化工原理实验设计.docx

1、化工原理实验设计化学化工系制药工程专业11级化工原理课程设计计划二0一三年五月一日目 录1 课程设计的目的 32课程设计的基本内容 33 设计说明书内容 44 学时分配表 45考核方法 5附 录 6设计任务书1 6一、设计题目 6二、设计任务及操作条件 6三、设备形式 6四、厂址 6五、设计内容 6六、设计基础数据 7七、主要参考文献 9设计任务书2 11一、设计题目 11二、设计参数 11三、设计内容及要求 11四、主要参考文献 12设计任务书3 13一、设计题目 13二、设计参数 13三、设计内容及要求 13四、主要参考文献 14关于工艺流程图、主体设备工艺条件图绘制的几点说明 15具体分

2、工名单 201 课程设计的目的化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到以化工单元操作为主的化工设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握典型单元操作设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风。2课程设计的基本内容化工原理课程设计一般包括如下内

3、容：（1）设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。（2）主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸的计算及结构设计。（3）典型辅助设备的选型和计算包括典型辅助设备主要工艺尺寸的计算和设备型号、规格的选定。（4）工艺流程图以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物流方向、物流量、能流量、主要化工参数测量点。（5）主要设备的工艺条件图图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。3 设计说明书内容完整的化工原理课程设计报告由说明书和图纸两部分组成。设计说明书中就包括所有论述、原始数据、计算、表格等，其编排顺序如下：（1）标题页（2

4、）设计任务书；（3）目录；（4）设计方案简介；（5）工艺流程草图及说明；（6）工艺计算及主要设备设计；（7）辅助设备的计算和选型；（8）设计结果概要或设计一览表；（9）设计评述；（10）参考文献；（11）主要符号说明；（12）附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）。4 学时分配表章 节内 容学 时备 注一设计动员，发放设计任务书0.25天二查阅资料、拟定设计程序和进度计划0.25天三现场调查0.5天四设计计算、绘图、编写设计说明书4天总学时1周5考核方法考核的内容包括：说明书和图纸的质量；完成题目的难度；独立完成设计情况；答辩情况。采取审定与答辩相结合的方式，成绩评定按百分制记分。执笔人：刘

5、艳2013.5.1附 录设计任务书1一、设计题目苯-甲苯连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进入精馏塔的料液含苯 %，其余为甲苯。（2）塔顶馏出液中含苯 %，塔釜液中含甲苯不低于 %（3）原料液处理量为 吨/日（24小时）。（4）操作条件精馏塔顶压强 4kPa(表压)进料热状态 自选回流比 加热蒸汽压强 500kPa(表压)单板压强降 0.7kPa三、设备形式设备形式为筛板塔四、厂址厂址为湖南地区五、设计内容（1）设计方案的确定及流程说明。（2）塔的工艺计算。（3）塔和塔板主要尺寸的设计。塔高塔径及塔板结构尺寸的确定。塔板的流体力学验算。塔板的负荷性能图（4）设计结果概要或设计一览表。

6、（5）辅助设备选型与计算。（6）生产工艺流程图（手绘，A2）及精馏塔的工艺条件图（手绘，A1）。（7）对本设计的评述及有关问题的分析。六、设计基础数据（1）苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点/临界温度tc/临界压强PC/kPa苯78.1180.1288.56833.4甲苯92.13110.6318.574107.7（2）常压下苯-甲苯的气液平衡数据温度t/液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.56109.91108.79107.61105.05102.79100.7598.8497.1395.5894.0992.6991.4090.1188.8087.6383.5285.448

7、4.4083.3382.2581.1180.6680.2180.010.001.003.005.0010.015.020.025.030.035.040.045.050.055.060.065.070.075.080.085.090.095.097.099.0100.00.002.507.1111.220.829.437.244.250.756.661.966.771.375.579.182.585.788.591.293.695.998.098.899.61100.0（3）饱和蒸气压P0 苯和甲苯的饱和蒸气压可用Antoine方程求解，即 式中 t物系温度，； P0饱和蒸汽压，KPa； 、A

8、ntoine常数，其值见下表：组分苯6.0231206.35220.24甲苯6.0781343.94219.58（4）苯和甲苯的液相密度L温度t/8090100110120815803.9792.5780.3768.9810800.2790.3780.3770.0（5）液体表面张力温度t/809010011012021.2720.0618.8517.6616.4921.6920.5919.9418.4117.31（6）液体黏度L温度t/80901001101200.3080.2790.2550.2330.2150.3110.2860.2640.2540.228（7）液体汽化热温度t，80901

9、00110120394.1386.9379.3371.5363.2379.9373.8367.6361.2354.6（8）其它物性数据 其它物性数据可查化工原理或化工工艺设计院手册。 试设计筛板精馏塔并选择原料预热器、塔顶冷凝器及塔釜再沸器等附属设备，计算塔主要接管尺寸。七、主要参考文献1 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津：天津大学出版社，20022 大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连：大连理工大学出版社，19943 谭天恩，麦本熙，丁惠华.化工原理（第二版）.北京：化学工业出版社，19984 时钧主编.化学工程手册（第二版）.北京：化学工业出版社，19965 潘国昌，郭

10、庆丰.化工设备设计.北京：清华大学出版社，19966 上海医药设计院.化工工艺设计手册.北京：化学工业出版社，20007 路秀林,王者相等.塔设备.北京:化学工业出版社,2004参考文献并不局限于上述所列。设计任务书2一、设计题目水吸收丙酮常压填料吸收塔的设计二、设计参数（1）进入系统的混合气（空气、丙酮蒸气）处理量m3/h。（2）进塔混合气含丙酮(V)，相对湿度70。（3）设计温度 进塔气体温度35；进塔吸收剂的温度25（4）操作压强常压操作。（4）设计指标（要求）丙酮回收率 。三、设计内容及要求（1）吸收工艺流程的确定：本流程选择逆流操作（2）物料计算（3）热量衡算（4）气液平衡曲线（5）

11、吸收剂量求取：最小吸收剂用量，吸收剂用量（6）塔底吸收液组成（7）操作线方程式（8）塔径求取选择填料，液泛速度，空塔速度，塔径及圆整，最小润湿速度求取及润湿速度的选取，塔径的校正（9）填料层高度计算（10）填料层压降计算（11）填料吸收塔附属设备液体分布，再分布器及分布器的选型，其他塔附件及气液出口装置计算与选择（12）风机等计算与选取（13）吸收塔工艺流程示意图（手绘，A2）。（17）吸收塔工艺条件图（手绘，A1）。四、主要参考文献1 贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社，20022 大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连:大连理工大学出版社,19943 谭天恩

12、,麦本熙,丁惠华.化工原理（第二版）.北京:化学工业出版社,19984 时钧主编.化学工程手册（第二版）.北京:化学工业出版社，19965 潘国昌,郭庆丰.化工设备设计.北京:清华大学出版社,19966 上海医药设计院.化工工艺设计手册.北京:化学工业出版社，20007 路秀林,王者相等.塔设备.北京:化学工业出版社,2004参考文献并不局限于上述所列。设计任务书31、设计题目热水冷却器的设计二、设计参数（1）处理能力 t/a热水。（2）设备型式 锯齿形板式换热器（3）操作条件1热水：入口温度 ，出口温度 。2冷却介质：循环水，入口温度 ，出口温度 。3允许压降：不大于105Pa。4每年按33

13、0天计，每天24小时连续运行。5建厂地址：湖南地区。三、设计内容及要求（1）计算热负荷（2）计算平均温差（3）初估换热面积及初选板型（4）核算总传热系数K（5）计算传热面积S（6）压降计算（7）板式换热器规格选型（8）附属设备的选型（9）换热工艺流程图（手绘A2），主体设备工艺条件图（手绘A1)。四、主要参考文献1 柴诚敬.张国亮等.化工流体流动与传热.北京:化学工业出版社,20002 余国琮等.化工容器及设备.北京:化学工业出版社,19803 中华人民共和国国家标准.GB151-89钢制管壳式换热器.国家技术监督局发布,19894 匡国柱,史启才,化工单元过程及设备课程设计.北京:化学工业出

14、版社,19885 化工设备设计全书编委会,换热器设计.上海:上海科学技术出版社,19886 徐中全译,尾花英郎著.热交换器设计手册.北京:石油工业出版社，19827 卓震主.化工容器及设备.北京:中国石化出版社，19988 潘继红等.管壳式换热器的分析与计算.北京:科学出版社,19969 朱聘冠.换热器原理及计算.北京:清华大学出版社,198710 大连理工大学.化工原理(上册).大连:大连理工大学出版社,199311 兰州石油机械研究所.换热器(上册).北京:中国石化出版社,199212 时均等,化学工程手册(第二版,上卷).北京:化学工业出版社，1996参考文献并不局限于上述所列。关于工艺

15、流程图、主体设备工艺条件图绘制的几点说明1带控制点的工艺流程图的绘制带控制点的工艺流程图是一种示意性的图样,它以形象的图形、符号、代号表示出化工设备、管路、附件和仪表自控等，借以表达出一个生产中物料及能量的变化始末。工艺流程图绘制范围如下：1.必须反映出全部工艺物料和产品所经过的设备；2.应全部反映出主要物料管路，并表达出进出装置界区的流向；3.冷却水、冷冻盐水、工艺用的压缩空气、蒸汽(不包括副产品蒸汽)及蒸汽冷凝液系统等的整套设备和管线不在图内表示，仅示意工艺设备使用点的进出位置；4.标出有助于用户确认及上级或有关领导审批用的一些工艺数据(例如:温度、压力、物流的质量流量或体积流量、密度、换

16、热量等)；5.包括绘制图例，图画上必要的说明和标注，并按图签规定签署；6.必须标注工艺设备，工艺物流线上的主要控制点符及调节阀等。这里指的控制点符包括被测变量的仪表功能(如调节、纪录、指示、积算、连锁、报警、分析、检测及集中,就地仪表等)。流程图的绘制步骤如下：1.用细实线(0.3mm)画出设备简单外形，设备一般按1:100或1:50的比例绘制，如某种设备过高(如精馏塔)，过大或过小，则可适当放大或缩小；2.常用设备外形可参照图0-1所示，对于无示例的设备可绘出其象征性的简单外形，表明设备的特征即可；3.用粗实线(0.9mm)画出连接设备的主要物料管线，并注出流向箭头；4.物料平衡数据可直接在

17、物料管道上用细实线引出并列成表；5.辅助物料管道(如冷却水、加热蒸汽等)，用中粗实线(0.6mm)表示；6.设备的布置原则上按流程图由左至右，图上一律不标示设备的支脚、支架和平台等，一般情况下也不标注尺寸。工艺物料的介质代码自行编制，一般以分子式及其编写字母表示。辅助物料如公用系统介质代号规定如表0-1。表0-1 辅助物料和共用系数介质代号代号中文名称代号中文名称W水S蒸汽BW锅炉给水HS高压蒸汽BR盐水LS低压蒸汽BRR盐水回水MS中压蒸汽BRS盐水补给水C冷凝液CW(循环)冷却水PWW生产废水CWR(循环)冷却回水CS化学污水RW冷却水(用于零度以上)RW冷冻回水图上应标注单元设备的代号，

18、单元设备分类代号见表0-2。表0-2 单元设备分类代号单元设备代号单元设备代号现场装置,基础,混凝土构件转化器,反应器,再生器槽、储罐泵、压缩机、风机、驱动机和鼓风机特殊装置仪表ADFJLQ炉子换热器塔管道电气BCEMN 带控制点的工艺流程图一般是由工艺专业和自控专业人员合作绘制出来的。作为课程设计只要求能标绘出测量点位置即可。2 主体设备工艺条件图主体设备是指在每个单元操作中处于核心地位的关键设备，如传热中的换热器，蒸发中的蒸发器，蒸馏和吸收中的塔设备(板式塔和填料塔)，干燥中的干燥器等。一般，主体设备在不同单元操作中是不同的，即使同一设备在不同单元操作中其作用也不相同，如某一设备在某个单元

19、操作中为主体设备，而在另一单元操作中就可变为辅助设备。例如，换热器在传热中为主体设备，而在精馏或干燥操作中就变为辅助设备。泵、压缩机等也有类似情况。主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的计算结果用一张总图表示出来。图面上应包括如下内容:1.设备图形 指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等；2.技术特性 指装置的用途、生产能力、最大允许压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性；3.设备组成一览表 注明组成设备的各部件的名称等。应予以指出，以上设计全过程统称为设备的工艺设计。完整的设备设计，应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图。这一环

20、节在高等院校的教学中，属于化工机械专业中的专业课程，在设计部门则属于机械设计组的职责。图0-1 流程图设备外形图例具体分工名单学号苯甲苯连续精馏塔的设计日处理量原料浓度塔顶浓度塔釜浓度111140100172t32%96%2%1111401002111140100372t32%92%2%1111401004111140100572t32%92%3%1111401006111140100796t36%94%2%1111401008111140100996t36%96%2%11114010101111402011120t40%96%4%11114020121111402013120t40%92%2

21、%11114020141111402015144t40%94%2%11114020161111402017144t40%94%3%11114020181111402019144t40%96%2%11114020201111403021144t38%94%3%1111403022111140302372t32%94%3%1111403024111140302572t32%96%5%1111403026111140302796t38%96%3%1111403028111140302996t38%92%2%11114030301111402031120t40%94%2%111140203211114

22、02033120t40%94%4%11114020341111402035120t40%96%2%11114020361111402037120t38%96%4%11114020381111402039144t40%92%4%11114020401111401041144t38%96%2%11114010421111401043144t38%94%2%1111401044学号水吸收丙酮常压填料吸收塔的设计混合气处理量混合气丙酮含量丙酮回收率111140101113201.2%86%1111401012111140101313202.0%90%1111401014111140101514001.

23、6%88%1111401016111140101714001.2%86%1111401018111140101914002.0%90%1111401020111140202114801.6%88%1111402022111140202314801.2%86%1111402024111140202514802.0%90%1111402026111140202715601.6%88%1111402028111140202913201.2%88%1111402030111140303113201.6%90%1111403032111140303313201.2%92%1111403034111140

24、303514001.2%90%1111403036111140303714002.0%88%1111403038111140303914801.6%86%1111403040111140204114802.0%88%1111402042111140204315601.2%92%1111402044111140304015602.0%88%1111403041111140304213202.0%86%1111403043111140304414001.2%92%1111403045111140102114001.6%90%1111401022111140102315601.2%88%111140

25、1024111140102515601.6%90%1111401026111140102715602.0% 92%学号换热器的设计处理能力热水入口温度热水出口温度冷水入口温度冷水出口温度11114030011.810480603240111140300211114030031.810485603240111140300411114030052.010480603240111140300611114030072.010490603240111140300811114030092.510480603240111140301011114030112.5104906032401111403012111

26、14030131.810480553240111140301411114030151.810490553240111140301611114030172.010475553240111140301811114030192.010485553240111140302011114010282.510480553240111140102911114010302.510490553240111140103111114010321.810475503240111140103311114010341.810485503240111140103511114010362.010475503240111140103711114010382.010490503240111140103911114010402.510480503240111140104511114020012.510490503240111140200211114020031.810480602840111140