《化工原理课程设计》PPT课件.ppt

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1、化工原理课程设计化工原理课程设计筛板塔设计筛板塔设计2012-05-2310/26/20221综合应用学过的知识综合应用学过的知识学会翻书、查资料、找数据学会翻书、查资料、找数据培养独立工作能力、综合应用知识能力培养独立工作能力、综合应用知识能力一、课程设计总体说明一、课程设计总体说明10/26/20222课程设计讲解，发设计任务；课程设计讲解，发设计任务；明确设计任务，拟定设计步骤；明确设计任务，拟定设计步骤；设计计算；设计计算；写设计说明书；写设计说明书；交说明书。交说明书。课程设计过程课程设计过程10/26/20223设计地点：固定教室。设计地点：固定教室。设计时间：上午、下午、晚上。设

2、计时间：上午、下午、晚上。答疑时间：上午、下午。答疑时间：上午、下午。抄别人的设计，成绩不及格。抄别人的设计，成绩不及格。平时要求平时要求10/26/20224设计任务书格式设计任务书格式 二、设计任务书二、设计任务书10/26/20225一、设计题目：年产一、设计题目：年产 A 吨吨 筛孔筛孔 板式精馏塔工艺设计板式精馏塔工艺设计二、已知条件二、已知条件 1原料组成：含原料组成：含 B%（质量）甲醇的（质量）甲醇的30液体，液体，其余为水。其余为水。2产品要求：含量产品要求：含量 C%（质量）的乙醇。（质量）的乙醇。3塔底残液：含乙醇塔底残液：含乙醇0.5%（质量）。（质量）。4加热剂：（表

3、压）的饱和水蒸汽。加热剂：（表压）的饱和水蒸汽。5冷却剂：入口为冷却剂：入口为32的循环冷却水。的循环冷却水。三、设计要求三、设计要求 1给出精馏流程图、负荷性能图、塔板结构图和塔给出精馏流程图、负荷性能图、塔板结构图和塔体工艺条件图；体工艺条件图；2给出物料衡算表、热量衡算表、精馏塔工艺参数给出物料衡算表、热量衡算表、精馏塔工艺参数汇总表、塔板设计结果汇总表、各料口管口尺寸；汇总表、塔板设计结果汇总表、各料口管口尺寸；3给出塔顶、塔釜热负荷及冷却剂、加热剂用量。给出塔顶、塔釜热负荷及冷却剂、加热剂用量。10/26/20226课程设计讲解，发设计任务；课程设计讲解，发设计任务；明确设计任务，拟

4、定设计步骤；明确设计任务，拟定设计步骤；设计计算；设计计算；写设计说明书；写设计说明书；交说明书，回答提问。交说明书，回答提问。课程设计过程课程设计过程10/26/20227选定精馏方案选定精馏方案精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计辅助设备要求辅助设备要求 三、设计计算内容三、设计计算内容各料口管口尺寸各料口管口尺寸热量衡算表热量衡算表给出塔体工条件艺图给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果汇总塔板设计结果物料衡算表物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图精馏流程图10/26/

5、20228精馏方式精馏方式操作压力操作压力塔板型式塔板型式加料方式加料方式加料热状态加料热状态附属设备附属设备2 选定精馏方案选定精馏方案参考板式塔设计、化工原理参考板式塔设计、化工原理连续精馏连续精馏 塔顶常压塔顶常压 筛孔塔板筛孔塔板 与流程图对应与流程图对应 高位槽或加料泵高位槽或加料泵预热预热 =1与流程图对应与流程图对应 10/26/20229再沸器再沸器冷凝器冷凝器回流比控制器回流比控制器回流泵回流泵回流罐回流罐产品冷却器产品冷却器 附属设备附属设备间接蒸汽加热、直接蒸汽加热间接蒸汽加热、直接蒸汽加热 冷凝冷却器冷凝冷却器 冷凝后冷却冷凝后冷却1020再回流再回流 小塔利用位差回流

6、，大塔用回流泵小塔利用位差回流，大塔用回流泵 在冷凝器与回流泵之间起缓冲作用在冷凝器与回流泵之间起缓冲作用 塔顶、塔底产品冷却塔顶、塔底产品冷却减少产品挥发损失减少产品挥发损失10/26/202210精馏方案确定后精馏方案确定后 精馏流程图精馏流程图流程说明流程说明10/26/202211选定精馏方案选定精馏方案精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计辅助设备要求辅助设备要求 三、设计计算内容三、设计计算内容各料口管口尺寸各料口管口尺寸热量衡算表热量衡算表给出塔体工条件艺图给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板

7、设计结果汇总塔板设计结果物料衡算表物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图精馏流程图10/26/202212进料进料塔顶产品塔顶产品塔底产品塔底产品流量流量浓度浓度A组分量组分量计算过程四位有效数字，最终计算结果三位有效数字计算过程四位有效数字，最终计算结果三位有效数字 3 精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算物料衡算、回流比、气液相流量、理论板数、实际板数物料衡算、回流比、气液相流量、理论板数、实际板数按每年按每年300天、每天天、每天24小时连续生产计算小时连续生产计算10/26/202213（R0+1）DR0D,q0（R+1）DD,xDRD图解图解选定回流比步骤选定回流比步骤

8、 图解图解吉利兰图吉利兰图、取大值取大值（R0+1）DR0D,q0（R+1）DD,xDRD塔外塔外液量液量气量气量塔内塔内液量液量气量气量10/26/202214计算精馏段、提馏段的气液相流量计算精馏段、提馏段的气液相流量确定理论板数确定理论板数确定实际板数确定实际板数理论板数和全塔效率理论板数和全塔效率再沸器、分凝器是理论板再沸器、分凝器是理论板全塔效率：教材全塔效率：教材118页图页图10-20精馏塔工艺参数汇总精馏塔工艺参数汇总 10/26/202215选定精馏方案选定精馏方案精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计辅助设备要求辅助设备

9、要求 三、设计计算内容三、设计计算内容各料口管口尺寸各料口管口尺寸热量衡算表热量衡算表给出塔体工条件艺图给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果汇总塔板设计结果物料衡算表物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图精馏流程图10/26/2022164 塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算选择设计板、塔板设计、流体力学验算选择设计板、塔板设计、流体力学验算负荷性能图、塔板结构图负荷性能图、塔板结构图提馏段提馏段精馏段精馏段分别设计分别设计变直径塔变直径塔等直径塔等直径塔只设计一块板只设计一块板设计板参数设计板参数气相体积流量气相体积流量液相体积流

10、量液相体积流量气液相密度气液相密度 表面张力表面张力m3/s10/26/202217塔板液流型式塔板液流型式P130表表10-2单流型塔板单流型塔板塔径塔径8002400mm塔径塔径20002400mm双流型塔板双流型塔板单流型单流型弓形降液管弓形降液管塔板分区塔板分区AfAaWsWsAfWc10/26/202218塔径塔径D计算计算初选初选计算计算D圆整圆整P129表表10-1，400500mm 300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1500、1600、1800、2000 10/26/202219溢流装置溢流装置溢流堰形式溢流堰形式平直堰平直堰

11、齿形堰齿形堰P131表表10-3弓形降液管和受液盘形式弓形降液管和受液盘形式降液管底隙高度降液管底隙高度10/26/202220塔板布置塔板布置=50100mm不设不设=2550mm=38mm515%整块塔板整块塔板分块塔板分块塔板扣除衔接区面积扣除衔接区面积10/26/202221塔板分块塔板分块塔径小不分块，塔节塔径小不分块，塔节塔径塔径800mm，可以分块，整体塔体，可以分块，整体塔体化工过程及设备设计化工过程及设备设计P191化工过程及设备设计化工过程及设备设计P192页表页表4-10人孔直径为人孔直径为450500mm每块宽度小于每块宽度小于450mm弓形板、矩形板弓形板、矩形板衔接

12、宽度衔接宽度50mm塔板结构图塔板结构图 10/26/202222流体力学验算流体力学验算操作点是否在正常操作范围操作点是否在正常操作范围塔板压降塔板压降 液沫夹带液沫夹带溢流液泛溢流液泛降液管停留时间降液管停留时间漏液漏液允许压降允许压降常压操作约常压操作约500600Pa减压操作，压降小减压操作，压降小P132图图10-45P132图图10-4610-3410-3510-36 EP134图图10-4810/26/202223液沫夹带液沫夹带P132图图10-47液体液体/kg干气干气降液管内停留时间降液管内停留时间35s溢流液泛溢流液泛=0.6 10/26/202224漏液漏液稳定系数稳定

13、系数试差法计算试差法计算漏液时的气体动能因子漏液时的气体动能因子P135图图10-49 水柱高度水柱高度液柱高度液柱高度10/26/202225负荷性能图负荷性能图流量单位流量单位m3/s过量液沫夹带线过量液沫夹带线直线处理，找两个点直线处理，找两个点=0.1kg液体液体/kg干气干气=0.1P132图图10-47设设漏液线漏液线直线处理，找两个点直线处理，找两个点设设P135图图10-4910/26/202226溢流液泛线溢流液泛线直线处理，找两个点直线处理，找两个点设设(10-34)(10-36)液相负荷下限线液相负荷下限线=0.006m液相负荷上限线液相负荷上限线=3s10/26/202

14、227负荷性能图负荷性能图操作线操作线操作点操作点操作弹性操作弹性12354气相负荷上限气相负荷上限气相负荷下限气相负荷下限设计结果汇总表设计结果汇总表初步设计结果调整初步设计结果调整操作点不变，改变塔板结构参数，调整各线位置操作点不变，改变塔板结构参数，调整各线位置设计点落到图中部设计点落到图中部10/26/202228选定精馏方案选定精馏方案精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计辅助设备要求辅助设备要求 三、设计计算内容三、设计计算内容各料口管口尺寸各料口管口尺寸热量衡算表热量衡算表给出塔体工条件艺图给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结

15、构图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果汇总塔板设计结果物料衡算表物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图精馏流程图10/26/2022295塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计塔外管口塔外管口塔顶空间塔顶空间实际塔板数实际塔板数进料口进料口人孔人孔塔体有效段高度塔体有效段高度塔釜空间塔釜空间裙座裙座全塔总高度全塔总高度上升气体出口上升气体出口液相回流口液相回流口进料口进料口气相回流口气相回流口下降液体出口下降液体出口测温口、测压口测温口、测压口10/26/202230塔塔高高1.52m，设人孔、测试口、除沫器，设人孔、测试口、除沫器板间距加大，板间距加大，HT600mm釜液

16、停留釜液停留1015分钟，设人孔、测试口分钟，设人孔、测试口2m，人孔两个，对开，人孔两个，对开板间距板间距精精馏馏段段提提馏馏段段塔体工艺条件图塔体工艺条件图有有效效段段10/26/202231选定精馏方案选定精馏方案精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计辅助设备要求辅助设备要求 三、设计计算内容三、设计计算内容各料口管口尺寸各料口管口尺寸热量衡算表热量衡算表给出塔体工条件艺图给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果汇总塔板设计结果物料衡算表物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图

17、精馏流程图10/26/2022326辅助设备要求辅助设备要求釜温校核釜温校核管口尺寸管口尺寸预热器预热器冷凝器冷凝器再沸器再沸器热负荷热负荷载热体流量载热体流量、100110之间之间加热量、蒸汽消耗量加热量、蒸汽消耗量 预热器预热器原料原料30至泡点至泡点塔顶冷凝冷却器塔顶冷凝冷却器冷凝后再冷却冷凝后再冷却1020回流回流冷却量、冷却剂消耗量冷却量、冷却剂消耗量最小温差大于最小温差大于57，循环冷却水温升小于循环冷却水温升小于3010/26/202233加入热量加入热量移出热量移出热量原料原料 预热器预热器 再沸器再沸器冷凝冷却器冷凝冷却器塔顶产品塔顶产品 釜液釜液热损失热损失再沸器再沸器全塔

18、热量衡算，热损失全塔热量衡算，热损失10%加热剂温度比塔底产品沸点高加热剂温度比塔底产品沸点高2040小于沸腾传热中的临界温差小于沸腾传热中的临界温差加热量、蒸汽消耗量加热量、蒸汽消耗量热量衡算表热量衡算表加料泵、回流泵加料泵、回流泵放在地面上放在地面上泵的流量和扬程泵的流量和扬程10/26/202234管口尺寸管口尺寸塔顶蒸汽出口管、液相回流管塔顶蒸汽出口管、液相回流管进料管进料管釜液出口管、塔釜蒸汽进口管釜液出口管、塔釜蒸汽进口管塔外气液相流量塔外气液相流量适宜流速适宜流速管子内径管子内径标准管子规格标准管子规格材料与零部件上材料与零部件上摩尔流量摩尔流量体积流量体积流量10/26/202

19、2357精馏流程图、塔板结构图及塔体工艺条件图精馏流程图、塔板结构图及塔体工艺条件图化工制图标准化工制图标准精馏流程图精馏流程图主要设备及附属设备名称和物料流向主要设备及附属设备名称和物料流向特性数据、物料组成、物料流量特性数据、物料组成、物料流量说明书白纸上说明书白纸上塔板结构图塔板结构图塔板结构及尺寸正视图、俯视图塔板结构及尺寸正视图、俯视图鼓泡区、降液区、安定区、边缘区鼓泡区、降液区、安定区、边缘区鼓泡区局部区域内筛孔中心线鼓泡区局部区域内筛孔中心线局部放大筛孔大小、孔间距、排列方式局部放大筛孔大小、孔间距、排列方式用坐标纸用坐标纸塔体工艺条件图塔体工艺条件图全塔结构、尺寸、管口方位图全

20、塔结构、尺寸、管口方位图塔体高，重复部分断开塔体高，重复部分断开技术特性表、接管表技术特性表、接管表用坐标纸按比例画用坐标纸按比例画10/26/2022368需要学生画的图需要学生画的图图解图解图解（用芬斯克方程时，没有此图）图解（用芬斯克方程时，没有此图）图图图解，包括顶部放大图和底部放大图图解，包括顶部放大图和底部放大图负荷性能图负荷性能图精馏流程图精馏流程图塔板结构图塔板结构图塔体工艺条件图塔体工艺条件图小图贴在说明书适宜位置小图贴在说明书适宜位置大图装订在说明书最后大图装订在说明书最后10/26/202237绘图要求绘图要求2535cm坐标纸坐标纸标题栏标题栏装装订订10/26/202

21、238物料衡算表物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总表塔板设计结果汇总表塔板设计结果汇总表热量衡算汇总表热量衡算汇总表9整理的表整理的表10/26/202239封面格式封面格式年产年产1000010000吨吨乙醇乙醇精馏塔精馏塔筛板塔工艺设计说明书筛板塔工艺设计说明书 单单 位位 学学 校校 专业、专业、班班 设设 计计 者者 姓名、学号姓名、学号 指导教师指导教师 姓姓 名名 日日 期期 _四、设计说明书四、设计说明书10/26/202240设计说明书内容设计说明书内容1.设计任务书设计任务书2.说明书目录说明书目录3.符号表符号表4.精馏方案论证说明精馏方案论证说明5.精馏塔工

22、艺计算精馏塔工艺计算6.塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸计算7.塔体工艺尺寸设计塔体工艺尺寸设计8.辅助设备要求辅助设备要求9.参考资料参考资料 10.结束语结束语图纸图纸3张张正文正文每项另起一页每项另起一页每项另起一页每项另起一页A4白纸，左侧装订白纸，左侧装订封面打印，其余手写封面打印，其余手写符合格式要求符合格式要求内容完整，论述严谨内容完整，论述严谨文字简练，字迹工整文字简练，字迹工整10/26/202241化学工程手册第化学工程手册第1 1篇化工基础数据篇化工基础数据化学工程手册第化学工程手册第1313篇气液传质设备篇气液传质设备材料与零部件上材料与零部件上化工原理课程设计指导化工原理

23、课程设计指导化工原理课程设计大连理工化工原理课程设计大连理工化工原理上、下册，陈敏恒等编化工原理上、下册，陈敏恒等编化工原理实验科大化原教研室编化工原理实验科大化原教研室编板式塔设计科大教研室编板式塔设计科大教研室编五、参考资料五、参考资料1.参考资料目录参考资料目录图书馆图书馆教研室借教研室借教研室买，每本教研室买，每本12元元图书馆图书馆图书馆图书馆教研室借教研室借10/26/202242 每班借每班借6 6本（各三本），统一借还。本（各三本），统一借还。班长、课代表到教研室找刘宝树借，班长、课代表到教研室找刘宝树借，做完设计还书。做完设计还书。凭学生证借阅，每证一本，凭学生证借阅，每证一

24、本，谁的证件谁负责保管。谁的证件谁负责保管。2教研室资料借阅规定教研室资料借阅规定10/26/2022433使用说明使用说明 设计方法以一种资料上的为主，不能与其它参考设计方法以一种资料上的为主，不能与其它参考书上的设计方法混用。书上的设计方法混用。板式塔设计作为参考书，错误多。板式塔设计作为参考书，错误多。可以借鉴可以借鉴3个例子的设计过程。个例子的设计过程。气液平衡数据气液平衡数据化工原理实验化工原理实验81页；页；化学工程手册化学工程手册第二版上卷，第十三篇：第二版上卷，第十三篇：蒸馏，表蒸馏，表1-2。公式、数据注明出处，如公式、数据注明出处，如“取取 =2.05kg/m3，见，见5，

25、400页表页表67，得到，得到”。10/26/202244液体乙醇物性液体乙醇物性化工原理化工原理教材上册教材上册化学工程手册化学工程手册第第1篇：化工基础数据篇：化工基础数据混合物的焓、比热用纯组分的物性按摩尔量计算混合物的焓、比热用纯组分的物性按摩尔量计算纯组分表面张力可查表纯组分表面张力可查表 混合物表面张力不同书上介绍的混合规则不一样混合物表面张力不同书上介绍的混合规则不一样 乙醇乙醇水物系表面张力参考水物系表面张力参考化工过程及设备设化工过程及设备设计计200页附录页附录41化工过程及设备设计化工过程及设备设计200页附录乙醇页附录乙醇水物系水物系性质性质水与水蒸气物性水与水蒸气物性化工原理化工原理教材上册教材上册10/26/202245