过程装备成套技术课程设计指导书2017.12
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计依据和原则、产品规格表、原料来源表、危险性物料的物性表等)，工艺衡算(包括流程 简述、物料和能量衡算一览表、原料与动力消耗定额及消耗量表、物料流程图)、主要设备 的工艺参数计算及机器选型计算(设计标准或选型依据、具体工艺参数计算、有关换热器的 结构设计及装配图、设备一览表)、车间布置(设备布置依据和要求、车间布置图、管子的 选材与管径、壁厚计算、绝热厚度计算，以及任意一根管道(包括管子、管件、阀门选型及
生产能力 末两位学号×20 1480 Nm3 /h
车间操作温度 [末两位学号 0.2 16]舍入 ℃
三、课程设计所需原始和物性数据
(1) 有关物性数据
二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 α (Nm3/m3) 数据可按如下理论公式计算，
218.04 (1.224 1.027 103t)x 1 x
式中，θ = T(K) / 1000。
表 5 理想气体比定压热容系数
理想气体
分子式
C0
甲醇
CH3OH
0.66
水蒸气
H2O
1.79
或者查询相关化工手册获取有关数据。
C1 2.21 0.107
C2 0.81 0.586
C3 -0.89 -0.20
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机 械 工 程学院
(2) 产品氢气规格：
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
10.4
5.79
4.35
3.06
2.44
1.83
1.40
0.1000
13.2
7..32
5.51
3.88
3.09
2.32
1.77
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《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
表 3 加压下二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3)
CO2 压力
温度 / ℃
/MPa
-45
蒸气压 /mmHg 760 927 1341 1897 2621 3561 4751 6242 8071 10336 13027
温度 /℃
170
180
190
200
210
220
230
240
蒸气压 /mmHg 16292 20089 24615 29787 35770 42573 50414 59660
(2) 根据上述工艺路线，选择并给出依据；
(3)工艺物料衡算；
(4)工艺热量衡算；
(5)课程设计说明书编写。
四、时间进度安排
第 1 天：布置任务、查阅资料和相关专利，了解所制备产品的工艺路线；
第 2 天：进行工艺路线选择，确定产品的具体工艺流程；
第 3 天：进行物料衡算和热量衡算，确定各个设备主要工艺参数。
第 4 天：根据有关资料整理课程设计说明书；
第 5 天：提交课程设计说明书。
五、主要参考文献
[1] 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术设计指南. 北京: 化学工业出版社，2002
[2] 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术(第 2 版). 北京: 化学工业出版社，2008
[3] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（第二版）. 北京: 化学工业出版
−3−
机 械 工 程学院
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
过程装备与控制工程 专业课程设计任务书
一、课程设计的目的 课程设计题目：生产能力为×××× Nm3/h 甲醇制氢生产装置成套设计 在各门专业课程讲授工作结束后开展有针对性的实践教学环节，在过程装备与控制工程专 业培养计划中占有不可忽略的地位。一方面，在设计过程中将综合运用所学的多种专业知 识和专业基础知识，获得一次宝贵的工程所设计实践的实际训练；另一方面，课程设计所 涉及领域包括化工原理、过程设备涉及、过程流程机械、过程装备控制技术及应用、过程 装备成套技术等课程，在本次课程设计中将进行一次有深度的融会贯通，加强本专业学生 的业务能力。 二、课程设计的要求和任务 (1) 本次课程设计按照设计团队模式进行专业分工、协同完成设计。 (2) 根据团队内任意成员所得到工艺衡算结果进行本次专业课程设计的所有内容。 (3) 设计内容
1. 课程设计的目的 ...................................................................................................................... 8 2. 课程设计的任务 ...................................................................................................................... 8 3. 具体要求 ................................................................................................................................ 15 4. 课程设计说明书的格式和要求 ............................................................................................ 16 课程设计有关的补充资料 ............................................................................................................... 20 1. 物料与热量衡算 .................................................................................................................... 20 2. 图纸示例 ................................................................................................................................ 23 3. 干燥器温度控制系统设计 .................................................................................................... 27 4. 管道设计与绝热设计 ............................................................................................................ 29 5. 装置概算与评价 .................................................................................................................... 30 6. 附录 ........................................................................................................................................ 33
-30
-10
0
15
25
40
0.2
50
25
14
11.4
7.3
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4
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58.8
29
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12.4
8.3
0.6
245
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24.8
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19.4
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0.8
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47.8
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1.0
239
86
61.4
39.8
34.5
24
1.2
380
111
75.8
《过程装备成套技术》课程设计及
专业课程设计指导书
机械工程学院 过程装备与控制工程专业
2017.12
机 械 工 程学院
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
目录
《过程装备成套技术》课程设计任务书 ......................................................................................... 1 过程装备与控制工程专业课程设计任务书 ..................................................................................... 4 专业课程设计具体要求与格式说明 ................................................................................................. 8
表 2 二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3)
CO2 压力
温度 / ℃
/MPa
-45
-30
-10
0
15
25
40
55
0.0263
6.16
3.46
1.92
1.45
1.02
0.82
0.61
0.47
0.0526
12.3
6.92
3.85
2.90
2.04
1.63
1.22
0.93
0.0789
18.5
线选择、物流衡算和热量衡算，为后续专业课程设计的装置布置和设计提供必要的工艺数
据支持，加强本专业学生的实践业务能力。
二、课程设计的设计任务 装备方向班级根据表 1 公式按各自末两位学号确定生产能力和操作温度，然后进行工
艺路线选择和工Βιβλιοθήκη Baidu衡算。
题目类型
表 1 生产能力与操作温度列表 生产能力
操作温度
3班
式中，t 为操作温度；x (摩尔分率)按以下公式计算， 726.69
lg x lg pCO2 273.15 t 3.3762 其中， pCO2 为二氧化碳的分压力，当总压不大时，可按 pCO2 pyCO2 ( yCO2 为 CO2 摩尔分率)
计算，也可根据表 2 和表 3 数据进行插值获得。
47.9
42.8
30
1.5
157
102
62.5
55.3
40.5
甲醇蒸气压数据见表 4 所示。
表 4 甲醇蒸气压
温度 /℃
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
50
60
蒸气压 /mmHg 2
4
8 15.5 29.6 54.7 96 160 260.5 406 625
温度 /℃
64.7 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
H2 纯度 ≥ 99.99 %； CO + CO2 ≤ 20 mg / kg (3) 工艺路线选择依据
考虑采用变压吸附法(PSA)来提纯氢气，具有适用气源广、产品氢纯度高；干式操作，
吸附剂性质稳定，无腐蚀，有利于设备的维护。
三、课程设计主要内容
(1) 查询期刊，对所制备产品的工艺路线调研(注意先进性和成熟度)；
机 械 工 程学院
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
《过程装备成套技术》课程设计任务书
一、课程设计的目的
课程设计题目：制氢工艺路线选择与生产能力(
) Nm3/h 装置的工艺设计
本课程设计在讲授《过程装备成套技术》课程基础上开展的一次实践教学环节，通过在本
次课程设计使学生熟悉有关化工产品的工艺路线分析和工艺设计，完成化工装置的工艺路
注：1mmHg = 0.1333224 kPa。也可直接按下式的拟合经验式计算甲醇饱和蒸气压(kPa)。
psat e[16.57233626.55/(T 34.29)] (kPa), T为绝对温度 甲醇和水蒸气(视为理想气体)的比定压热容可分别按表 5 计算。
cp C0 C1 C2 2 C3 3 kJ/(kg K)
(a)设计条件与衡算结果汇总 (b)生产装置所有设备的工艺参数设计； (c)换热器设备结构设计； (d)机器选型； (e)厂房选址与生产装置设备布置设计； (f)管道设计计算； (g)自控方案设计； (h)技术经济评价； (h)编写课程设计说明书。
三 设计工作任务及工作量的要求 (1) 课程设计说明书 按照化工厂初步设计说明书内容进行组织。包括：封面、组员分工表、目录、概论(设
社, 1996
[4] 时均等. 化学工程手册（上下卷）（第二版）. 北京: 化学工业出版社，1996
[5] 中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册（第 4 版）（上下册）. 北京: 化
学工业出版社, 2009
[6] 王静康. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 1995
[7] 陈敏恒. 化工原理. 北京: 化学工业出版社, 2001
生产能力 末两位学号×20 1480 Nm3 /h
车间操作温度 [末两位学号 0.2 16]舍入 ℃
三、课程设计所需原始和物性数据
(1) 有关物性数据
二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 α (Nm3/m3) 数据可按如下理论公式计算，
218.04 (1.224 1.027 103t)x 1 x
式中，θ = T(K) / 1000。
表 5 理想气体比定压热容系数
理想气体
分子式
C0
甲醇
CH3OH
0.66
水蒸气
H2O
1.79
或者查询相关化工手册获取有关数据。
C1 2.21 0.107
C2 0.81 0.586
C3 -0.89 -0.20
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(2) 产品氢气规格：
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
10.4
5.79
4.35
3.06
2.44
1.83
1.40
0.1000
13.2
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5.51
3.88
3.09
2.32
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《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
表 3 加压下二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3)
CO2 压力
温度 / ℃
/MPa
-45
蒸气压 /mmHg 760 927 1341 1897 2621 3561 4751 6242 8071 10336 13027
温度 /℃
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蒸气压 /mmHg 16292 20089 24615 29787 35770 42573 50414 59660
(2) 根据上述工艺路线，选择并给出依据；
(3)工艺物料衡算；
(4)工艺热量衡算；
(5)课程设计说明书编写。
四、时间进度安排
第 1 天：布置任务、查阅资料和相关专利，了解所制备产品的工艺路线；
第 2 天：进行工艺路线选择，确定产品的具体工艺流程；
第 3 天：进行物料衡算和热量衡算，确定各个设备主要工艺参数。
第 4 天：根据有关资料整理课程设计说明书；
第 5 天：提交课程设计说明书。
五、主要参考文献
[1] 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术设计指南. 北京: 化学工业出版社，2002
[2] 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术(第 2 版). 北京: 化学工业出版社，2008
[3] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（第二版）. 北京: 化学工业出版
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《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
过程装备与控制工程 专业课程设计任务书
一、课程设计的目的 课程设计题目：生产能力为×××× Nm3/h 甲醇制氢生产装置成套设计 在各门专业课程讲授工作结束后开展有针对性的实践教学环节，在过程装备与控制工程专 业培养计划中占有不可忽略的地位。一方面，在设计过程中将综合运用所学的多种专业知 识和专业基础知识，获得一次宝贵的工程所设计实践的实际训练；另一方面，课程设计所 涉及领域包括化工原理、过程设备涉及、过程流程机械、过程装备控制技术及应用、过程 装备成套技术等课程，在本次课程设计中将进行一次有深度的融会贯通，加强本专业学生 的业务能力。 二、课程设计的要求和任务 (1) 本次课程设计按照设计团队模式进行专业分工、协同完成设计。 (2) 根据团队内任意成员所得到工艺衡算结果进行本次专业课程设计的所有内容。 (3) 设计内容
1. 课程设计的目的 ...................................................................................................................... 8 2. 课程设计的任务 ...................................................................................................................... 8 3. 具体要求 ................................................................................................................................ 15 4. 课程设计说明书的格式和要求 ............................................................................................ 16 课程设计有关的补充资料 ............................................................................................................... 20 1. 物料与热量衡算 .................................................................................................................... 20 2. 图纸示例 ................................................................................................................................ 23 3. 干燥器温度控制系统设计 .................................................................................................... 27 4. 管道设计与绝热设计 ............................................................................................................ 29 5. 装置概算与评价 .................................................................................................................... 30 6. 附录 ........................................................................................................................................ 33
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《过程装备成套技术》课程设计及
专业课程设计指导书
机械工程学院 过程装备与控制工程专业
2017.12
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《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
目录
《过程装备成套技术》课程设计任务书 ......................................................................................... 1 过程装备与控制工程专业课程设计任务书 ..................................................................................... 4 专业课程设计具体要求与格式说明 ................................................................................................. 8
表 2 二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3)
CO2 压力
温度 / ℃
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0.0789
18.5
线选择、物流衡算和热量衡算，为后续专业课程设计的装置布置和设计提供必要的工艺数
据支持，加强本专业学生的实践业务能力。
二、课程设计的设计任务 装备方向班级根据表 1 公式按各自末两位学号确定生产能力和操作温度，然后进行工
艺路线选择和工Βιβλιοθήκη Baidu衡算。
题目类型
表 1 生产能力与操作温度列表 生产能力
操作温度
3班
式中，t 为操作温度；x (摩尔分率)按以下公式计算， 726.69
lg x lg pCO2 273.15 t 3.3762 其中， pCO2 为二氧化碳的分压力，当总压不大时，可按 pCO2 pyCO2 ( yCO2 为 CO2 摩尔分率)
计算，也可根据表 2 和表 3 数据进行插值获得。
47.9
42.8
30
1.5
157
102
62.5
55.3
40.5
甲醇蒸气压数据见表 4 所示。
表 4 甲醇蒸气压
温度 /℃
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
50
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蒸气压 /mmHg 2
4
8 15.5 29.6 54.7 96 160 260.5 406 625
温度 /℃
64.7 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
H2 纯度 ≥ 99.99 %； CO + CO2 ≤ 20 mg / kg (3) 工艺路线选择依据
考虑采用变压吸附法(PSA)来提纯氢气，具有适用气源广、产品氢纯度高；干式操作，
吸附剂性质稳定，无腐蚀，有利于设备的维护。
三、课程设计主要内容
(1) 查询期刊，对所制备产品的工艺路线调研(注意先进性和成熟度)；
机 械 工 程学院
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
《过程装备成套技术》课程设计任务书
一、课程设计的目的
课程设计题目：制氢工艺路线选择与生产能力(
) Nm3/h 装置的工艺设计
本课程设计在讲授《过程装备成套技术》课程基础上开展的一次实践教学环节，通过在本
次课程设计使学生熟悉有关化工产品的工艺路线分析和工艺设计，完成化工装置的工艺路
注：1mmHg = 0.1333224 kPa。也可直接按下式的拟合经验式计算甲醇饱和蒸气压(kPa)。
psat e[16.57233626.55/(T 34.29)] (kPa), T为绝对温度 甲醇和水蒸气(视为理想气体)的比定压热容可分别按表 5 计算。
cp C0 C1 C2 2 C3 3 kJ/(kg K)
(a)设计条件与衡算结果汇总 (b)生产装置所有设备的工艺参数设计； (c)换热器设备结构设计； (d)机器选型； (e)厂房选址与生产装置设备布置设计； (f)管道设计计算； (g)自控方案设计； (h)技术经济评价； (h)编写课程设计说明书。
三 设计工作任务及工作量的要求 (1) 课程设计说明书 按照化工厂初步设计说明书内容进行组织。包括：封面、组员分工表、目录、概论(设
社, 1996
[4] 时均等. 化学工程手册（上下卷）（第二版）. 北京: 化学工业出版社，1996
[5] 中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册（第 4 版）（上下册）. 北京: 化
学工业出版社, 2009
[6] 王静康. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 1995
[7] 陈敏恒. 化工原理. 北京: 化学工业出版社, 2001