化工原理课程设计简易步骤

《化工原理》课程设计说明书

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目录

1.设计任务书……………………………………………（）

2.设计方案的确定与工艺流程的说明…………………（）

3.精馏塔的物料衡算……………………………………（）

4.塔板数的确定………………………………………（）

5.精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算………（）

6.精馏段的汽液负荷计算………………………………（）

7.精馏段塔体主要工艺尺寸的计算…………………（）

8.精馏段塔板主要工艺尺寸的计算…………………………（）

9.精馏段塔高的计算…………………………………（）

10.精馏段塔板的流体力学验算…………………………（）

11.精馏段塔板的汽液负荷性能图………………………（）

12.精馏段计算结果汇总………………………………（）

13.设计评述……………………………………………（）

14.参考文献………………………………………………（）

15.附件……………………………………………………（）

附件1：附图1精馏工艺流程图………………………（）附件2：附图2降液管参数图……………………………（）附件3：附图3塔板布孔图………………………………（）

板式塔设计简易步骤

一、 设计方案的确定及工艺流程的说明

对塔型板型、工艺流程、加料状态、塔顶蒸汽冷凝方式、塔釜加热方式等进行说明，并 绘制工艺流程图。（图可附在后面） 二、 精馏塔物料衡算：见教材P270

计算出F 、D 、W ，单位：kmol/h 三、 塔板数的确定

1. 汽液相平衡数据：

查资料或计算确定相平衡数据，并绘制t-x-y 图。 2. 确定回流比：

先求出最小回流比：P 266。再确定适宜回流比：P 268。 3. 确定理论板数

逐板法或梯级图解法（塔顶采用全凝器）计算理论板层数，并确定加料板位置：P 257-258。（逐板法需先计算相对挥发度）

确定精馏段理论板数N 1、提馏段理论板数N 2

4. 确定实际板数：

估算塔板效率：P 285。（①需知全塔平均温度，可由 t-x-y 图确定塔顶、塔底温度，或通过试差确定塔顶、塔底温度，再取算术平均值。②需知相对挥发度，可由安托因方程求平均温度下的饱和蒸汽压，再按理想溶液计算。）

由塔板效率计算精馏段、提馏段的实际板层数N 1’,N 2’：P 284式6-67。

四、 精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算

1. 操作压力m p ：取2

F

D m p p p +=

2. 精馏段平均温度m t ：查t-x-y 图确定塔顶、进料板温度，再取平均值。或由泡点方程试差法确定塔顶、进料板温度。

3. 平均摩尔质量M Vm 、M Lm ：由P 8式0-27分别计算塔顶、进料板处的摩尔质量，再

分别取两处的算术平均值。汽相的摩尔分率查t-x-y 图。 4. 平均密度Vm ρ、Lm ρ： Lm ρ：用P 13式1-7分别计算塔顶、进料板处液相密度，

再取算术平均值。m

Vm

m Vm T R M p ⋅⋅=

ρ

5. 液体表面力m σ：由B B A A m x x σσσ+=分别计算塔顶mD σ与进料板mF σ，再取平

均值。

6. 液体粘度m μ：与表面力的计算类似。 五、

精馏段汽液负荷（Vs 、Ｌs ）计算

V=（R+1）D L=RD

Vm Vm s VM V ρ3600=

Lm

Lm

s LM L ρ3600=

同时计算V h 、L h 。

冷凝器的热负荷：(本设计不要求计算)

六、 精馏段主要工艺结构尺寸的计算

(一) 板间距H T 的初估。

板间距初估是为了估算塔径，在P 286表6-8初选。 (二) 塔径的初估与圆整 P 286 1. 液泛速度。

2. 塔径：计算，并圆整，再按P 286表6-5，检验塔径是否合适。

3. 实际操作气速。 七、 塔板工艺尺寸的计算

（一）溢流装置:

说明采用何种形式的溢流堰、降液管、受液盘。 （以下为选择依据：）

1.降液管：降液管有圆形与弓形两类。通常，圆形降液管只用于小直径塔，而弓形降液管由部分塔壁和一块夹板围成，它能充分利用塔空间，普遍用于直径较大、负荷较大的塔板。

2.溢流方式： 溢流方式与降液管的布置有关。常用的降液管布置方式有U 型流、单溢流、双溢流及阶梯式双溢流等。常选择的为单流型和双流型P281。可依下表进行选择。

3.溢流堰的形式：有平直形和齿形两种。一般选择平型。

4）受液盘: 受液盘有平受液盘和凹形受液盘两种形式，如下图所示。

(a) 平受液盘 (b)凹受液盘

平受液盘一般需在塔板上设置进口堰，以保证降液管的液封，并使液体在板上分布均匀。但设置进口堰既占用板面，又易使沉淀物淤积此处造成阻塞，因此可不设进口堰。

采用凹形受液盘不需设置进口堰。凹形受液盘既可在低液量时能形成良好的液封，又有改变液体流向的缓冲作用，并便于液体从侧线的抽出。对于φ600mm 以上的塔，多采用凹形受液盘。凹形受液盘的深度一般在50 mm 以上，有侧线采出时宜取深些。凹形受液盘不适于易聚合及有悬浮固体的情况，因易造成死角而堵塞。 3.溢流装置的设计计算

1）堰长l w ：参见P 281 堰长l W 应由液体负荷及溢流型式而定。对于常用的弓形降液管：

单溢流取l W = （0.6～0.8）D 其中D 为塔径，m 。 双流型塔板，两侧堰长取为塔径的0.5~0.7倍。