化工原理课程设计的目的与要求

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目录

一、化工原理课程设计的目的与要求

二、化工原理课程设计的内容

三、安排与要求

四、设计步骤

1．收集基础数据

2．工艺流程的选择

3．做全塔的物料平衡

4．确定操作条件

5．确定回流比

6．理论板数与实际板数

7．确定冷凝器与再沸器的热负荷

8．初估冷凝器与再沸器的传热面积

9．塔径计算与板间距确定

10．堰及降液管的设计

11．塔板布置及筛板塔的主要结构参数

12．筛板塔的水力学计算

13．塔板结构

14．塔高

参考文献

设计任务书

一、化工原理课程设计的目的与要求

通过理论课的学习和生产实习，学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识。对于一个未来的工程技术人员来说，如何运用所学知识去分析和解决实际问题室至关重要的。本课程设计的目的也正是如此。

化工原理课程设计是化工专业的学生在校学习期间第一次进行的设计，要求每位同学独立完成一个实际装置(本次设计为精馏装置)的设计。设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑，最终以简洁的文字，表格及图纸正确地把设计表达出来．本次设计是在教师指导下，由学生独立进行的没计，因此，对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会，是培养化工技术人员的一个重要坏节。通过设计，学生应培养和掌握：

1，正确的设计思想和认真负责的设计态度

设计应结合实际进行，力求经济、实用、可靠和先进。

2，独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力

学生在设计中可以相互讨论，但不能照抄。为了更好地了解和检查学生独立分析问题和解决向题的能力，设计的最后阶段安排有答辩．若答辩不通过，设计不能通过。

3，精馏装置设计的一般方法和步骤

4，正确运用各种参考资料，合理选用各种经验公式和数据

由于所用资料不同，各种经验公式和数据可能会有一些差别。设计者应尽可能了解这些公式、数据的来历、使用范围，并能正确地选用。

设计前，学生应该详细阅读设计指导书、任务书，明确设计目的、任务及内容。设计中安排好自己的工作，提高工作效率。

二，化工原理课程设计(精馏装置)的内容

1、选择流程，画流程图。

2、做物料衡算，列出物料衡算表。

3、确定操作条件(压力，温度)。

4、选择合适回流比，计算理论板数。

5、做热量衡算，列出热量衡算表。

6、选择换热器，计算冷却介质及加热介质用量。

7、完成塔扳设计。

8、编写设计计算说明书。

设计结束时，学生应提交的作业有：工艺流程图一张，塔板结构图一张，设计说明书一份。

三，安排与要求

设计进行两周，大致可分为以下几个阶段：

1、准备(一天)

教师介绍有关课程设计的情况，下达设计任务书．学生应详细

阅读设计任务书，明确设计目的，设计任务．设计内容及设计步骤．安排好今后两周的工作。

2、设计计算阶段(四~五天)

按设计任务及内容进行设计计算，有时甚至需要对几个不同的方案进行设计计算，并对设计结果进行分析比较，从中选择出较好的方案，计算结束后编写出设计计算说明书。

设计计算说明书应包含：目录、设计任务书、流程图、设计计算、计算结果及所引用的资料目录等。

设计计算说明书除了有数字计算之外还应有分析，只有数字计算，而无论述分析，这样的设计是不完整的，也是不能通过的。计算部分应列出计算式，代入数值，得出结果。计算结果应有单位。说明书一律用16开纸写，文字部分要简练，书写要清楚。说明书要标上页码，加上封面，装订成册。

3、绘图阶段(三~四)。

根据设计结果绘制塔盘结构图。

塔板结构图应能表示出塔盘结构的工作原理、结构特点、各组成零(部)件的相互位置的装配关系。图中应有反映塔盘规格、性能的尺寸，零件之间装配关系的尺寸，外型轮廓尺寸及安装尺寸。图中应当标明装配、安装、验收所要达到的技术要求。图中每个不同的零(部)件必须有编号，并在明细表中逐项依次填写零件序号名称、规格、图号(或标准号)等内容。

制图必须严格按制图标准进行。图面清晰易懂，视图、尺寸等

足够而不多余。

4、答辩(二天)

答辩安排在最后两天进行。答辩前学生应将设计计算说明书装订成册，连同折迭好的图纸一起交给教师。答辩时学生先摘要汇报一下自己的设计工作，然后回答教师提出的问题。

四、设计步骤

精馏装置设计的内容与步骤大致如下：

1、收集基础数据

设计所需的基础数据包括：

①进料流量及组成。

②分离要求。

③原料的热力学状态。

④冷却介质及其温度、加热介质及温度。

⑤物性数据(如密度、表面张力等)。

上述基础数据中①、②两项由设计任务给出。③、④两项若任务中未曾给出，则应根据具体情况确定。物性数据可从有关资料中查取。

2、工艺流程的选择

精馏装置一般包括塔顶冷凝器，塔釜再沸器，原料预热器及流体输送泵等。流程选择应结合实际进行，考虑经济性、稳定性。如进料是否需要预热、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型式等。

当塔顶需汽相出料时，采用分凝器，除此之外，一般均采用全

凝器。对于小塔，通常将冷凝器放于塔顶，采用重力回流。对于大塔，冷凝器可放至适当位置，用泵进行强制回流。

再沸器的型式有立式与卧式、热虹吸式与强制循环式之分。当传热量较小时，选用立式热虹吸式再沸器较为有利。传热量较大时，采用卧式热虹吸式再沸器。当塔釜物料粘度很大，或易受热分解时，宜采用泵强制循环型再沸器。几种再沸器型式如图1所示。

精馏装置中，有可能被利用来预热进料的热量有塔顶蒸汽的潜热和塔釜残液的显热。塔顶蒸汽潜热大，而温度较低，塔釜残液温度高。而显热的热量少。在考虑这些热量的利用时要注意经济上的合理性及操作上的稳定性。

3、做全塔的物料平衡

对于双组分的连续精馏塔，由总物料平衡及组分物料平衡有

(1)

根据进料流量F及组成，分离要求，解方程组(1)即可求得馏出液流率D及残液流率W。

4、确定操作条件(压力、温度)

精馏操作最好在常压下进行。不能在常压下进行时，可根据下述因素考虑加压或减压操作。

(1)、对热敏性物质，为降低操作温度，可考虑减压操作。