化工原理课程设计报告说明书(附流程图和设计图)
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。
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化工原理课程设计任务书甘肃农业大学食品科学与工程学院一、化工原理课程设计的重要性化工原理课程设计是学生学完基础课程以及化工原理课程以后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用化工原理和相关先修课程的知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。
通过这一环节，使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学生养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力。
二、课程设计的基本内容和程序化工原理课程设计的基本内容有：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、主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
3、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。
4、工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、主要测量点。
5、主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。
6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：⒈课程设计准备工作①有关生产过程的资料；②设计所涉及物料的物性参数；③在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；④设备设计的规范及实际参考图等。
⒉确定设计方案⒊工艺设计计算⒋结构设计⒌工艺设计说明书⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录⑶设计任务书⑷概述与设计方案的简介⑸设计条件及主要物性参数表⑹工艺设计计算⑺辅助设备的计算及选型⑻设计结果汇总表⑼设计评述⑽工艺流程图及设备工艺条件图⑾参考资料⑿主要符号说明三、列管式换热器设计内容1、确定设计方案（1）选择换热器的类型；（2）流程安排2、确定物性参数（1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数3、估算传热面积（1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量4、工艺结构尺寸（1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）传热管排列和分程方法；（5）壳体内径；（6）折流板；（7）其它附件；（8）接管5、换热器核算（1）传热能力核算；（2）壁温核算；（3）换热器内流体的流动阻力四、设计任务和操作条件某厂用井水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。
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江西科技师范大学药学院课程设计说明书专业：制药工程班级： 10制药（1）班姓名：乐凡学号： 20103603 指导教师：程丹设计时间：2012年9月3日——9月16日要求与说明一、学生采用本报告完成课程设计总结。
二、要求文字用钢笔或圆珠笔填写，工整、清晰。
所附设备安装图用铅笔或计算机绘图画出。
三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录一、设计任务书 (1)二、设计方案简介 (2)1、选择换热器类型 (2)2、流径的选择 (3)3、流程安排 (4)4、流速的选择 (4)5、材质的选择 (4)6、管程结构 (4)7、壳程结构与相关公式 (5)三、工艺计算及主要设备计算 (6)1、确定物性参数 (6)2、估算传热面积 (7)3、工艺结构尺寸 (8)4、换热器核算 (11)四、设计结果汇总 (16)五、参考资料 (17)六、后记 (18)七、设计说明书评定 (19)八、答辩过程评定 (19)设计题目：列管式换热器的设计设计条件：某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从 ℃进一步冷却至 ℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为227301㎏·h -1，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为℃，出口温度为 ℃，要求设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
已知该混和气体在80～100℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度 31/90m kg =ρ定压比热容 1p c =3.297 kJ/(kg ·℃)热导率 1λ=0.0279 W/(m ·℃)粘度 Pas 51105.1-⨯=μ生产过程流程图1、选择换热器类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。
以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。
1）．固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。
固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。
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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。
化工原理课程设计报告书
化工原理课程设计指导老师：伟良学生：曾喜凤王梓学号： 11 15年级： 2012级专业：化学工程与工艺队伍名称： Only one 设计题目：甲苯-乙苯的精馏工艺2014 年 12 月 04 日目录化工原理课程设计任务书............................................................. ................- 1 -前言 ............................................................ ...................................................- 2 -第一章流程确定和说明 ............................................................ ..................- 3 -1.1. 进料状况............................................................. ......................................- 3 -1.2. 塔顶冷凝方式............................................................. .............................- 3 -1.3. 加热方式............................................................. ......................................- 3 -1.4. 再沸器型式............................................................. .................................- 3 -第二章精馏塔的设计计算............................................................. ...............- 5 -一操作条件与基础数据 ............................................................ ..................- 5 -2.1.1. 操作压力 ............................................................ ................................ - 5 -2.1.2. 气液平衡关系及平衡数据 ............................................................... - 5 -2.1.3. 相对挥发度的计算 ............................................................ ............... - 7 -2.1.4. 最小回流比及操作回流比的确定 .................................................. - 8 -二精馏塔的工艺计算............................................................. ........................- 8 -2.2.1. 热量衡算 ............................................................ ................................ - 8 -2.2.2. 理论塔板数的计算............................................................. .............. - 13 -2.2.3. 全塔效率的估算............................................................. ...................- 14 - 2.2.4. 实际塔板数 ............................................................ ..........................- 16 -三.精馏塔主要尺寸的设计计算............................................................. ..... - 16 -2.3.1. 塔和塔板设计的主要依据和条件 .................................................- 16 -2.3.2. 塔体工艺尺寸的计算 ............................................................ ..........- 22 -2.3.3 筛板塔工艺尺寸计算与选取............................................................- 23 -2.3.4 筛板的流体力学验算 ............................................................ ...........- 27 -四.塔板负荷性能图 ............................................................ ........................ - 29 -2.4.1 液相下限线 ............................................................ ...........................- 29 -2.4.2 液相上限线 ............................................................ ...........................- 30 -2.4.3 漏液线 ............................................................ ....................................- 30 -2.4.4 液沫夹带线 ............................................................ ...........................- 31 -2.4.5 液泛线 ............................................................ ....................................- 32 -2.4.6 操作弹性 ............................................................ ................................- 34 -第三章辅助设备及主要附件的选型设计 ...............................................- 36 -3.1 冷凝器的选择............................................................. ............................- 36 -3.1.1 确定流体进入的空间............................................................. ............- 36 -3.1.2 就算平均值的传热温差............................................................. ........- 36 -3.1.3 选k值估算传热面积............................................................. ..............- 36 -3.1.4 初选换热器的规格............................................................. ................- 36 -3.2 再沸器的选择............................................................. ........................... - 403.3 预热器的选择............................................................. ........................... - 433.4 塔顶蒸汽出口管 ............................................................ .......................- 44-3.4.1 进料管径 ............................................................ ................................- 44-3.4.2 回流管管径 ............................................................ ...........................- 44 -3.4.3 塔顶出料管管径 ............................................................ ...................- 44-3.4.4 塔顶蒸汽接管直径 ............................................................ ...............- 45-3.4.4 塔底出料管直径 ............................................................ ...............- 453.5 储罐的设计............................................................. ................................- 46-3.6 泵的选型计算............................................................. ............................- 49 -3.7 手孔、裙座等附件设计............................................................. .............- 53-3.8 精馏塔实际高度计算与设计 ..............................................................- 54 -第四章设计结果的自我总结与评价........................................................ -55 - 4.1 设计结果的自我总结与评价 ............................................................. - 554.2 精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (56)附录............................................................. ................................................... - 57-一、符号说明............................................................. ..................................... - 57-二、参考文献............................................................. ..................................... - 58化工原理课程设计任务书（2012级）一、设计题目生产过程中欲建立一座乙苯回收塔，分离甲苯与乙苯形成的混合物，其组成为甲苯30%、乙苯70%（摩尔分率），拟采用板式精馏塔，以对其进行精馏分离，塔顶得到含甲苯≧99.6%（摩尔分率）的甲苯。
化工原理课程设计说明书(附流程图和设计图)
徐州工程学院化工原理课程设计说明书设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计学生姓名指导老师学院专业班级学号完成时间目录第一节前言 (3)1.1 填料塔的设计任务及步骤 (3)1。
2 填料塔设计条件及操作条件 (3)第二节填料塔主体设计方案的确定 (3)2。
1 装置流程的确定 (3)2.2 吸收剂的选择 (3)2.3填料的类型与选择 (3)2.3.1 填料种类的选择 (4)2.3.2 填料规格的选择 (4)2。
3。
3 填料材质的选择 (4)2.4 基础物性数据 (4)2。
4。
1 液相物性数据 (4)2.4.2 气相物性数据 (5)2。
4。
3 物料横算 (5)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (6)3.1 塔径的计算 (7)3.2 填料层高度的计算及分段 (7)3.2。
1 传质单元数的计算 (7)3。
2。
2 填料层的分段 (8)3.3 填料层压降的计算 (9)第四节填料塔内件的类型及设计 (10)4。
1 塔内件类型 (10)4。
2 塔内件的设计 (10)注：1填料塔设计结果一览表 (10)2 填料塔设计数据一览 (11)3 参考文献 (12)附件一：塔设备流程图 (12)附件二：塔设备设计图 (13)第一节前言1.1填料塔的设计任务及步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。
设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料;（3)确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）；（4）计算塔高、及填料层的压降;（5）塔内件设计。
1.2填料塔设计条件及操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2。
空气中氨的含量： 5。
0%(体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%；)3. 混合气体流量6000m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101。
3KPa6。
采用清水为吸收剂,吸收剂的用量为最小用量的1。
5倍。
7。
填料类型:采用聚丙烯鲍尔环填料第二节精馏塔主体设计方案的确定2.1装置流程的确定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。
化工原理课程设计说明书模板
化工原理课程设计说明书模板化工原理课程设计说明书模板一、设计目的与意义本次化工原理课程设计旨在通过实践操作，加深学生对于化工原理的理解与应用，培养学生的动手能力以及解决实际问题的能力。
通过本次设计，学生将能够熟悉常见的化工流程图、能够进行物质平衡计算，并能够运用化工原理解决实际问题。
二、设计内容与要求1.设计名称：某化工厂生产甲醇的流程设计。
2.设计要求：根据给定的原料、产物及反应条件，确定该化工厂甲醇生产的最佳流程，并进行流程图绘制、物质平衡计算及能量平衡计算。
三、设计步骤1.确定反应方程式：根据给定的原料及产物，确定甲醇的生产反应方程式。
2.绘制流程图：根据甲醇生产的反应方程式，绘制甲醇生产过程的流程图，并标注每个单元操作的名称、输入输出物流等。
3.进行物质平衡计算：根据给定的原料及产物的摩尔数或质量数，以及反应方程式，进行物质平衡计算，并验证总摩尔数或质量数是否平衡。
4.进行能量平衡计算：根据每个单元操作的能量输入输出情况，以及反应热等热力学参数，进行能量平衡计算，并验证能量是否平衡。
5.进行流程改进：根据物质平衡和能量平衡的结果，对流程进行改进，并分析改进后的流程对产品质量和产量的影响。
四、设计要点1.反应方程式的确定：需要根据甲醇的生产原料及产物，确定合适的反应方程式，并考虑到反应的热力学条件，如反应热、反应速度等。
2.流程图的绘制：应该清晰明了，标注每个单元操作的名称、输入输出物流及流程中存在的能量交换。
3.物质平衡计算：在计算过程中，需要准确、细致地考虑每个单元操作中输入物流和输出物流的变化情况，确保物质平衡的准确性。
4.能量平衡计算：要考虑到每个单元操作中的能量输入输出情况，以及反应热等热力学参数的影响，确保能量平衡的准确性。
5.流程改进分析：需要根据物质平衡和能量平衡的结果，对流程进行改进，并分析改进后的流程对产品质量和产量的影响，提出相应的优化建议。
五、设计结果与总结通过本次化工原理课程设计，可以得到甲醇生产的最佳流程，并得到相应的物质平衡计算和能量平衡计算结果。
化工原理课程设计报告书
化工原理课程设计报告书1. 引言本报告书是针对化工原理课程设计的课程项目进行的研究和总结。
化工原理课程设计旨在通过实际项目的设计与实施，提高学生对化工原理的理解和应用能力。
本项目中，我们选择了某化工公司的一个实际工程项目作为研究对象，通过对该项目的系统分析和设计，使学生能够将化工原理应用于实际生产中。
2. 项目背景某化工公司计划在新的生产线上生产一种新型化学品，该化学品在市场上有着广泛的应用前景。
该化工公司希望我们能够设计一个合理的生产工艺，使其能够高效、稳定地生产出该新型化学品，并满足市场需求。
3. 设计目标针对该项目，我们制定了以下设计目标： - 实现新型化学品的高效生产 - 提高生产线的稳定性与安全性 - 降低生产成本 - 减少对环境的污染4. 设计内容为了实现上述设计目标，我们主要进行了以下方面的工作：4.1 工艺流程设计在工艺流程设计中，我们根据该新型化学品的特性和市场需求，结合化工原理，设计了一个高效、稳定的生产工艺。
具体的流程包括原料处理、反应过程、分离过程等。
我们考虑了各种因素，如反应速率、物料平衡和能量平衡等，以确保该工艺的可行性和可靠性。
4.2 设备选型与布置在设备选型与布置中，我们根据工艺流程的特点和要求，选用了合适的设备，并进行了合理的布置。
我们考虑了设备的处理能力、操作方式以及与其他设备的配合等因素，以保证生产线的高效性和稳定性。
4.3 控制系统设计在控制系统设计中，我们根据工艺流程和设备要求，设计了一个智能化的控制系统。
该控制系统能够实时监测和调节生产过程中的各项参数，并对异常情况进行及时处理。
通过有效的控制和调节，我们能够提高生产线的稳定性和安全性。
5. 结果与分析通过对该项目的系统化设计与实施，我们取得了一定的成果并达到了设计目标。
经过实际运行测试，该生产线能够稳定地生产出高质量的新型化学品，符合市场需求。
同时，该生产线具有较高的效率和灵活性，能够适应不同规模和批次的生产需求。
化工原理课程设计说明书
银川能源学院化工原理课程设计说明书题目：年处理量15×104t/a煤油冷却器的设计学生姓名学号指导教师院系专业班级设计时间化学工程教研室制摘要本课题是年处理量15×104t/a煤油冷却器的设计，煤油入口温度为140℃，出口温度为40℃；冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃.两流体温差大，为实现物料之间热量传递的节能，故选用了固定管板式换热器。
并选用双管程，单壳程且煤油走壳程，冷却水走管程的换热器。
本设计先确定了设计方案和物性数据,通过估算传热面积来算工艺结构尺寸，选用了管径为φ的碳素钢管、确定使用传热管总计228根和壳体内径为600mm.然后进行换热器核25⨯mm5.2mm算，最终验证了传热系数、有效平均温差39。
09℃、流体流动阻力、面积裕度19。
0％和压降等都在合理范围内.通过计算可得出本设计的正确性后，进行筒体、管箱、管板、法兰、折流板及其它设备进行计算和选型，并进行必要的校核。
最后运用CAD制图软件进行装配图和工艺流程图的绘制。
关键词：固定管板式；面积裕度；压降AbstractThis topic is the design of the handling capacity of 15×104 t/a of kerosene cooler， kerosene entrance temperature of 140 degrees centigrade， the outlet temperature is 40 degrees centigrade； cooling water entrance temperature of 30 degrees centigrade, the outlet temperature is 40 degree Celsius. Two fluid temperature difference， to achieve energy—saving heat transfer between the materials。
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
前言乙醇—水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。
乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇—水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。
但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇—水体系的精馏设备是非常重要的。
塔设备是最常采用的精馏装置，精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
一般有板式塔和填料塔，板式塔可分为泡罩塔、浮阀塔和筛板塔。
泡罩塔是最早使用的板式塔，其优点是操作弹性大，液气比范围宽，使用多种介质，操作稳定可靠，但是其结构复杂，造价高，安装维修不方便，气相压降大，故限制了它的使用。
浮阀塔可根据气体流量的大小而上下浮动，可自行调节开度，而且结构简单，造价低；塔板开孔率大，生产能力大；气液接触时间长，塔板效率高，操作弹性大。
缺点是处理易结焦、高黏性的物料时，阀片易与塔板黏结，有时阀片会脱落或卡死，使塔板效率及操作弹性降低。
筛板塔是在塔板上钻有均布的筛孔，气体经筛孔与液体密切接触。
优点是结构简单，制造维修方便，造价低，生产能力高于浮阀塔，塔板效率与之相当。
缺点是操作范围窄，孔径易堵塞。
综合考虑生产能力、塔板效率、成本及操作弹性等因素，本设计选用筛板塔更有优势。
影响精馏操作的主要因素有：操作压力和物料特性、生产能力和产品质量、塔顶回流比和回流液的温度、进料热状况参数和进料口位置、全塔效率、再沸器和冷凝器的传热性能、加热介质和冷却介质的温位。
精馏过程是能量消耗较大的单元操作，降低精馏过程的能量消耗具有重要的经济意义，减少有效能损失是精馏过程节能的基本途径。
一般的方法有提高分离因子、降低向再沸器的供热量、热泵精馏、多效精馏、热能的综合利用。
因此在操作过程中要主要节能，提高节能意识。
化工原理课程设计-设计说明书
南京林业大学化工原理课程设计设计说明书学院：化学工程学院专业：学生姓名：学号：课程设计题目：乙醇—水连续精馏浮阀塔设计起止日期：6月13日~ 7月1日课程设计地点：50820指导老师：目录第一部分：前言第二部分：设计任务书§ 2-1 设计目的 (3)§ 2-2设计的内容和要求 (3)§ 2-3设计任务及工作量要求 (3)§ 2-4设计进度计划 (4)第三部分：设计计算§ 3-1 塔板的工艺计算 (5)3-1-1 精馏塔全塔物料衡算 (5)3-1-2 乙醇—水的物性参数计算 (5)3-1-3 塔板计算 (11)3-1-4 塔径计算 (13)3-1-5 溢流装置设计 (15)3-1-6 塔板布置及浮阀数目与排列 (16)§ 3-2塔板的流体力学计算 (19)3-2-1塔板压力降 (19)3-2-2液泛 (20)3-2-3雾沫夹带量 (21)3-2-4漏液 (22)3-2-5塔板的负荷性能图 (22)§ 3-3塔附件设计计算 (27)3-3-1 接管的设计 (28)3-3-2 塔体的初步设计 (29)3-3-3 塔总高度的设计 (30)§ 3-4 附属设备的计算 (31)3-4-1 冷凝器的选择 (31)3-4-2 再沸器的设计 (32)第四部分：参考文献前言在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备，而精馏操作则是工业中分离液体混合物的最常用手段。
其操作原理是利用液体混合物中各组分的挥发度的不同，在气液两相相互接触时，易挥发的组分向气相传递，难挥发的组分向液相传递，使混合物达到一定程度的分离。
塔设备的基本功能是提供气液两相以充分的接触机会，使物质和热量的传递能有效的进行；在气液接触之后，还应使气、液两相能及时分开，尽量减少相互夹带。
常用的精馏塔按其结构形式分为板式塔和填料塔两大类，板式塔内装有若干层塔板，液体依靠重力自上而下流过每层塔板，气体依靠压强差的推力，自下而上穿过各层塔板上的液层而流向塔顶，气液两相在内进行逐级接触。
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徐州工程学院化工原理课程设计说明书设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计学生姓名指导老师学院专业班级学号完成时间目录第一节前言 (3)1.1 填料塔的设计任务及步骤 (3)1.2 填料塔设计条件及操作条件 (3)第二节填料塔主体设计方案的确定 (3)2.1 装置流程的确定 (3)2.2 吸收剂的选择 (3)2.3填料的类型与选择 (3)2.3.1 填料种类的选择 (4)2.3.2 填料规格的选择 (4)2.3.3 填料材质的选择 (4)2.4 基础物性数据 (4)2.4.1 液相物性数据 (4)2.4.2 气相物性数据 (5)2.4.3 物料横算 (5)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (6)3.1 塔径的计算 (7)3.2 填料层高度的计算及分段 (7)3.2.1 传质单元数的计算 (7)3.2.2 填料层的分段 (8)3.3 填料层压降的计算 (9)第四节填料塔内件的类型及设计 (10)4.1 塔内件类型 (10)4.2 塔内件的设计 (10)注：1填料塔设计结果一览表 (10)2 填料塔设计数据一览 (11)3 参考文献 (12)附件一：塔设备流程图 (12)附件二：塔设备设计图 (13)第一节前言1.1填料塔的设计任务及步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。
设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料；（3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）；（4）计算塔高、及填料层的压降；（5）塔内件设计。
1.2填料塔设计条件及操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2. 空气中氨的含量: 5.0%（体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%;）3. 混合气体流量6000m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101.3KPa6. 采用清水为吸收剂，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
7. 填料类型：采用聚丙烯鲍尔环填料第二节精馏塔主体设计方案的确定2.1装置流程的确定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，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。
工业生产中多采用逆流操作。
2.2 吸收剂的选择因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。
2.3填料的类型与选择填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。
2.3.1 填料种类的选择本次采用散装填料。
散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
鲍尔环是目前应用较广的填料之一，本次选用鲍尔环。
2.3.2 填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ 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直径塔中，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。
因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。
常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值列于。
表3-1填料种类D/d的推荐值拉西环D/d≥20~30鞍环D/d≥15鲍尔环D/d≥10~15阶梯环D/d>8环矩鞍D/d>82.3.3 填料材质的选择工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类聚丙烯填料在低温（低于0度）时具有冷脆性，在低于0度的条件下使用要慎重，可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料。
综合以上：选择塑料鲍尔环散装填料 Dn502.4 基础物性数据2.4.1 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得 20 ℃水的有关物性数据如下：1.3998.2/lkg m ρ=2.0.001. 3.6/.l pa s kg m hμ==黏度：3. 表面张力为:272.6/940896/z dyn cm kg h σ==4. 3320:0.725/CNH H kmol m kpa ︒=⋅5. 62320:7.3410/l CNH D m h -︒=⨯6. 22320:0.225//v CNH D cm s m h ︒==2.4.2 气相物性数据1. 混合气体的平均摩尔质量为0.0617.03040.942928.2818vm i i M y m =∑=⨯+⨯= (2-1)2. 混合气体的平均密度由3101.328.2818 1.17618.314293VM vm PM kg m RT ρ⨯===⨯(2-2) R=8.314 3/m KPa kmol K ⋅⋅3. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。
查手册得20C ︒时，空气的黏度551.7310622810/v pa s kg m h μ--=⨯⋅=⨯⋅注：211/N kg m s =⋅ 12211/1/Pa N m kg s m ==⋅ 1Pa..s=1kg/m.s2.4.3 物料横算1. 进塔气相摩尔比为1110.060.06383110.06y Y y ===-- (2-5) 2. 出他气相摩尔比为21(1)0.06383(10.99)0.0006383A Y Y ϕ=-=⨯-= (2-6)3. 进塔惰性气体流量:6000273(10.6)234.59922.427320V kmol h =⨯-=+ (2-7) 因为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。
即：12min 12/Y Y L V Y m X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭ (2-8) 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成20X =所以 121min 20.063830.00063830.74560.063830.753Y Y L Y V X m --⎛⎫=== ⎪⎝⎭-选择操作液气比为min1.7 1.2676L L V V ⎛⎫== ⎪⎝⎭ （2-9） L=1.2676356×234.599=297.3860441kmol/h 因为V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) X 10498.0=第三节 填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段3.1 塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =0.5~0.85贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：2213lg V F L L u a g ρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 141V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以：2F u /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=0.246053756UF=3.974574742m/s其中：f u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s2，23t m /m α--填料总比表面积，33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75； 取u=0.7 F u =2.78220m/s0.7631D === （3-2）圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u == 则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。
对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ （3-4）经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。
3.2 填料层高度的计算及分段*110.049850.75320.03755Y mX ==⨯= （3-5）*220Y mX == （3-6）3.2.1 传质单元数的计算用对数平均推动力法求传质单元数12OG MY Y N Y -=∆ （3-7）()**1122*11*22()lnMY Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- （3-8）=0.063830.00063830.037550.02627ln0.0006383--=0.0068953.2.2 质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：()0.750.10.0520.2221exp 1.45/t c l L t L L V tw l t l L U U U g ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎩⎭（3-9）即：αw/αt =0.37404748液体质量通量为：L u =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h) 气体质量通量为： V u =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h) 气膜吸收系数由下式计算： ()10.730.237()/Vt V G v v V t vU D k D RT αμραμ⋅⎛⎫=⋅ ⎪⎝⎭（3-10） =0.152159029kmol/(㎡h kpa) 液膜吸收数据由下式计算：2113230.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (3-11）=0.566130072m/h 因为1.ψ=1.G G WK K ααϕ==0.15215×0.3740×1.451.1×100=8.565021kmol/(m3 h kpa) （3-12）0.4L L W K K ααϕ= =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13）=24.56912/h因为：Fu u =0.8346所以需要用以下式进行校正：1.4'19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（3-14）=[1＋9.5(0.69999－0.5)1.4] 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa)2.2'1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（3-15）=[1＋ 2.6 (0.6999－0.5)2.2] 24.569123=26.42106/h''111G G L K K HK ααα=+ （3-16）=1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210)=9.038478 kmol/(m3 h kpa)OG Y G V V H K K P αα==ΩΩ（3-17）=234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64 =0.491182 mOG OG Z H N = （3-18）=0.491182×9.160434=4.501360m,得'Z =1.4×4.501=6.30m3. 填料层的分段对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。