《化工原理》课程设计总体计划(二周)

化工原理课程设计计划

化工学院吴才玉

一、化工原理课程设计的目的及意义

学生在学习了化工原理的理论课之后，一般仍停留在理性认识的阶段，课程设计是以实际训练为主的后续课程。进行课程设计的目的，是使学生了解化工设计的基本知识，训练化工单元设备的设计能力。设计能力包括：（1）决策能力：能正确评价各类化工装置或设备的优、缺点，进行方案比较，从而选择合理的操作条件、设备型式和工艺流程等。（2）计算能力：能正确获取实际操作数据和文献数据，会运用手册、规范和基础理论，正确进行化工工艺计算，并且掌握典型化工设备的设计计算方法。（3）结构设计与绘图能力：能根据生产实际与文献资料，设计合理的设备结构，并运用机械制图技能，绘制出合乎工程要求的化工设备图纸。

二、化工原理课程设计的内容

1、总体构想

（1）学生知识结构：学生已经学习过高等数学、物理化学、化工原理、化工

设备设计基础、机械制图等课程，基本上具备了化工原理课程设计的条件。但由于学生尚缺乏感性认识，因此，为做好本课程设计，还需要给学生讲授如何运用手册收集数据、化工计算方法、化工设备（填料塔、板式塔、换热器等）介绍等方面的基本知识及技能。因为学生在化工设备设计基础的课程设计中，已经进行过工程图纸的绘制训练，鉴于时间关系，可以不必绘制化工设备图纸，但应设计好设备的结构，计算其尺寸大小，绘制出设备的示意图。

（2）课题的选择：a) 根据课程设计的要求，设计内容应当围绕着训练学生化工单元设备的设计能力来选择。化工单元操作中有精馏、吸收、传热、流体输送、沉降过滤、干燥等，其中应以常见的精馏、吸收、传热等为主要内容为好；b) 所选的课题，相关的设计数据（特别是相平衡数据、物性数据等）应当易于查得；c) 尽量切合学生的现有知识结构。

2、具体内容

根据总体构想，拟选择“丙酮回收”来作为本课程设计的课题。丙酮回收拟定的工艺路线为：a) 以空气中含有一定量的丙酮为原料（丙酮－空气混合物），用水作为溶剂在吸收塔内进行逆流吸收，得到丙酮水溶液；b) 将丙酮水溶液经换热器加热至泡点温度；c) 将达到泡点温度的丙酮水溶液送入精馏塔内分离出丙酮和水。d) 精馏塔塔顶馏出的丙酮作为产品，塔底的水可经冷却后回用（作为丙酮吸收时的溶剂）。e)为最大限度地回收丙酮、减少耗水量，可考虑将精馏塔底的热水（含少量丙酮）用作吸收塔的塔顶进水。精馏塔底的热水进吸收塔前需要冷却，吸收塔底的丙酮水溶液进精馏塔前需要加热，这样，让这两者交换热量，达到节省能量、丙酮全部回收、耗水量少的目的。

选定该课题，一方面是学生在化工原理实验中已经做过“丙酮－空气混合物用水吸收”的实验，已有了一定的感性认识；另一方面，该课题涵盖了吸收、传热、精馏、流体输送等主要化工操作单元。其中，吸收、精馏是以物料衡算、过程速率为基础进行的对非标的传质设备的设计，流体输送、传热则是以能量衡算、过程速率为基础进行的对定型生产的水泵、传热设备的选型设计。考虑到题型的多样性，要求吸收塔采用填料塔、精馏塔采用板式塔进行设计。

3、人员及内容安排

（1）人员安排：参加课程设计的学生有化工专业的二个班级共49人，人员安排计划如下：a) 每个班级25人分成6个小组，每2个小组做一个操作单元的设计；b) 二个班级共分成12组，每组的设计操作条件应有所变化。

（2）内容安排：原料：处理量设为 5000Nm2/h，8000 Nm2/h；丙酮在空气中的浓度分别设为10％、15％；产品：丙酮含量为98％，95%；要求丙酮回收率为98％，95%；。

4、时间安排

根据学校要求，总需时约二周，具体安排如下：

（1）课题介绍及任务分配（1天）：数据收集、计算方法及化工设备等知识介绍，为设计工作打下基础。

（2）流程设计（画出工艺流程图，写出流程说明）（1天）

（3）数据收集（1天）：列出溶解度数据、汽液相平衡数据、相关物性参数等的汇总表。

（4）物料衡算（要有具体计算过程，要将结果(进出设备的物料流量、组成、温度等)列表（2天）：

（5）设备特性尺寸的计算（填料塔的塔高，换热器的面积，精馏塔的理论板数等）（2天）：

（6）设备结构设计及计算（2天）：

（7）课程设计说明书的编写（2～3天）

三、化工原理课程设计说明书的编写要求

1、设计任务（本组承担任务之说明：设计要求、设计依据）

2、方案设计（采用设备及流程说明）

3、数据汇总表

4、物料衡算

5、设备工艺设计计算

6、设备结构设计及计算

7、设备示意图

8、结果汇总

9、问题讨论