化工原理课程设计任务书(doc 60页)dedb.docx
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1、 化工原理理课程设设计任务务书设计题目目:乙醇醇水连续续精馏塔塔的设计计班级:化化工1331姓名:学号:指导老师师:毛桃桃嫣目录前言.4设计任务务书5第一章 设计方案案简介.61.1 概念.61.1.1塔设设备简介介.661.1.2板式式塔简介介.661.2 设计方方案.71.2.1塔类类型的选选用.771.2.2 操操作压力力.881.2.3进料料状态.881.2.4 加加热方式式.881.2.5 回回流比.881.2.6 冷冷却方式式.881.2.7 工工艺流程程图.88第二章 工艺计计算.992.1 精馏塔塔全塔物物料衡算算.92.2 常压下下乙醇水气、液液平衡组组成与温温度.102.3
2、求求最小回回流比和和操作回回流比.112.4 求精馏馏塔的气气、液相相负荷1122.5精精馏段操操作线方方程.132.6提提馏段操操作线方方程.132.7图图解法求求理论板板层数.132.8实实际塔板板数的求求取.132.9冷冷凝器热热负荷和和冷却水水消耗量量.14第三章 主要工工艺尺寸寸的计算算143.1 操作压压力.143.2 操作温温度的计计算.153.3 平均摩摩尔质量量计算.153.4 密度.163.5 混合液液体表面面张力.173.6 混合物物的黏度度.193.7 相对挥挥发度.203.8 塔径计计算.203.9 溢流装装置.2223.100 弓形形降液管管的宽度度和横截截面积22
3、33.111 降液液管底隙隙高度2243.122 塔板板布置及及浮阀数数目与排排列2253.133 气体体通过复复发踏板板的压降降2283.144 淹塔塔3303.155 物沫沫夹带3313.166 塔的的负荷性性能图333第四章 精馏塔塔的结构构设计404.1 接管.404.2 筒体与与封头.434.3 除沫器器.454.4 裙座.464.5 人孔.474.6 吊柱.474.7 塔总体体高度设设计.49第五章 辅助设设备的选选型和计计算515.1 冷凝器器1.5115.2 冷凝器器2.5115.3 热量衡衡算.52第六章 设计结结果一览览表54参考文献献.577结束语.588附录.599前言
4、课程设计计是课程程教学中中综合性性和实践践性较强强的教学学环节,是是理论联联系实际际的桥梁梁,是使使学生体体察工程程实际问问题复杂杂性、学学习化工工设计基基本知识识的初次次尝试。通通过课程程设计,要要求学生生能综合合利用本本课程和和前修课课程的基基本知识识,进行行融会贯贯通的独独立思考考,在规规定的时时间内完完成指定定的化工工设计任任务,从从而得到到化工工工程设计计的初步步训练。通通过课程程设计,要要求学生生了解工工程设计计的基本本内容,掌掌握化工工设计的的程序和和方法,培培养学生生分析和和解决工工程实际际问题的的能力。同同时,通通过课程程设计,还还可以使使学生树树立正确确的设计计思想,培培养
5、实事事求是、严严肃认真真、高责责任感的的工作作作风。课课程设计计是增强强工程观观念,培培养提高高学生独独立工作作能力的的有益实实践。本本设计采采用连续续精馏分分离乙醇醇水二元元混合物物的方法法。连续续精馏塔塔在常压压下操作作,被分分离的乙乙醇水二元元混合物物由连续续精馏塔塔中部进进入塔内内,以一一定的回回流比由由连续精精馏塔的的塔顶采采出含量量合格的的乙醇,由由塔底采采出水。在设计过过程中应应考虑到到设计的的精馏塔塔应具有有较大的的生产能能力,并并且满足足工艺要要求,另另外还要要节省能能源,综综合利用用余热。经经济合理理,冷却却水进出出口温度度的高低低,一方方面影响响到冷却却水用量量,另一一方
6、面影影响到所所需传热热面积的的大小。即即对操作作费用和和设备费费用均有有影响,因因此,设设计是否否合理关关系到生生产过程程的经济济问题。化工生产产中所处处理的原原料,中中间产物物,粗产产品几乎乎都是由由若干组组分组成成的混合合物,而而且其中中大部分分都是均均相物质质。生产产中为了了满足储储存、运运输、加加工和使使用的需需求,时时常需要要将这些些混合物物分离为为较纯净净或几乎乎纯态的的物质。塔设备是是化工、炼炼油生产产中最重重要的设设备类型型之一。本本设计是是针对工工业生产产中的乙乙醇水溶液液这一二二元物质质中进行行乙醇的的提纯精精馏方案案,根据据给出的的原料性性质及组组成、产产品性质质及组成成
7、,对精精馏塔进进行设计计和物料料衡算。通通过设计计核算及及试差等等计算初初步确定定精馏塔塔的进料料、塔顶顶、塔底底操作条条件及物物料组成成。同时时对精馏馏的基本本结构包包括塔的的主要尺尺寸进行行了计算算和选型型,对塔塔顶冷凝凝器、塔塔底再沸沸器、相相关管道道尺寸及及储罐等等进行了了计算和和选型。在在计算设设计过程程中参考考了有关关的资料料。为精精馏塔的的设计计计算提供供了技术术支持和和保证。通过对精精馏塔进进行设计计和物料料衡算等等方面的的计算,进进一步加加深了对对化工原原理、石石油加工工单元过过程原理理等的理理解深度度,开阔阔了视野野,提高高了计算算、绘图图、计算算机的使使用等方方面的知知识
8、和能能力。设计任务务书一、 设计任务务:试设计一一连续浮浮阀精馏馏塔以分分离乙醇醇水混合合物。具具体工艺艺参数如如下:1、生产产能力:原料处处理量 10050000吨/年 乙乙醇产品品。 2、原料料液中含含乙醇 24 %(质质量),其其余为水水。3、产品品要求:馏出液液中的乙乙醇含量量为 993 %(质量量)。 釜液中中的乙醇醇含量不不高于 1 %(质量量)。 设设备的年年运行时时间平均均为3000天(72000小时时)。二、设计计条件:1、加热热方式:直接蒸蒸汽加热热,蒸汽汽压力为为 1.022.0kkg/ccm2。2、操作作压力:常压。3、进料料状况: 冷液液进料 。4、冷却却水进口口温度
9、: 30 ,出口口温度 500 。5、塔板板形式:浮阀塔塔板。三、应完完成的工工作量:1、确定定全套精精馏装置置的流程程,绘制制工艺流流程示意意图,标标明所需需的设备备、管线线及有关关控制或或观测所所需的主主要仪表表与装置置。2、精馏馏塔的工工艺设计计,塔的的结构尺尺寸设计计。3、辅助助装置的的设计和和选型;估算冷冷却水用用量和冷冷凝器的的换热面面积、水水蒸气用用量。4、编写写设计说说明书一一份。5、绘制制精馏塔塔的装配配图一张张(一号号图纸)。1.设计计方案简简介1.1 概念1.1.1 塔设备备简介具有一定定形状(截截面大多多是圆形形)、一一定容积积、内外外装置一一定附件件的容器器。塔设备是
10、是石油、化化工、医医药、轻轻工等生生产中的的重要设设备之一一,在塔塔设备内内可进行行气液或或液液两两相间的的充分接接触,实实施相间间传质,因因此在生生产过程程中常用用塔设备备进行精精馏、吸吸收、解解吸、气气体的增增湿及冷冷却等单单元操作作过程。一类塔形形的化工工设备。用以使气气体与液液体、气气体与固固体、液液体与液液体或液液体与固固体密切切接触,并并促进其其相互作作用,以以完成化化学工业业中热量量传递和和质量传传递过程程。所采用材材料必须须对被处处理的物物料具有有耐腐蚀蚀性能。并并按其所所能承受受的压力力进行设设计。根据其结结构可分分为板式式塔和填填料塔二二类。常用的有有泡罩塔塔、填料料塔、筛
11、筛板塔、淋淋降板塔塔、浮阀阀塔、凯凯特尔塔塔、槽形形塔(SS型塔)、舌舌型塔、穿穿流栅板板塔、转转盘塔以以及导向向筛板塔塔等。应用于蒸蒸馏、吸吸收、萃萃取、吸吸附等操操作。1.1.2 板式塔塔简介板式塔是是一类用用于气液液或液液液系统的的分级接接触传质质设备,由由圆筒形形塔体和和按一定定间距水水平装置置在塔内内的若干干塔板组组成。广广泛应用用于精馏馏和吸收收,有些些类型(如如筛板塔塔)也用用于萃取取,还可可作为反反应器用用于气液液相反应应过程。操操作时(以以气液系系统为例例),液液体在重重力作用用下,自自上而下下依次流流过各层层塔板,至至塔底排排出;气气体在压压力差推推动下,自自下而上上依次穿
12、穿过各层层塔板,至至塔顶排排出。每每块塔板板上保持持着一定定深度的的液层,气气体通过过塔板分分散到液液层中去去,进行行相际接接触传质质。(1)泡泡罩塔通常用来来使蒸气气(或气气体)与与液体密密切接触触以促进进其相互互间的传传质作用用。塔内内装有多多层水平平塔板,板板上有若若干个供供蒸气(或或气体)通通过的短短管,其其上各覆覆盖底缘缘有齿缝缝或小槽槽的泡罩罩,并装装有溢流流管。操操作时,液液体由塔塔的上部部连续进进入,经经溢流管管逐板下下降,并并在各板板上积存存液层,形形成液封封;蒸汽汽(或气气体)则则由塔底底进入,经经由泡罩罩底缘上上的齿缝缝或小槽槽分散成成为小气气泡,与与液体充充分接触触,并
13、穿穿过液层层而达液液面,然然后升入入上一层层塔板。短短管装在在塔内的的,称内内溢流式式;也有有装在塔塔外的,称称外溢流流式。泡泡罩塔广广泛用于于精馏和和气体吸吸收。泡罩塔板板是工业业上应用用最早的的塔板,它它主要由由升气管管及泡罩罩构成。泡泡罩安装装在升气气管的顶顶部,分分圆形和和条形两两种,以以前者使使用较广广。泡罩罩有f880、ff1000、f1150mmm三种种尺寸,可可根据塔塔径的大大小选择择。泡罩罩的下部部周边开开有很多多齿缝,齿齿缝一般般为三角角形、矩矩形或梯梯形。泡泡罩在塔塔板上为为正三角角形排列列。操作作时,液液体横向向流过塔塔板,靠靠溢流堰堰保持板板上有一一定厚度度的液层层,
14、齿缝缝浸没于于液层之之中而形形成液封封。升气气管的顶顶部应高高于泡罩罩齿缝的的上沿,以以防止液液体从中中漏下。上上升气体体通过齿齿缝进入入液层时时,被分分散成许许多细小小的气泡泡或流股股,在板板上形成成鼓泡层层,为气气液两相相的传热热和传质质提供大大量的界界面。泡罩塔板板的优点点是操作作弹性较较大,塔塔板不易易堵塞;缺点是是结构复复杂、造造价高,板板上液层层厚,塔塔板压降降大,生生产能力力及板效效率较低低。泡罩罩塔板已已逐渐被被筛板、浮浮阀塔板板所取代代,在新新建塔设设备中已已很少采采用。(2)浮浮阀塔浮阀塔是是开发的的一种新新塔型,广广泛应用用于精馏馏、吸收收和解吸吸等过程程,其特特点是在在
15、每个筛筛孔处安安装一个个可上下下移动的的阀片。当当筛孔气气速高时时,阀片片被顶起起上升,空空速低时时,阀片片因自身身重而下下降。阀阀片升降降位置随随气流量量大小自自动调节节,从而而使进入入液层的的气速基基本稳定定。又因因气体在在阀片下下侧水平平方向进进入液层层,既减减少液沫沫夹带量量,又延延长气液液接触时时间。浮阀塔,一种板板式塔,用用于气液液传质过过程中。浮阀的阀阀片可以以浮动,随随着气体体负荷的的变化而而调节其其开启度度,因此此,浮阀阀塔的操操作弹性性大,特特别是在在低负荷荷时,仍仍能保持持正常操操作。浮阀塔由由于气液液接触状状态良好好,雾沫沫夹带量量小(因因气体水水平吹出出之故),塔板板
16、效率较较高,生生产能力力较大。塔结构简简单,制制造费用用便宜,并并能适应应常用的的物料状状况,是是化工、炼炼油行业业中使用用最广泛泛的塔型型之一。在分离稳稳定同位位素时采采用在克克服泡罩罩塔缺陷陷的基础础上发展展起鼓泡泡式接触触装置。浮阀塔有有活动泡泡罩、圆圆盘浮阀阀、重盘盘浮阀和和条形浮浮阀四种种形式。浮阀主要要有V型型和T型型两种,特特点是:生产能能力比泡泡罩塔约约大200%440%;气体两两个极限限负荷比比为56,操操作弹性性大;板板效率比比泡罩塔塔高100%115%;雾沫夹夹带少,液液面梯度度小;结结构难于于泡罩塔塔与筛板板塔之间间;对物物料的适适应性较较好等,通通量大、放放大效应应小
17、,常常用于初初浓段的的重水生生产过程程。(3)筛筛板塔扎板塔的的一种,内内装若干干层水平平塔板,板板上有许许多小孔孔,形状状如筛;并装有有溢流管管或没有有溢流管管。操作作时,液液体由塔塔顶进入入,经溢溢流管(一一部分经经筛孔)逐逐板下降降,并在在板上积积存液层层。气体体(或蒸蒸气)由由塔底进进入,经经筛孔上上升穿过过液层,鼓鼓泡而出出,因而而两相可可以充分分接触,并并相互作作用。泡泡沫式接接触气液液传质过过程的一一种形式式,性能能优于泡泡罩塔。为为克服筛筛板安装装水平要要求过高高的困难难,发展展了环流流筛板;克服筛筛板在低低负荷下下出现漏漏液现象象,设计计了板下下带盘的的筛板;减轻筛筛板上雾雾
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