得到0.265211710.3189650.004457ln h h =+ 经试差解得h=为了便于调节物料的停留时间,溢流堰的高度设计成可调节结构;第四章附属设备的设计与选型风机的选择为了克服整个干燥系统的阻力以输送干燥介质;必须选择合适类型的风机并确定其安装方式;送风机风机按其结构形式有轴流式和离心式两类;轴流式的特点是排风量大而风压很小,一般仅用于通风换气,而不用于气体输送;故选择离心式通风机;其风机进口体积流量V 1为 排风机同理可得到物料出干燥塔的温度下的体积流量V 2:气固分离器为了获得较高的回收率,同时避免环境污染,需将从干燥器中出来的空气进行气固分离,在干燥系统中使用的分离器主要有旋风分离器、袋滤器、湿式洗涤器等;旋风分离器如图8所示是利用惯性离心力的作用从气流中分离出颗粒的设备;其上部为圆筒形,下部为圆锥形;它内部的静压力在器壁附近最高,仅稍低于气体进口处的压强,越往中心静压力越低,中心处的压力可降到气体出口压力以下;旋风分离器的分离效率通常用临界粒径的大小来判断,临界粒径越小,分离效率越高;在此次设计中采用旋风分离器分离5m μ以上的PVC 粉尘以能达到工艺和环境要求;经考虑,故选用/8.2XLP B -型旋风分离器;式中t r 为出口空气温度下的密度,即为73o c 时的密度:31.04/t r kg m =,另外取65tr p=∆;可得 D =图8旋风分离器装置图加料器供料器是保证按照要求定量、连续或间歇、均匀地向干燥器供料与排料;常用的供料器有圆盘供料器、旋转叶轮供料器、螺旋供料器、喷射式供料器等;将这些供料器相比较:对于圆盘供料器,虽然结构简单、设备费用低,但是物料进干燥器的量误差较大,只能用于定量要求不严格而且流动性好的粒状物料;对于旋转叶轮供料器,操作方便,安装简便,对高大300o C 的高温物料也能使用,体积小,使用范围广,但在结构上不能保持完全气密性,对含湿量高以及有黏附性的物料不宜采用;对于螺旋供料器,密封性能好,安全方便,进料定量行高,还可使它使用于输送腐蚀性物料;但动力消耗大,难以输送颗粒大、易粉碎的物料;对于喷射式供料器空气消耗量大,效率不高,输送能力和输送距离受到限制,磨损严重;我们本次设计的任务是干燥PVC,它在进入干燥器之前的温度下为固态颗粒状,颗粒平均直径m d =150m μ,且硬度和刚性都较高;因为圆盘供料器只能用于定量要求不严格的物料,所以通常情况下不选用;又因为螺旋供料器容易沉积物料,不宜用于一年330天,每天24小时的连续工作;另外我们较高硬度和刚性的PVC 对设备存在磨损,如果再加上空气流的喷射作用,磨损将会更大,故不能选用喷射式供料器;综上我们选用星形供料装置,如图9所示,且3=2.143m /h mv sq q ρ=,因此可选择其规格和操作参数如下:规格:200200φ⨯生产能力:3m h4/叶轮转速:20/minr传动方式:链轮直联设备质量:66kg齿轮减速电机:型号561JTC功率1kW输出转速31/minr图9星形供料装置图第五章设计结果列表参考资料:化工原理第二版,科学出版社;化工原理课程设计,天津大学技术出版社;化工原理设计导论,成都科技大学出版社;先进干燥技术,T.库德,.牟久大着,化学工业出版社;化工设计,黄璐,王保国着,化学工业出版社;附录主要参数说明G1——物料进口量G2——物料出口量W——水分蒸发量ρs——物料密度M——物料干基L——空气用量θ1、θ2——物料进出口温度1θ2θt1、t2—-气体进出口温度1t2tcs——干物料比热scQ——热消耗量ω——物料湿含量H——温度Re——雷诺数u——空气速度γ——物料重度——空气相对湿度ε——固体床层空隙率A——床层面积D——床层直径φd——分布板开空率τ——平均停留时间。

化工原理课程设计任务书精馏塔

化工原理课程设计任务书精馏塔

化工原理课程设计任务书精馏塔一、设计内容1.设计方案的确定〔设计方案简介:对给定或选定的工艺流程、要紧设备的形式进行简要的论述。

〕(1)操作压力 (2)进料状态 (3)加热方式 (4)热能利用2.要紧设备的工艺设计运算(1)物料衡算; (2)热量衡;(3)回流比的确定;(4)工艺参数的选定;(5)理论塔板数的确定3.塔板及塔的要紧尺寸的设计(设备的结构设计和工艺尺寸的设计运算。

)(1)塔板间距的确定(2) 塔径的确定(3) 塔板布置及板上流体流程的确定4. 流体力学的运算及有关水力性质的校核5. 板式精馏塔辅助设备的选型:典型辅助设备要紧工艺尺寸的运算,设备的规格、型号的选定。

6.绘制流程图及精馏塔的装配图: 工艺流程图:以单线图的形式绘制,标出主体设备与辅助设备的物料方向,物流量、能流量,要紧测量点。

要紧设备的工艺条件图:主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的运算结果用一张总图表示出来。

图面上应包括如下内容:①设备图形:指要紧尺寸(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、最大承诺压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性;③.设备组成一览表:注明组成设备的各部件的名称等。

应予以指出,以上设计全过程统称为设备的工艺设计。

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7.编写设计说明书:设计说明书的内容:①名目;②设计题目及原始数据(任务书);③简述酒精精馏过程的生产方法及特点(设计方案简介),④论述精馏总体结构(塔型、要紧结构)的选择和材料选择;⑤精馏过程有关运算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等) (工艺运算及要紧设备设计);⑥设计结果概要(设计结果汇总):要紧设备尺寸、衡算结果等;⑦主体设备设计运算及说明;⑧要紧零件的强度运算〔选做〕;⑨附属设备的选择(辅助设备的运算和选型,选做〕;⑩参考文献;(11)设计评述(后记)及其它.整个设计由论述,运算和图表三个部分组成,论述应该条理清晰,观点明确;运算要求方法正确,误差小于设计要求,运算公式和所有数据必需注明出处;图表应能简要表达运算的结果。

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]化工原理课程设计题目:姓名:班级:学号:指导老师:设计时间:序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程(《物理化学》,《化工制图》等)所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。

通过课程设计,要求更加熟悉工程设计的基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力,问题分析能力,思考问题能力,计算能力等。

精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业中得到广泛应用。

精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分的挥发度的不同,使易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,实现原料混合液中各组分的分离。

根据生产上的不同要求,精馏操作可以是连续的或间歇的,有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计,即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯,采用连续操作方式,需设计一板式塔将其分离。

目录一、化工原理课程设计任书 (3)二、设计计算 (3)1.设计方案的确定 (3)2.精馏塔的物料衡算 (3)3.塔板数的确定 (4)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11)7.筛板的流体力学验算 (13)8.塔板负荷性能图 (15)9.接管尺寸确定 (30)二、个人总结 (32)三、参考书目 (33)(一)化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书一、设计题目:设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔二、设计任务及操作条件1、设计任务:物料处理量: 7万吨/年进料组成: 37%苯,苯-甲苯常温混合溶液(质量分率,下同)分离要求:塔顶产品组成苯≥95%塔底产品组成苯≤6%2、操作条件平均操作压力: kPa平均操作温度:94℃回流比:自选单板压降: <= kPa工时:年开工时数7200小时化工原理课程设计三、设计方法和步骤:1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求,通过对现有资料的分析对比,选定适宜的流程方案和设备类型,初步确定工艺流程。

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六 附属设备的设计
1.塔高计算
间接蒸汽加热裙座高度4m 塔底最后一块板距塔底1.2m 塔顶第一块板距塔顶0.8m
理论板数17.36块(不含塔釜),精馏段10.8块,提馏段6.56块。

实际
精馏段N/E t =17.36/0.403=42.71块每十块板开一个人孔,板间距为0.8m ,共开4个
塔高=0.8*6+0.5*37+1.2+4=28.5 m 2.泵的设计和选型
(1).原料泵 :工艺流程中进料方式采用泵直接进料
进料温度30℃,查水3/7.995m kg =ρ,甲醇3/3.794m kg =ρ 液体密度;ρl=1/(O.2 /995.7+0.8/794.3)=827.7 kg/m ³ F=25000000/3600/8000= 0.8681 kg/s V=0.8681/827.7=0.001049 m ³/s
假设液体流速为s m /2.1
033.02
.114.3001049.04u
4d =⨯⨯=
=
πV
m = 33mm
选取管道mm d 32= mm b 5.3= 即mm 5.332⨯φ的热轧无缝钢管
mm
d i 255.3232=⨯-=
m/s
14.2025
.014.3001049.04d 4u 2
2
i
=⨯⨯=
=
πV
对加料板面机械能衡算,地面为基准面,假设管路总长L=25m 管路上安装2个ο90的标准弯头 5.1275.0=⨯=ε 泵排出管路上安装一个摇板式止回阀 2

入塔前安装一个半球心阀 5.9=ε 流量计上下各安装一个全开球心阀 8.1224.6=⨯=ε
预热器阻力 6.9=ε
所以4.356.98.125.925.1=++++=总ε 进料口离地面高度:
Z=4+1.2+14*0.5+2*0.8=13.8 m 30℃时cp 503.08007.0==已醇水μμcp
()10.27270.80070.27270.5030.7195cp μ-⨯⨯=+=
400049.6149310
7195.014.2827025.0d 3
e ≥=⨯⨯⨯=
=

ρu
R 属于湍流
Re 在3000-3000000范围内且粗糙管内径为25mm 的新钢铁管,
可用以下公式:
023
.03664.025
.0==
e
R λ
m g
u
d
l h f 6.138
.9214
.2)
4.35025
.025023.0(2)
(2
2
=⨯+⨯=+=ζλ
h p =0.774 kp ΔP=0.774*27=20.9 kp m h
g
u
g
p
Z f
6.276.138
.9214
.2827
8.99.208.132h 2
2
e =+⨯+
⨯+
=+
∆+
∆+
∆=∑ρ
Q=V*3600=0.001049*3600=3.7764m 3/h 选取泵IS50-32-250
汽蚀余量m 0.2h =∆ Q=6.3m 3/h he=20m (2).回流泵
原料温度为64.5℃,查得:甲醇3/62.763m kg =ρ 水3/77.980m kg =ρ
3
/469.777m
kg L =平均ρ
L=R*D=1.112*24.106=26.8kmol/h L S =
00032.03600
=⨯∙ρM
L
假设流体流速为0.8m/s
mm m u
V
d 23023.08
.014.300032.044==⨯⨯=
⨯⨯=
π
选取Φ28m m 2m m ⨯的冷拔无缝钢管
282224i d m m
=-⨯=
s
m d
V
u i
/701.0024
.014.300032.0442
2=⨯⨯=
⋅⨯=
π
假设管路总长L=100m
管路上安装3个ο90的标准弯头 25.2375.0=⨯=ε 泵排出管路上安装一个摇板式止回阀 2

回流入塔前安装一个半球心阀 5.9=ε 流量计上下各安装一个全开球心阀 8.1224.6=⨯=ε
全凝器的阻力 12

所以55.38128.125.9225.2=++++=总ε 64.5℃时cp 327.04386.0==甲醇水μμcp
cp 328.04386.0009.0327.0991.0=⨯+⨯=平均L μ
400039513210
327.0.701
0768024.0d 3
e ≥=⨯⨯⨯=
=

ρu
R
3
0.0247680.9075107840000.327310
e d u
R ρμ
-⨯⨯=
=
=>⨯属于湍流
0.020.0008324
d
ε
=
=
所以 0.23
680.1(0.00083)
0.02438
R e λ=⨯+
=
m g
u
d l h f 45.38
.92701
.0)
55.38024
.010002438.0(2)
(2
2
=⨯+⨯
=+=ζλ
m h
g
u
g
p
Z f
45.32h 2
e =+
∆+
∆+
∆=∑ρ
Q=V*3600=0.00032*3600=1.152m 3/h
选取泵IS50-32-125 汽蚀余量3
2.0
3.75/ 5.4h m Q m h
H m
∆===
3.原料预热器选用
根据费用估算时的计算方式算得的预热器的面积A=3.42m2 (热量衡算时考虑了热量损失)
选取换热器基本参数如下:
4.冷却器选用
根据前面方法算得到的冷却器的面积A=1.53m2
选取冷却器基本参数如下
5.塔底再沸器的选用
根据前面算法算得的再沸器的面积A=22.51m2
6.全凝器选用
蒸汽走壳程,馏出液走管程,()5.322/3530=+水定性温度℃, 由前面算得冷凝面积为38m 2
7.接管尺寸设计
a.进料管
前面已经选取mm mm 5.332⨯Φ的热轧无缝钢管, 且流速s /m 14.2u = b.出料管
一般可取塔底出料管的料液流速U W 为0.5~1.5 m/s ,循环式再沸器的
料液流速可取1.0~1.5 m/s ,(本设计取塔底出料管的料液流速
U W 为0.8 m/s)
mm d 8.138
.014.300012.04=⨯⨯=
应该选取mm mm 5.118⨯φ的冷拔无缝钢管 c.塔顶升汽管
操作压力为常压时,蒸气导管中常用流速u 为12~20 m/s, 设s m u /10=
255d m m =
=
=
应选取两根mm mm 4114⨯Φ并联作为排气管 d.回流管
①当塔顶冷凝器械安装在塔顶平台时,回流液靠重力自流入塔内,流速U R 可取0.2~0.5 m/s ②当用泵输送时,可取1.5~2.5 m/s(本设计应用前者,回流液靠重力自流入塔内,流速U R 取0.5 m/s)
32.3d mm =
=
=
应选取38 2.5mm mm ϕ⨯的热轧无缝钢。

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