1、化工论文绝对有用课程设计总结化工原理课程设计是化工原理课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去完成某一单元操作设计任务的一次训练。最优化技术是一门新兴的应用性很强的技术，它是研究在一定条件下如何用最小的代价，以获得最佳的效果。近年来，随着计算机技术的迅猛发展与普及，最优化技术在化工领域的应用越来越广泛，越来越多的化学工程设计问题希望通过适当的数学方法处理，经由计算机的计算得到最优设计的效果。本次的设计的内容是分离苯甲苯理想物系的连续精馏筛板塔的设计。这方面的知识虽然我们在大三上学期进行了理论课的学习，但是了解和掌握的东西仍然很有限。在这次的课程设计，通过物
2、料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作，我们基本上完成了设计任务，也让我明白了怎么应用所学的化工原理知识，结合我们所掌握的其他相关学科的知识、计算机技术、参照相关的书籍文献等去解决实际的设计问题。并且通过在设计过程中，不断的发现问题解决问题，使我们能够更加熟练的运用这些知识与技能。这些经验的积累是对课堂学习的巩固和拓展，也是一次宝贵的经验积累。当然在整个设计过程种，也离不开老师的悉心指导和同组各位组员的同心协力。在我们的实践过程中，通过小组各位组员的分工合作和相互配合，我们才能比较顺利的完成各个时段的工作，在遇到问题时，我们能够一起参与讨论，通过查阅资料、咨询老师等来解决。虽然
3、在这个过程中，我们有发生过计算失误而重头开始计算，有过发现画图过程中的设计缺陷而重新设计等等问题，但这不但没有让我们知难而退，反而让我们更加深刻的认识到科学设计中所应该持有的严谨务实的态度的重要性。这些宝贵经验的积累，对我们今后的学习工作也一定会有很大的帮助。第 5 章 主要符号说明 符号意义与单位符号意义与单位Aa开孔区面积,m2Ad冷凝回流器的换热面积,m2Af降液管截面积,m2P气体通过每层塔板的压降,KPaws安定区宽度,mLs液相平均流量,(m3/s)wc边缘区宽度,mHe回流泵扬程,mWd降液管宽度,mun空塔气速,(m/s)hc干板阻力,m 液柱u0筛孔气速,(m/s)h1气体通
4、过液层的阻力,m 液柱hf塔板压降,m 液柱hw凹形受液盘深度，mev液沫夹带量,Kg 液/Kg 气hL板上液层高度,mVh,min气相负荷上限，(m3/s)how堰上液层高度 ,mVh,max气相负荷下限，(m3/s)h0降液管底隙高度,mLh,min液相负荷下限，(m3/h)Pm操作压强,KpaLh,max液相负荷上限，(m3/h)Vs气相平均流量,(m3/s)Np实际塔板数NT理论塔板数Ropt最适回流比uf液泛速度，(m/s)d0筛孔直径,mHT板间距,mFa气体动能因子w堰长,mET塔板效率hw堰高,mHf单位重量流体阻力损失Re雷诺数Rmin最小回流比hf回流管中总阻力损失,mGw
5、釜液质量流率,Kg/sQB再沸器负荷h液面表面张力的阻力，m 液柱HD塔顶空间,mHW塔底空间,m液体粘度，mpa.sQ热流量，W表面张力，mN/m密度，Kg/m3R回流比q进料状态参数x液相组成摩尔分数y气相组成摩尔分数F进料摩尔质量 Kmol/h相对挥发度W釜液摩尔流量 Kmol/h时间,sD塔顶馏出液摩尔质量 Kmol/hK稳定系数Z贮液高度,m液面落差，mm摩尔质量 Kg/Kmoln筛孔数目,（个）Z塔的有效高度,mD塔径,m开孔率摩擦系数绝对粗糙度t孔中心距，mr气化潜热 KJ/Kg塔板厚度,mm充气系数k传热系数,W/m2.K四 塔的辅助设备及附件的计算与选型乱七八糟 2008-0
6、8-23 21:19:52 阅读 104 评论 0 字号：大中小 四 塔的辅助设备及附件的计算与选型4.1 换热器计算4.1.1 塔顶回流冷凝器塔顶回流冷凝器通常采用管壳式换热器，因为所选精馏塔处理量大，且塔板数较多，为了避免给安装检修带来不便，选择强制循环式，即将冷凝器置于塔下部适当位置，用泵向塔顶送回流，在冷凝器合泵之间设回流罐，凝液借压差流回罐中，塔顶饱和蒸汽温度 td=80.790C，按需求将其冷却到 td=400C，冷却水进口温度为t1=250C， t2=450C ；查表得，在此温度范围内水的比热容 CP.H2O=4.174 KJ/Kg.K, 传热系数 k 有 300，600 两种，
7、一般取 k 为 600W/m2.K; 所以： 塔顶冷凝回流器的换热面积：4.1.2 塔底再沸器所选的精馏塔的直径较大，故选用罐式再沸器，将再沸器置于塔外采用间接蒸汽加热，塔底温度 tW=109.530C,塔底基本看做是纯的甲苯，查表，近似取此温度范围内甲苯的比热容 CP.m=2.112KJ/（Kg.0C） ，则经过再沸器釜液得到热量为：Q=VSCP.mML.Wt 其中 t=T-tW再沸器的换热面积：； 4.1.3 预热器考虑到能源的利问题，可由用釜液到规定的温度，所以放出的热量来给进口料预热。进口料液初温 tF,0=500C,设计要求泡点进料，故经过预热后其温度 tF=91.810C；釜液初温
8、 tw=109.530C,要求冷却 tw=400C, 料液平均分子量 ML.F=850C，查表近似取进口料液的比热容 CP=2.1KJ/（Kg.0C） ；设经过釜液预热后进口料温度为 tF， 则有：故还需加一个预热器，使料液预热后达到 91.810C，0.5mPa 的饱和水蒸气温度为 T=151.70C；则有： 其中： 则预热器的换热面积：4.2 接管尺寸计算与选型4.2.1 进料管尺寸计算与选型 料液质量流率：Gf=FML.F= 则其体积流率： ;取管内流速 , 则进料管管经为：则可选择进料管 95mm3.5mm 的热扎无缝钢管。4.2.2 塔顶蒸汽出口管管内径计算与选型取精馏段气相流率为塔
9、顶蒸汽流速则 GDV=VSML.D= 则体积流率为： 查资料可知，常压操作条件下，管内蒸汽流速取 1220 m/s,取uD.V=15m/s.则塔顶蒸汽出口管管径为： 所以选择规格为 100mm9mm 的承插式铸钢管（100mm 为内径） 。 4.2.3 回流管尺寸的计算及选型回流液体积流率 VD.L=0.007556m3/s, 取回流液流速为uD.L=1m/s,则回流管管径为: 所以选择规格为 108mm4mm 的热扎无缝钢管。4.2.4 釜液出口尺寸的计算与选型釜液质量流率 GW=WML.W= 则体积流率为： ;塔釜液出塔的速度一般可取为 0.51.0，取釜液流速为 uw =0.8 m/s,
10、则釜液出口管管经为: 所以选择规格为 102mm5mm 的热扎无缝钢管。4.3 附件尺寸的确定及塔高的计算4.3.1 塔顶空间 HD塔顶空间指塔内最上层踏板与塔顶的间距，取 HD=1.5m. 4.3.2 塔底空间 HW塔底空间指塔内最下层踏板与塔底的间距，其值由如下因素确定：（1）塔底液面到最下层塔板间要有 12m 的间距，本设计为1.5m。（2）塔底贮液空间依贮存液停留时间而定，停留时间一般为 35min。本设计取塔底贮液停留时间为 4s；则贮液高度Z 为 ：则 HW=HD+Z=4.3.3 桾座 HQ取 HQ=3.0m.。4.3.4 人孔一般每隔 1012 层塔板设一人孔（安装，检修用） ，
11、经常情况下每隔58 块踏板设一人孔，人孔直径为 600mm，其伸出塔体的管体长为200mm，设计 5 个人孔，则塔高为：H=4.3.5 原料罐V=F36002415=则对于一般的化工工厂，原料储存多选侧 15 天的储量，对于大量的液体存量，有时可选择球形储罐群。因此本设计种需选用总体积为 122500 m3 的原料圆形储罐群来贮存原料。4.4 泵的选型4.4.1 回流泵的选型首先计算回流罐的尺寸，冷凝液在回流罐内停留时间为 15mim，回流罐储存的冷凝液的体积为:则回流管体积可选为 11 m3 。回流管内的液体可看作是纯的笨，温度为 400C，则其流动雷诺常数可下式算： ； 其中： 故回流管绝
12、对粗糙度 =0.3mm, 因为 Re5000,所以可由下面公式直接计算摩擦系数 ：求得：=0.0262。根据塔高的数据：可取回流管长度为 所以直管阻力损失为： 在回流管中装有 900 标准弯头 3 个，半开阀（标准截止阀：球形阀）1 个， 孔板流量计 1 个（相当于一个半开阀（闸阀）的阻力系数） （见塔的工艺流程图） ，所以回流管中总阻力损失为：则单位重量流体的阻力损失： 在回流泵的入口截面（设为 A）和回流管进入精馏塔之前一截面（设为 A）之间列机械能恒算式，令泵入口处液体流速 uA=0m/s,所以回流泵的扬程为：所以选择扬程为 49m,型号为 80Y-60A 的油泵。4.4.2 加料泵的选
13、择加料管内液体温度为 500C，则其流动雷诺数为: 在 500C 下，苯的密度为 1=; 粘度为 1= 甲苯的密度为 2= 839.0Kg/ m3 粘度为 2= 故加料管内液体可看作是湍流流动，因为Re5000,所以可由下面公式直接计算摩擦系数 : 求得 =0.0271根据塔高的数据,可取加料管长度为： ;在加料管中装有 900 标准弯头 1 个，半开阀 1 个，孔板流量计 1 个（相当于一个半开阀（闸阀）的阻力系数） （见塔的工艺流程图）所以加料管中总阻力损失为：则单位重量流体的阻力损失：在加料泵的入口截面（设为 B）和加料管进入精馏塔之前一截面（设为 B）之间列机械能恒算式，令泵入口处液体
14、流速 uB=0m/s,所以回流泵的扬程为：所以选择扬程为 38m,型号为 80Y-60B 的油泵。三 精馏塔的工艺计算及塔板尺寸计算乱七八糟 2008-08-23 21:16:04 阅读 249 评论 0 字号：大中小 三 精馏塔的工艺计算及塔板尺寸计算3.1 精馏塔的工艺计算3.1.1 物料衡算与操作线方程(1) 设计的条件原料：苯-甲苯混合物 XF=0.5（摩尔分数） 产品要求： XD=0.97(摩尔分数) XW=0.02( 摩尔分数)处理能力：20 万吨/年 生产时间：300 天/年(2) 平均分子量分子量: 苯 MA=78Kg/kmol 甲苯 MB=92Kg/kmol平均分子量: ML
15、，F=0.578+0.592=85Kg/kmolML，D=0.9778+（1-0.97）92=78.42Kg/kmolML，W=0.0278+（1-0.02）92=91.72Kg/kmol(3) 全塔物料恒算对全塔做物料恒算：F=D+W ()对轻组分全塔做物料恒算：FXF=DXD+WXW ()联立 ()()两式可得： (4) 相对挥发度 的计算表 1：苯（A）甲苯（B）气液平衡数据（101.3kPa）苯的摩尔分数温度 t/oC苯的摩尔分数温度 t/oC液相 X气相 Y 液相 X气相 Y 0.000 0.000 110.60.592 0.789 89.40.088 0.212 106.10.70
16、0 0.853 86.80.200 0.370 102.20.803 0.914 84.40.300 0.500 98.60.903 0.957 82.30.397 0.618 95.20.950 0.979 81.20.489 0.710 92.11.000 1.000 80.2由表 1 画出苯甲苯物系的温度组成线 t-x(y)由图 1 得到对应的分离任务：XD=0.97, 塔顶温度 tD=80.790CXW=0.02, 塔底温度 tW=109.530CXF=0.5, 进料温度 tF=91.810C则塔平均温度 由 ; ; ; 可得：tD=80.790C， XD=0.97, PA0=103.
17、63KPa PB0=39.90KPa =2.60tw=109.530C， XW=0.02, PA0=231.72KPa PB0=98.23KPa =2.41tF=91.810C， XF=0.5, PA0=143.60KPa PB0=57.48KPa =2.50则相平衡方程为：3.1.2 理论板数 NT 的确定先用图解法找出最佳回流比泡点进料，q=1，Xe=XF=0.5 ,最小回流比 Rmin 为： 设回流比 R=Rmin 根据经验由 =1.1 2.0。然后用捷算法求出不同的 对应的 NT 值。根据费用最小原则，作出 N(R+1）R 图从而确定最佳回流比及此时的理论板数：时， 查（化工原理 （下）P104 图 9-36）吉利兰关联图及用原始数据回归方程：计算结果又表 2 所示：表 2：确定最佳回流比计算结果表 1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0R1.31561.4352
