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1、大连理工大学本科课程设计化工原理课程设计 全套图纸加扣3012250582 学 院（系）： 化工学院 专 业： 精细化工 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 日 期： 2014-7-2 目 录前 言2第零章 过程工艺与设备课程设计任务书30.1 设计条件30.2 工艺设计要求40.3 其它要求40.4 参考资料40.5 塔计算结果表6第一章 概述81.1 精馏塔81.2 再沸器91.3 冷凝器9第二章 方案流程简介102.1 精馏装置流程102.2 工艺流程102.3 设备选用11第三章 精馏塔工艺设计123.1 设计条件123.2 物料衡算及热量衡算123.3 理论塔板数的
2、计算143.4 塔板设计计算18第四章 再沸器的设计274.1 选用立式热虹吸式再沸器274.2 估算设备尺寸284.3 传热能力校核284.4 循环流量的校核32第五章 辅助设备设计365.1 辅助容器的设计365.2 传热设备375.3 泵的设计39第六章 管路设计43第七章 控制方案45总结46附录 主要符号说明47前 言 本设计说明书包括课程设计任务书、概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共八章。 说明书中对精馏塔和再沸器的设计计算做了详细的阐述，对于辅助设备和管路的设计也做了说明。 鉴于设计者经验有限，本设计中可能存在些许错误和误差，希望各位老师给予指正。特别
3、感谢在这个过程中给予帮助和指导的老师和同学，让我在课程设计过程中温习并学会了很多知识。 最后，感谢老师的审阅和指导！第零章 过程工艺与设备课程设计任务书(一)0.1 设计条件工艺条件：饱和液体进料，进料丙烯含量(摩尔百分数)塔顶丙烯含量，釜液丙烯含量，总板效率0.6。操作条件：建议塔顶操作压力1.62MPa(表压)。安装地点：大连。其他条件：塔板设计位置：塔顶 塔板形式：浮阀塔 处理量：50 kmol/h 回流比系数R/Rmin：1.60.2 工艺设计要求1、 完成精馏塔的工艺设计计算； (1) 塔高、塔径(2) 溢流装置的设计(3) 塔盘布置(4) 塔盘流动性能的校核(5) 负荷性能图2、
4、完成塔底再沸器的设计计算；3 、管路尺寸的确定、管路阻力计算及泵的选择；4 、其余辅助设备的计算及选型；5 、控制仪表的选择参数；6 、用3#图纸绘制带控制点的工艺流程图及主要设备(精馏塔或再沸器)的工艺条件图各一张；(塔板设计位置为塔顶的同学完成精馏塔的工艺条件图；塔板设计位置为塔底的同学完成再沸器的工艺条件图。)7 、编写设计说明书。 03 其它要求1 、本课程的设计说明书分两本装订，第一本为工艺设计说明书，第二本为机械设计说明书。2 、1-2周完成工艺设计后，将工艺设计说明书交上来，计算结果表经指导教师审核签字合格后，方可进行3-4周的机械设计。3 、图纸一律用计算机（电子图板）出图。4
5、 、本课程要求独立完成，发现抄袭行为取消该门成绩。最终成绩由工艺设计、机械设计的完成情况和最后的考试（核）情况综合给定。0.4参考资料1 、化工单元过程及设备课程设计，匡国柱、史启才主编，化学工业出版社，2002年。2 、化学化工物性数据手册（有机卷），刘光启、马连湘、刘杰主编，化学工业出版社，2002年。3 、化工物性算图手册，刘光启、马连湘、刘杰主编，化学工业出版社，2002年。4 、石油化工基础数据手册，卢焕章，刘光启、马连湘、刘杰主编,化学工业出版社，1982年。5 、石油化工基础数据手册（续篇），马沛生，化学工业出版社，1993年。6 、石油化工设计手册，王松汉，化学工业出版社，20
6、02年。指导教师 任务书下达日期 2014年 6 月 23 日0.5 塔计算结果表（1）操作条件及物性参数操作压力：塔顶 1.72 M pa（绝压） 塔底 1.78 M pa（绝压）操作温度：塔顶 41.5 塔底 50.0 名称气相密度（Kg/m3）39.82液相密度（Kg/m3）463.00气相体积流率（m3/h）590.4液相体积流率（m3/h）47.772液相表面张力（mN/m）5.104(2) 塔板主要工艺尺寸及水力学核算结果名称名称塔内径D（m）1.6空塔气速u（m/s）0.0906板间距HT（m）0.45泛点率u/uf0.63液流型式单流型动能因子F011降液管截面积与塔截面积Ad
7、/AT0.1孔口流速U0（m/s）1.7829出口堰堰长lw（m）1.16降液管流速Ub（m/s）0.33弓形降液管宽度bd（m）0.24稳定系数k1出口堰堰高hw（mm）50溢流强度uL（m3/mh）降液管底隙hb（mm）40堰上液层高度how（mm）33.87边缘区宽度bc（mm）50每块塔板阻力hf（mm）113.8安定区宽度bs（mm）75降液管清液层高Hd（mm）214板厚度b（mm）4降液管泡沫层高度Hd/(mm)360浮阀（筛孔）个数79降液管液体停留时间（s）6.8浮阀（筛孔）直径（mm）39底隙流速ub（m/s）0.33开孔率（%）4.6气相负荷上限（m3/h）800.844
8、气相负荷下限（m3/h）262.38操作弹性3.052(三) 再沸器主要结构尺寸和计算结果表管程壳程物料名称进口丙烯、丙烷混合液体100蒸汽出口丙烯、丙烷混合液体100液态水流量Kg/h进口3858.2993963.6出口3858.2993963.6操作温度C进口50100出口50100操作压力MPa1.7820.1013定性温度C50100液体密度kg/m3448.8958.4导热系数W/mC0.1650.683热容kJ/kgC3.0425粘度PaS0.138*10-30.283*10-3表面张力N/m9.031*10-3气化潜热kJ/kg3302258.4气体密度kg/m344.40导热系
9、数W/mC热容kJ/kgC粘度mPaS0.0121*10-3冷凝潜热kJ/kg设备结构参数形式立式热虹吸式台数1壳体内径mm500壳程数1管径mm252管心距mm32管长mm3500排列方式正三角形排列管数目（根）157折流板数（个）24传热面积m243.074折流板间距mm150管程数1材质碳钢接管尺寸mm进口350出口450主要计算结果管程壳程流速m/s0.4290.221传热膜系数W/m2C941.751349.4污垢热阻m2C /w0.0001760.000052阻力损失Mpa0.00789热负荷kW2153.679传热温差C50总传热系数W/m2C1000裕度%34.0备注PD/Pf
10、=1.010第一章 概述 精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。1.1 精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。本设计为板式塔，板式塔以塔板作为气液传质的基本构件。气体或蒸汽以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，塔内气
11、液两相逐级接触，进行传质，气液两相各组分的浓度沿塔高呈阶梯式变化。而填料塔属微分接触型的气液传质设备，基本传质元件是填料。液体在填料表面呈膜状向下流动时气体作为连续相自下而上流动，气液两相间的传质通过填料表面的液膜进行，两相各组分浓度沿塔高呈连续变化。本设计为浮阀塔，浮阀的突出优点是效率较高取消了结构复杂的上升管和泡罩。当气体负荷较低时，浮阀的开度较小，漏夜量不多；气体负荷较高时，开度较大，阻力又不至于增加较大，所以这种塔板操作弹性较大，阻力比泡罩塔板大为减小，生产能力比其大。缺点是使用久后，由于频繁活动而易脱落或被卡住，操作失常。所以塔板和浮阀一般采用不锈钢材料1.2 再沸器作用：用以将塔底
12、液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。液体自下而上通过换热器管程时部分汽化，由壳程内载热体供热。立式热虹吸特点：循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 结构紧凑、占地面积小、传热系数高。壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。塔釜提供气液分离空间和缓冲区。1.3 冷凝器 用以将塔顶蒸汽冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。第二章 方案流程简介2.1 精馏装置流程 精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合
13、接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。原料（丙烯和丙烷的混合液体）经进料管从精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液到适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。气相沿精馏塔上升到塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶一部分凝液作为塔顶产品取出，称为馏出物，另一部分凝液作为回流液返回塔顶。回流液从塔顶流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸汽多次逆向接触和分离。当流至塔底时，被再沸器部分加热汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出，称为釜液。2.2 工艺流程1） 物料的储存和运输 精馏过程必须在适当的
