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1、ra 61叹ZI卅寸loz段相屁s撫IE9叩leESK11嗔色知HHmg gzm NVN/1B 逗学*富w思化工原理课程设计评分细则评审 单元评审要素评审内涵评审等级检査 方法指导 老师 评分检阅 老师 评分设计 说明书35%格式规范是否符合规定的格式要求5-44-33-22-1格式 标准内容完整设计任务书、评分标准、 主要设备计算、作图、后记、 参考文献、小组成员及 承担任务10-88-66-44-1设计 任务书设计方案方案是否合理及 是否有创新10-88-66-44-1计算 记录工艺计算 过程计算过程是否正确、 完整和规范10-88-66-44-1计算 记录设计 图纸 30%图面布置图纸幅
2、面、比例、标题栏、 明细栏是否规范10-88-66-44-1图面布 置标准标注文字、符号、代号标注 是否清晰、正确10-88-66-44-1标注 标准与设计 吻合图纸设备规格 与计算结果是否吻合10-88-66-44-1比较图纸 与说明书平时 成绩20%出勤计算、上机、手工制图10-88-66-44-1现场 考察卫生 与纪律设计室是否整洁、 卫生、文明10-88-66-44-1答辩 成绩15%内容表述答辩表述是否清楚5-44-33-22-1现场 考察内容是否全面5-44-33-22-1回答问题回答问题是否正确5-44-33-22-1总分成绩等级综合成绩指导老师（签名）评阅老师（签名）目录一、设
3、计任务书(3)二、主要设备设计计算和说明(5)1.课程设计的目的(5)2.课程设计题目描述和要求(5)3.课程设计报告内容(5)3.1 流程示意图(5)3.2 流程和方案的说明及论证(6)3.2.1 流程的说明(6)3.2.2 方案的说明和论证(6)3.2.3 设计方案的确定(7)4.精馏塔的工艺计算(8)4.1 精馏塔的物料衡算(8)4.2 分段物料衡算 (8)4.3 理论塔板数 N 的计算(9)T4.4 实际塔板数的计算 (10)4.5 工艺条件及物性数据计算(10)4.5.1操作压强P(10)m4.5.2操作温度t(11)m4.5.3平均摩尔质量M(11)m4.5.4 平均密度 P (1
4、1)m4.5.4.1 液相密度P (11)lm4.5.4.2 气相密度 P (12)m4.6 液体表面张力。(12)m4.7 精馏段气液负荷计算(12)4.8 塔和塔板主要工艺尺寸计算(12)4.8.1 塔径 ( 1 2)4.8.2 溢流装置(设有进口堰)(14)4.8.3降液管的宽度W与降液管的面积A(14)df4.8. 4降液管底隙高度h(15)4.8.5 塔板布置及浮阀数目与排列(16)4.9 塔板流体力学计算(17)4.9.1 气体通过塔板的压强降相当的液柱高度(17)4.9.2 淹塔(17)4.9.3 雾沫夹带(18)4.10 塔板负荷性能图(18)4.11 辅助设备-冷凝器的选取(
5、21)三、工艺设计计算结果汇总表(21)四、参考文献(24)五、后记(25)一、设计任务书1 设计题目 浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计2 工艺条件生产能力:40000吨/年(料液)年工作日：300天 原料组成：35%乙醇，65%水(质量分率，下同) 产品组成：馏出液 94%乙醇，釜液 0.2%乙醇 操作压强：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选3 设计内容(1) 确定精馏装置流程，绘出流程示意图。(2) 工艺参数的确定 基础数据的查找及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理 论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。(3) 主要设备的工艺尺寸计算 板间距，
6、塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。(4) 流体力学计算流体力学验算，操作符合性能图及操作弹性等。(5) 主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算料液泵设计计算;流程计算及选型。4 设计结果总汇5 主要符号说明6 参考文献二、主要设备设计计算和说明1. 课程设计的目的化工原理课程设计是以个综合性和实践性较强的教学环节,也是培养学生独立 工作的有益实践,更是理论联系实际的有效手段.通过课程设计达到如下目的: 巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化; 培养学生计算技能及应用所学理论知识部分分析问题和解决问题的能力； 熟悉化工工艺设计的基本步骤
7、和方法； 学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图； 训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力； 通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计 思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力； 学会编写设计说明书。2. 课程设计题目描述和要求本设计采用连续操作方式。设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数 如下：生产能力:40000吨/年（料液）年工作日：300天原料组成：35%乙醇，65%水（质量分率，下同）产品组成：馏出液 94%乙醇，釜液 0.2%乙醇操作压强：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：间接蒸汽加热回流比：R=3.9963.
8、课程设计报告内容3.1流程示意图冷凝塔f塔顶产品冷却器f乙醇的储罐If回流原料f原料罐f原料预热器f精馏塔I塔釜3.2 流程和方案的说明及论证3.2.1流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过 进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后原料从进料口进入到精 馏塔中。因为被加热到了泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这 时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔 中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点， 部分进入到塔顶产品冷凝器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气 态部分重
9、新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。塔里的混合物不断重复前面所 说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯和甲苯的分离。3.2.2方案的说明和论证浮阀塔之所以广泛应用,是由于它具有下列特点: 生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板， 生产能力比泡罩塔板大 2040，与筛板塔接近。 操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此位置正常的 操作而允许符合波动范围比筛板塔、泡罩塔都大。 塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故汽液接触时间较长， 而雾沫夹带量小，塔板效率高。 气体压降及液面落差小，因汽液流过浮阀塔板时阻力较小，是气体压降及 液面落差比
10、泡罩塔小。 塔的造价低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 5080，但 是比筛板塔高 2030。浮阀塔盘的操作原理和发展 浮阀塔的塔板上，按一定中心距开阀孔，阀孔里装有可以升降的阀片，阀孔的排 列方式，应使绝大部分液体内有气泡透过，并使相邻两阀容易吹开，鼓泡均匀。 为此常采用对液流方向成错排的三角形的排列方式。蒸汽自阀孔上升，顶开阀片， 穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫，浮阀能随着气速的增减在相当 宽的气速范围内自由升降，以保持稳定的操作。但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防 止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵。推广受 到一定限制。随着科学技术的不断发展。各
11、种新型填料，高效率塔板不断被研制 出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越 深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合 适。3.2.3设计方案的确定 操作压力： 精馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据处理物料的性能和设计总原则 来确定操作压力。例如对于热敏感物料，可采用减压操作。本次设计苯和甲苯为 一般物料，因此，采用常压操作。 进料状况 进料状况有五种：过冷液，饱和液，汽液混合物，饱和气，过热气。但在实际操 作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。 不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的
12、塔径相同，在设计和制造 上也较方便。本次设计采用泡点进料，即 q=1。 加热方式精馏釜的加热方式一般采用间接加热方式。 冷却方式 塔顶的冷却方式通常用水冷却，应尽量使用循环水。如果要求的冷却温度较低， 可考虑用冷却盐水来冷却。 热能利用 精馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。因此，根据上述设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计 采用常压操作，泡点进料，直接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利 用。4.精馏塔的工艺计算4.1 精馏塔的物料衡算根据工艺的操作条件可知：料液流量 F=152.6Kmol/h料液含苯摩尔分数Xf40/78.1140
13、/78.11 + 60/92.13=0.441塔顶产品含苯摩尔分数为 x =0.9744 D塔底产品含苯摩尔分数为X =0.0235W由公式：F=D+WF x X = D x X + W x Xfdw代入数值解方程组得：塔顶产品（馏出液）流量 D=60.86 Kmol/h塔底产品（釜液）流量 W=81.7Kmol/h4.2分段物料衡算lgPa *= 6.032 - 1206.350 安托尼方程 t + 220.2371343.94lg p * = 6.078 -安托尼方程bt + 219.58P总p b *泡点方程 P * P *ab根据X从化工原理书中查出相应的温度a根据以上三个方程，运用试
14、差法可求出 Pa*,Pb*当 X =0.395 时，假设 t=92C Pa*=144.544P, Pb*=57.809P,a当 x =0.98 时，假设 t=80.1C Pa* =100.432P, Pb*=38.904P,a当 x =0.02 时，假设 t=108C Pa*=222.331P, Pb*=93.973P,at=99.0C是进料口的温度，t=81.9C是塔顶蒸汽需被冷凝到的温度，t=108C是釜液需被加热的温度。根据衡摩尔流假设，全塔的流率一致，相对挥发度也一致。2.500t=80.1C)P *144.544 Pa = a=-P *57.809 Pb所以平衡方程为ax2.500 xy L1 + (a - 1) x J (1 + 1.
