化工原理课程设计简易步骤

化工原理课程设计简易步骤

————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:

ﻩ

《化工原理》课程设计说明书

设计题目

学生姓名

指导老师

学院

专业班级

完成时间

ﻬ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Ｎ１、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’:Ｐ284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 V ｍ、M L ｍ: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. 液体表面张力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:与表面张力的计算类似。

五、 精馏段汽液负荷(V ｓ、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,它能充分利用塔内空间，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P ２81。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。 ﻫ（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φ600m ｍ 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ｌw ：参见Ｐ281 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:ﻫ

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。

并保证堰上溢流强度()h m /m 130~100/3⋅

求。

2)堰上液层高度h o ｗ: 太小，堰上的液体均布差，太大则塔板压强增大，物沫夹带增加。 对于平直堰，堰上液层高度h ow 可用弗朗西斯（Fran ｃis ）经验公式求算:ﻫ