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1、化工原理理课程设设计指导导书北京石油油化工学学院材料与化化工学院院化工系系20066.4.171目 录第一部分分 筛筛板塔设设计一、 化工原理理课程设设计的目目的与要要求11二、 化工原理理课程设设计的内内容11三、 安排与要要求22四、 设计步骤骤221、 收集基础础数据.222、 工艺流程程的选择择33、 做全塔的的物料平平衡34、 确定操作作条件35、 确定回流流比.56、 理论板数数与实际际板数.77、 确定冷凝凝器与再再沸器的的热负荷荷.88、 初估冷凝凝器与再再沸器的的传热面面积.89、 塔径计算算及板间间距确定定.810、堰堰及降液液管的设计计.1311、塔塔板布置置及筛板板塔的
2、主主要结构构参数1512、筛筛板塔的的水力学学计算1713、塔塔盘结构构.2214、塔塔高28参考文献献.29设计任务务书.30第一部分分 筛筛板塔设设计一、化工工原理课课程设计计的目的的与要求求通过理论论课的学学习和生生产实习习，学生生已经掌掌握了不不少理论论知识和生生产实际际知识，对对于一个个未来的的工程技技术人员员来说，如如何运用用所学知知识去分分析和解解决实际际问题是是至关重重要的，本课程设计的目的也是如此。化工原理理课程设设计是化工专专业的学学生在校校期间第第一次进进行的设设计，要要求每个个同学独独立完成成一个实实际装置置（本次次设计为为精馏装装置）的的设计。设设计中应应对精馏馏原理
3、、操操作、流流程及设设备的结结构、制制造、安安装、检检修进行行全面考考虑，最最终以简简洁的文文字、表表格及图图纸正确确地把设设计表达达出来。本本次设计计是在教教师指导导下，由由学生独独立进行行的设计计。因此此，对学学生的独独立工作作能力和和实际工工作能力力是一次次很好的的锻炼机机会，是是培养化化工技术术人员的的一个重重要环节节。通过过设计，学生应应培养和和掌握：1、正确确的设计计思想和和认真负负责的设设计态度度。设计应结结合实际际进行，力力求经济济、实用用、可靠靠和先进进。设计应对对生产负负责。设设计中的的每一数数据，每每一笔一一划都要要准确可可靠，负负责到底底。2、独立立的工作作能力及及灵活
4、运运用所学学知识分分析问题题和解决决问题的的能力。设计由学学生独立立完成，教教师只起起指导作作用，学学生在设设计中碰碰到的问问题和教教师进行行讨论。教教师只做做提示和和启发，由学生自己去解决问题，指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性，学生应自己负责计算结果的准确性，可靠性。学生在设设计中可可以相互互讨论，但但不能照照抄，为为了更好好地了解解和检查查学生独独立分析析问题和和解决问问题的能能力，设设计的最最后阶段段安排有有答辩。若若答辩不不通过，设设计不能能通过。3、精馏馏装置设设计的一一般办法法和步骤骤。4、正确确运用各各种参考考资料，合合理选用用各种经经验公式式和数据据。由于所用用资料不不
5、同，各各种经验验公式和和数据可可能会有有一些差差别。设设计者应尽可可能了解解这些公公式、数数据的来来历、实实用范围围，并能能正确地地运用。设计前，学学生应该该详细阅阅读设计计指导书书、任务务书，明明确设计计目的、任任务及内内容。设设计中安安排好自自己的工工作，提提高工作作效率。二、化工工原理课课程设计计（精馏馏装置）的的内容1、选择择流程，画画流程图图。2、做物物料衡算算，列出出物料衡衡算表。3、确定定操作条条件（压压力、温温度）。4、选择择合适回回流比，计计算理论论板数。5、做热热量衡算算，列出出热量衡衡算表。6、选择择换热器器，计算算冷却介介质及加加热介质质用量。7、完成成塔板设设计。8、
6、编写写设计计计算说明明书。设计结束束时，学学生应交交的作业业有：工工艺流程程图一张张，塔板板结构图图一张，设设计说明明书一份份。计算算机辅助助计算结结果（包包括简单单计算和和严格计计算两种种计算结结果）。三、安排排与要求求设计进行行两周，大大致可分分为以下下几个阶阶段：1、准备备（一天天）教师介绍绍有关课课程设计计的情况况，下达达设计任任务书。学学生应详详细阅读读设计任任务书，明明确设计计目的、设设计任务务、设计计内容及及设计步步骤。安安排好今今后两周周的工作作。2、设计计计算阶阶段（四四五天天）按设计任任务及内内容进行行设计计计算，有有时甚至至需要对对几个不不同的方方案进行行设计计计算，并并
7、对设计计结果进进行分析析比较，从从中选择择较好的的方案。计计算结束束后编写写出设计计计算说说明书。设计计算算说明书书应包含含：目录录、设计计任务书书、流程程图、设设计计算算、计算算结果及及所引用用的资料料目录等等。设计计算算说明书书除了有有数字计计算之外外还应有有分析，只只有数字字计算，而而无论述述分析，这这样的设设计是不不完整的的，也是是不能通通过的。计计算部分分应列出出计算式式，代入入数值，得得出结果果。计算算结果应应有单位位。说明明书一律律用A44纸写，文文字部分分要简练练，书写写要清楚楚。说明明书要标标上页码码，加上上封面，装装订成册册。3、计算算机辅助助计算（二三天）。4、答辩辩（一
8、天）答辩安排排在最后后一天进行行。答辩辩前学生生应将设设计计算算说明书书装订成成册，连连同计算算机辅助助计算一一起交给给教师。答答辩时学生先先简要汇汇报一下下自己的的设计工工作，然然后回答答教师提提出的问问题。四、设计计步骤精馏装置置设计的的内容与与步骤大大致如下下：1、收集集基础数数据设计所需需的基础础数据包包括：进料流流量及组组成。分离要要求。原料的的热力学学状态。冷却介介质及其其温度、加加热介质质及温度度。物性数数据（如如密度、表表面张力力等）。上述基础础数据中中、两项由由设计任任务给出出。、两项若若任务中中未曾给给出，则则应根据据具体情情况确定定。物性性数据可可从有关关资料中中查取。2
9、、工艺艺流程的的选择精馏装置置一般包包括塔顶顶冷凝器器，塔釜釜再沸器器，原料料预热器器及流体体输送泵泵等。流流程选择择应结合合实际进进行，考考虑经济济性、稳稳定性。如如进料是是否需要要预热、冷冷凝器的的型式及及布置、及及再沸器器的型号号等。当塔顶需需汽相出出料时，采采用分凝凝器，除除此之外外，一般般均采用用全凝器器。对于于小塔，通通常将冷冷凝器放放于塔顶顶，采用用重力回回流。对对于大塔塔，冷凝凝器可放放至适当当位置，用用泵进行行强制回回流。再沸器的的型式有有立式与与卧式、热热虹吸式式与强制制循环式式之外。当当传热量量较小时时，选用用立式热热式再沸沸器较为为有利。传传热量较较大时，采采用卧式式热
10、虹吸吸式再沸沸器。当当塔釜物物料粘度度很大，或或易受热热分解时时，宜采采用泵强强制循环环型再沸沸器。几几种再沸沸器型式式如图11所示。精馏装置置中，塔塔顶蒸汽汽的潜热热和塔釜釜残液的的显热可可以被用用于预热热进料。塔塔顶蒸汽汽潜热大大，而温温度较低低，塔釜釜残液温温度高，而而显热的的热量少少。在考考虑这些些热量的的利用时时要注意意经济上上的合理理性及操操作上的的稳定性性。3、做全全塔的物物料平衡衡对于双组组分的连连续精馏馏塔，由由总物料料平衡及及分物料料平衡有有（1）根据进料料流量FF及组成成，分离离要求，解解方程组组（1）即即可求得得馏出液液流率D及残液液流率WW。4、确定定操作条条件（压压
11、力、温温度）精馏操作作最好在在常压下下进行，不不能在常常压下进进行时，可可根据下下述因素素考虑加加压或减减压操作作。（1）、对对热敏性性物质，为为降低操操作温度度，可考考虑减压压操作。（2）、若若常压下下塔釜残残液的泡泡点超过过或接近近2000时，可可考虑减减压操作作。因为为加热蒸蒸汽温度度一般低低于2000。（1）立立式热虹虹吸型 （2）泵泵强制循循环型加热介质产品加热介质（a） (bb) （3）卧卧式再沸沸器图1几种种再沸器器型式（3）、最方便便最经济济的冷却却介质为为水。若若常压下下塔顶蒸蒸汽全凝凝时的温温度低于于冷却介介质的温温度时可可考虑加加压操作作。还应该指指出压力力增大时时，操作
12、作温度随随之升高高，轻、重重组分相对挥挥发度减减少，分分离所需需的理论论板数增增加。在确定操操作压力力时，除除了上面面所述诸诸因素之之外，尚尚需考虑虑设备的的结构、材材料等。通常按下下述步骤骤确定操操作压力力。（1）、选选择冷却却介质，确确定冷却却介质温温度。最为方便便、来源源最广的的冷却介介质为水水。设计计时应了了解本地地区水的的资源情情况及水水温。（2）确确定冷却却器及回回流罐系系统压力力。塔顶蒸汽汽全部冷冷凝时的的温度一一般比冷冷却介质质温度高高1020。冷却却器和回回流罐系系统压力力即为该该温度下下的蒸汽汽压（平平衡压力力），可可由泡点点方程式式得。（2）式中平平衡指数数。烃类类可由资资料（11）（22）查得得。（3）、确确定塔顶顶和塔釜釜压力。 塔顶压力力等于冷冷凝器压压力加上上蒸汽从从塔顶至至冷凝器器的流动动阻力，即（3） 塔釜压压力等于于塔顶压压力加上上全塔板板阻力塔塔。全塔塔阻力塔塔等于塔塔板阻力力乘实际际板数，即即 （44）式中：塔板阻阻力，通通常为335（mmm汞柱柱）在确定了了操作压压力之后后，塔顶顶温度可可由式（55）确定定，塔釜釜温度由由式（66）确定定。（5） （6）5、确定定回流比比对于平衡衡线向下下弯曲的的物系，最最小回流流
