化工原理课程设计

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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
例：苯和氯苯混合液经原料预热器加热至饱和 蒸汽状态后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全 凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产 品，经冷却器冷却后送至贮槽 。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、物料衡算
（1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分数 （2）平均分子量 （3）物料衡算 总物料 F=D+W
课程设计的基本格式——除CAD和工程制图外一律使 用A4打印纸，装订！ 1.首页
化工原理课程设计说明书（报告）
设计题目 设计者：班级 指导教师： 设计成绩：
姓名 日期
日期
8
2.设计任务书（由指导教师提供） 3.工艺流程说明 4.工艺计算及主体设备设计 5.辅助设备的计算及选型 6.设计结果概要或设计一览表 7.对本设计的评述 8.附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图等） 9.主要符号说明 10.参考文献
合理的设计。课程设计是培养提高学生独立工作能
力的有益实践。
4
化工原理课程设计
熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选
用公式。
综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。 准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工 艺设计计算。 用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
9
化工原理课程设计
参考资料
1.陈敏恒、从德滋、方图南等编，《化工原理》上、下册（第二版），北 京：化学工业出版社 2.姚玉英等编，《化工原理》上、下册，天津：天津大学出版社 3.陈维主编，《传递过程与单元操作》，杭州：浙江大学出版社 4.杨祖荣等编，《化工原理》，化学工业出版社 5.《化学工程手册》编委会编，《化学工程手册》（第二版），化学工业 出版社， 6.潘国昌，《化工设备设计》，清华大学出版社 7.娄爱娟等编，《化工设计》，华东理工大学出版社 8.涂伟萍等编，《化工设备及过程设计》， 化学工业出版社 9.大连理工大学化工原理教研室编，《化工原理课程设计》,大连理工大学 出版社
塔底
MVWm
MLWm
M VDm M VFm M Vm(精） 2 M VWm M VFm M Vm（提） 2
M LDm M LFm M Lm (精） 2 M LWm M LFm M Lm (提） 2
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（4）平均密度ρm 液相密度 塔顶、塔底 LA LB
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
每摩尔原料汽化为饱和蒸汽所需的热量 q 原料的摩尔汽化潜热
露点下饱和蒸汽
泡点下饱和液体
高于露点过热蒸汽进料 0 气液混合物进料
1
低于泡点冷夜蒸汽进料
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
加热方式 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
回流比的选择 R=（1.1---2.0）Rmin
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（4）全塔效率——Drickamer和Bradford法
m xFi Li
ET 0.17 0.616lg m
适用于液相黏度为0.07----1.14mPa· s的烃类物质。 由此可以求出实际塔板数
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
mv（精）
PM M V m（精） RT
mv（提）
PM M V m（提） RT
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（5）液体表面张力σm
查表使用内插法，计算可得
m xi i
i 1
n
A顶 B顶
A进 B进
A底 B底
L顶
Lm (精) Lm (提)
化工原理课程设计
化学工程与工艺专业
1
第一部分 第二部分
概述 板式精馏塔工艺设计
1、流程确定与塔的物料衡算、塔板数的确定 2、塔的工艺条件及物性数据计算 3、气液负荷计算 4、塔和塔板主要工艺尺寸计算 5、筛板流体力学验算
6、塔板负荷性能图
2
第一部分
概述
3
化工原理课程设计
一、化工原理课程设计的目的、要求和内容 需要学生自己确定方案、选择流程、查取资料、 进行过程和设备计算，择优选定较为理想的方案和
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冷凝器
液相回流 精馏段
料液,XF
提馏段
汽相回流 再沸器 釜残液,XW
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
工业上对塔设备的主要要求:
(1)生产能力大；
(2)传质、传热效率高; (3)气流的摩擦阻力小， (4)操作稳定，适应性强，操作弹性大; (5)结构简单，材料耗用量少；
(6)制造安装容易，操作维修方便。
易挥发组分FxF=DxD+WxW 列表
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
三、理论板数的求算——直角梯级图解法 （1）q线方程
q xF y x q 1 q 1
R 1 yn 1 xn xD R 1 R 1
（2）精馏段操作线方程
（3）最小回流比和操作回流比
Rmin
xD yq yq xq
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（2）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 不设进口堰
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW h0
h1
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
WC
R
lW A f
t
Aa
WD
WS
x
D
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
原料预热器
精馏装置 蒸馏釜（再沸器） 冷凝器 釜液、产品冷却器
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
操作压强的选择
常压——非热敏物质 减压——热敏物质 加压——常压下呈气态的物料
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 进料热状况
什么是露点？ 露点，即露点温度，是指在一定压力下， 混合蒸气开始冷凝出现第一滴液滴时的温度。 什么是泡点？ 泡点，即泡点温度，是指在一定压力下， 液体混合物被加热产生第一个气泡时的温度。
初选板间距 H T 0.40m ，取板上液层高度 hL 0.06m
H T hL 0.40 0.06 0.34m
精馏段
1 2
LS V S
Lm （精） vm（精）
史密斯关联图
C20
D
4VS u
u max C
L V V
溢流堰长
l w单溢流取
Lh / lW
lW / D
2.5
lW (0.6 0.8) D
出口堰高 hW hL hOW
精馏段
液流收缩系数计算图
E E
how
2.84 E 1000
Lh l w

2 3
提馏段
hOW
/ lW 2.5 Lh
2.84 Lh E 1000 lW
1 aA aB
Lm
LA
LB
（a为质量分率）
塔顶、塔底 LmD LmW
精馏段平均液相密度 Lm (精) 提馏段平均液相密度 Lm (提 )
进料板
LmD LmF
LmF
2 LmF LmW 2
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
气相密度
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
四、塔的工艺条件及物性数据计算 （1）操作压强Pm
PD PD表 P0
PF PD nP
P W P D nP
PD PF Pm（精） 2
PW PF Pm（提） 2
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（2）温度tm
PP x P x
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
课程设计期间安排和纪律
• 1——3周 理论数据计算 严格考勤，无特殊情况不得请假 • 3——4周 上机作图 提交设计说明书（报告）
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第二部分 板式精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
泡罩塔
浮阀塔
筛板塔
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内插法 如果有x1 x x2，则
x x1 f ( x) f ( x2 ) f ( x1 ) f ( x1 ) x2 x1
104.9℃
苯
105 .15 100 (0.215 0.255 ) 0.255 0.245 120 100
氯苯
105 .15 100 (0.313 0.363) 0.363 0.350 120 100
L进
Lm 顶 Lm 进
2
L底
Lm 底 Lm 进
2
塔的工艺条件及物性数据计算结果列表
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
五、气液相负荷计算 精馏段
V=(R+1)D L=RD
提馏段
VS LS VS’ LS’ Lh’
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Lh
V’=V+(q-1)F L’=L+qF
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0 A A
0 B B
试差
B 0 lg P A t C
t F t D tW
tm (精)
tD tF 2
tm (提)
tW t F 2
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（3）平均分子质量Mm
M m M1 y1 M 2 y2 M n yn
塔顶 进料板 MVDm MVFm MLDm MLFm
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x-y图
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
xW xF xD 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
26
q
e
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
1
t-x-y图
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 80 85 90 95 100 105 110 115
L进
Lm 顶 Lm 进
2
L底
Lm 底 Lm 进
2
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
（6）液体黏度μLm
查表使用内插法，计算可得
Lm xi i
i 1
n
A顶 B顶
A进 B进
A底 B底
L顶
Lm (精) Lm (提)
C C20 20
0.2
可取安全系数为安全系数（0.6—0.8）
u (0.6 ~ 0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
塔径如何圆整的说明
塔径在1米以下者，标准化先按100mm增值变化；塔 径在1米以上者，按200mm增值变化。
0.989m圆整后1.0m
0.435m圆整后0.5m 0.945m圆整后1.0m 0.456m圆整后0.5m
1.989m圆整后2.0m
1.435m圆整后1.6m 1.654m圆整后1.8m 1.023m圆整后1.2m
工业上，一般塔径在0.5m---3.0m
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
H T hL 0.40 0.06 0.34m
表达自己的设计思想和计算结果。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容 (1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
6பைடு நூலகம்
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
提馏段
LS Lm （提） V S vm（提）
1 2
史密斯关联图
C20
D
4VS u
max C
L V V
C C20 20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u (0.6 ~ 0.8)umax
六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 （1）塔径D
4Vs D u
umax C
L V V
C C20 (

0.02
) 0.2
u (0.6 ~ 0.8)umax
HT hL
LS V S L V
1 2
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
此外还要求不易堵塞、耐腐蚀等。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
板式精馏塔的设计 根据设计任务和工艺要求确定设计方案
设 计 步 骤
确定塔高、塔径等工艺尺寸 确定塔板类型，设计塔板尺寸 进行流体力学演算，绘制负荷性能图 附属设备及管路的计算与改造
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
一、装置流程的确定 精馏塔