化工原理课程设计.ppt

1、1,化工原理课程设计,化学工程与工艺专业,2,第一部分 概述第二部分 板式精馏塔工艺设计1、流程确定与塔的物料衡算、塔板数的确定2、塔的工艺条件及物性数据计算3、气液负荷计算4、塔和塔板主要工艺尺寸计算5、筛板流体力学验算6、塔板负荷性能图,3,4,化工原理课程设计,一、化工原理课程设计的目的、要求和内容,需要学生自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，择优选定较为理想的方案和合理的设计。课程设计是培养提高学生独立工作能力的有益实践。,5,化工原理课程设计,熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全

2、运行所需要的检测和计量参数。准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。,6,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,二、化工原理课程设计的内容,(1)设计方案简介(2)主要设备的工艺设计计算(3)典型辅助设备的选型和计算(4)工艺流程简图(5)主体设备工艺条件图,7,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,化工原理课程设计需要准备的用具,8,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,课程设计的基本格式除CAD和工程制图外一律使用A4打印纸，装订！,化工原理课程设计说明书（报告）设计题目 设计者：班级 姓名 日期 指导教师：设计成绩：日期,

3、1.首页,9,2.设计任务书（由指导教师提供）3.工艺流程说明4.工艺计算及主体设备设计5.辅助设备的计算及选型6.设计结果概要或设计一览表7.对本设计的评述8.附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图等）9.主要符号说明10.参考文献,10,化工原理课程设计,参考资料,1.陈敏恒、从德滋、方图南等编，化工原理上、下册（第二版），北京：化学工业出版社2.姚玉英等编，化工原理上、下册，天津：天津大学出版社3.陈维主编，传递过程与单元操作，杭州：浙江大学出版社4.杨祖荣等编，化工原理，化学工业出版社5.化学工程手册编委会编，化学工程手册（第二版），化学工业出版社，6.潘国昌，化工设备设计，清华大学出

4、版社7.娄爱娟等编，化工设计，华东理工大学出版社8.涂伟萍等编，化工设备及过程设计，化学工业出版社9.大连理工大学化工原理教研室编，化工原理课程设计,大连理工大学出版社,11,课程设计期间安排和纪律,13周 理论数据计算严格考勤，无特殊情况不得请假34周 上机作图 提交设计说明书（报告）,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,12,第二部分 板式精馏塔的设计,13,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,泡罩塔,浮阀塔,筛板塔,14,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,15,料液,XF,釜残液,XW,液相回流,汽相回流,精馏段,提馏段,再沸器,冷凝器,16,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,工业上对塔设备

5、的主要要求:(1)生产能力大；(2)传质、传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小，(4)操作稳定，适应性强，操作弹性大;(5)结构简单，材料耗用量少；(6)制造安装容易，操作维修方便。此外还要求不易堵塞、耐腐蚀等。,17,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,板式精馏塔的设计,根据设计任务和工艺要求确定设计方案确定塔高、塔径等工艺尺寸确定塔板类型，设计塔板尺寸进行流体力学演算，绘制负荷性能图附属设备及管路的计算与改造,设计步骤,18,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,一、装置流程的确定,精馏塔,原料预热器,蒸馏釜（再沸器）,冷凝器,釜液、产品冷却器,精馏装置,19,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,操

6、作压强的选择,常压非热敏物质减压热敏物质加压常压下呈气态的物料,20,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,进料热状况,什么是露点？,什么是泡点？,露点，即露点温度，是指在一定压力下，混合蒸气开始冷凝出现第一滴液滴时的温度。,泡点，即泡点温度，是指在一定压力下，液体混合物被加热产生第一个气泡时的温度。,21,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,0,1,高于露点过热蒸汽进料,露点下饱和蒸汽,气液混合物进料,低于泡点冷夜蒸汽进料,泡点下饱和液体,22,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。,回流比的选择 R=（1.1-2.0）Rmin,23,化工原理课程设计筛板

7、精馏塔的设计,例：苯和氯苯混合液经原料预热器加热至饱和蒸汽状态后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品，经冷却器冷却后送至贮槽。,24,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,二、物料衡算,（1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分数（2）平均分子量（3）物料衡算 总物料 F=D+W 易挥发组分FxF=DxD+WxW列表,25,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（1）q线方程,（2）精馏段操作线方程,（3）最小回流比和操作回流比,三、理论板数的求算直角梯级图解法,26,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,xF,xW,xD,e,q,x-y图,27,t-x-y图,化工原理课程设

8、计筛板精馏塔的设计,28,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（4）全塔效率Drickamer和Bradford法,适用于液相黏度为0.07-1.14mPas的烃类物质。,由此可以求出实际塔板数,29,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,内插法,104.9,30,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（1）操作压强Pm,四、塔的工艺条件及物性数据计算,31,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（2）温度tm,32,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（3）平均分子质量Mm,塔顶 MVDm MLDm,进料板 MVFm MLFm,塔底 MVWm MLWm,33,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（4）平均密度

9、m,塔顶、塔底,（a为质量分率）,塔顶、塔底,进料板,液相密度,34,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,气相密度,35,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（5）液体表面张力m,查表使用内插法，计算可得,36,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,查表使用内插法，计算可得,（6）液体黏度Lm,塔的工艺条件及物性数据计算结果列表,37,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,V=V+(q-1)F,L=L+qF,VS,LS Lh,精馏段,V=(R+1)D,L=RD,VS,LS Lh,提馏段,五、气液相负荷计算,38,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（1）塔径D,六、塔和塔板主要工艺尺寸计算,39,化工原理课

10、程设计筛板精馏塔的设计,初选板间距,，取板上液层高度,精馏段,史密斯关联图,可取安全系数为安全系数（0.60.8）,塔径圆整,40,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,塔径如何圆整的说明,塔径在1米以下者，标准化先按100mm增值变化；塔径在1米以上者，按200mm增值变化。,0.989m圆整后1.0m0.435m圆整后0.5m0.945m圆整后1.0m0.456m圆整后0.5m,1.989m圆整后2.0m1.435m圆整后1.6m1.654m圆整后1.8m1.023m圆整后1.2m,工业上，一般塔径在0.5m-3.0m,41,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,提馏段,史密斯关联图,可取安全系数

11、为（安全系数0.60.8）,塔径圆整,42,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（2）溢流装置,采用单溢流弓形降液管平形受液盘及平形溢流堰不设进口堰,43,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,44,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,45,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,溢流堰长,单溢流取,出口堰高,精馏段,提馏段,液流收缩系数计算图,46,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,降液管的宽度,降液管的面积,查弓形降液管的宽度与面积,47,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,降液管底隙高度 h0,精馏段,提馏段,48,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（3）塔板布置,边缘区宽度,安定区宽度,开孔区面积,4

12、9,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,50,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（4）筛孔数 与开孔率,精馏段：取筛空的孔径为，正三角形排列，一般碳钢的板厚为,取。,筛孔数,开孔率,51,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（5）塔的精馏段有效高度 Z,52,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（1）气体通过筛板压降相当的液柱高度 hp,hc干板压降相当的液柱高度 hl气体穿过板上液层压降相当的液柱高度 h克服液体表面张力压降相当的液柱高度,六、筛板的流体力学验算,53,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,干板压降相当的液柱高度hc,查干筛孔的流量系数图,气体穿过板上液层压降相当的液柱高度 hl,精馏

13、段,提馏段,54,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,克服液体表面张力压降相当的液柱高度 h,提馏段和精馏段公式一样,数据不一样,55,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（2）雾沫夹带量 eV的验算,（3）漏液的验算,提馏段和精馏段公式一样,数据不一样,56,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（4）液泛的验算,提馏段和精馏段公式一样,数据不一样,57,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,（1）雾沫夹带线,（2）液泛线,（3）液相负荷上限线,（4）漏液线（气相负荷下限线）,（5）液相负荷下限线,六、塔板负荷性能图,58,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,精馏段,（1）雾沫夹带线,59,化工原理课程设

14、计筛板精馏塔的设计,精馏段,（2）液泛线,60,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,精馏段,（3）液相负荷上限线,取液体在降液管中停留时间为4秒,61,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,精馏段,（4）漏液线（气相负荷下限线）,62,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,精馏段,（5）液相负荷下限线,63,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,精馏段负荷性能图,64,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,提馏段,（1）雾沫夹带线,65,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,提馏段,（2）液泛线,66,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,提馏段,（3）液相负荷上限线,取液体在降液管中停留时间为4秒,67,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,提馏段,（4）漏液线（气相负荷下限线）,68,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,提馏段,（5）液相负荷下限线,69,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,70,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,设计结果一览表,71,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,72,化工原理课程设计筛板精馏塔的设计,