华东理工化工原理课程设计课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、化工原理课程设计化工原理课程设计教师：刘玉兰教师：刘玉兰.6第1页一一.设计特点设计特点有各种解、各种方案，选优有各种解、各种方案，选优选择标准：技术上可行，经济上合理选择标准：技术上可行，经济上合理R选择标准：总费用最低选择标准：总费用最低第2页1.1.概述概述 分为两大类：逐层接触式（如板式塔）分为两大类：逐层接触式（如板式塔）微分接触式（如填料塔）微分接触式（如填料塔）二二.精馏塔精馏塔 惯用板式塔塔板型式惯用板式塔塔板型式:筛板塔、筛板塔、浮阀塔浮阀塔、泡罩塔、泡罩塔第3页两相总体上逆流两相总体上逆流每块塔板上错流每块塔板上错流第4页LW堰长堰长Af降液管面积降液管面积Aa鼓泡区面积鼓

2、泡区面积Wc边缘区边缘区Ws入口安定区入口安定区Ws出口安定区出口安定区 返回返回第5页2 2筛板塔结构筛板塔结构 1 1）筛孔）筛孔气体通道，气体通道，338mm8mm 2 2）溢流堰）溢流堰确保板上有液体确保板上有液体 3 3）降液管及入口堰）降液管及入口堰液体下降通道液体下降通道第6页 3 3 汽液两相非理想流动汽液两相非理想流动 1 1）液沫夹带）液沫夹带气体带液滴气体带液滴 2 2）气泡夹带）气泡夹带降液管液体来不及脱气降液管液体来不及脱气335 5秒秒 3 3）液体沿塔板不均匀流动）液体沿塔板不均匀流动 4 4）气体沿塔板不均匀分布）气体沿塔板不均匀分布4 4 不正常操作现象不正常

3、操作现象 1 1）夹带液泛）夹带液泛 2 2）溢流液泛）溢流液泛 降液管经过能力限制降液管经过能力限制 3 3）漏液）漏液 严重漏液会使板上不能积液严重漏液会使板上不能积液第7页 5 5 板效率各种表示方法板效率各种表示方法 1 1）点效率）点效率 与两相接触状态相关与两相接触状态相关 2 2）默弗里板效率）默弗里板效率 与点效率、板上流动情况相关与点效率、板上流动情况相关第8页6 6 塔板负荷性能图塔板负荷性能图 1 1）过量液沫夹带线）过量液沫夹带线 2 2）漏液线）漏液线 3 3）溢流液泛线）溢流液泛线 4 4）液量下限线）液量下限线 5 5）液量上限线）液量上限线3 3）全塔效率）全塔

4、效率 全塔效率全塔效率板效率板效率 ET=f(,等原因等原因)第9页三三.设计要求设计要求图纸：设备总装图图纸：设备总装图 3 3号图纸号图纸 汇报：格式及内容见附件汇报：格式及内容见附件第10页 报告目录 设计任务书 一.前言（性质，用途，工艺流程）二.设计内容 2.1物料衡算（模拟结果或逐板计算）2.2实际板数及加料板位置确定 第11页2.3筛板塔工艺计算筛板塔工艺计算2.3.1塔径计算塔径计算2.3.2塔板详细设计塔板详细设计2.3.3塔板流体力学校核塔板流体力学校核板压降校核板压降校核液沫夹带量校核液沫夹带量校核溢流液泛条件校核溢流液泛条件校核液体在降液管内停留时间校核液体在降液管内停

5、留时间校核漏液点校核漏液点校核第12页2.3.4负荷性能图负荷性能图液相下限线液相下限线液相上限线液相上限线漏液线漏液线过量液沫夹带线过量液沫夹带线溢流液泛线溢流液泛线精馏线和提馏线精馏线和提馏线2.4塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸2.5辅助设备选型辅助设备选型第13页三三.控制点说明控制点说明3.1精馏段灵敏板温度控制精馏段灵敏板温度控制3.2塔釜液位控制塔釜液位控制3.3进料流量控制进料流量控制3.4塔釜加热蒸汽温度控制塔釜加热蒸汽温度控制四四.数据汇总表数据汇总表五五.符号说明符号说明六参考文件六参考文件第14页一一.序言序言工业背景工业背景:详细描述工艺流程详细描述工艺流程(方块图，流程

6、说明方块图，流程说明)产品性质产品性质:(用途、物理性质、毒性用途、物理性质、毒性)二二.设计内容设计内容2.12.1物料衡算及逐板计算物料衡算及逐板计算 软件模拟列数据表软件模拟列数据表(气液相流量及物性数据气液相流量及物性数据)手算需要逐板计算精馏塔内各板数据手算需要逐板计算精馏塔内各板数据第15页2.2实际板数及加料板位置确定塔釜为一块理论板，塔釜为一块理论板，实际加料板位置实际加料板位置NR为提馏段理论板数为提馏段理论板数(包含塔釜包含塔釜)参考参考66p118加料组成计算液体平均黏度加料组成计算液体平均黏度轻重关键组分相对挥发度轻重关键组分相对挥发度第16页2.3.1塔径计算塔径计算

7、 参考参考11p116 Vs气相流率，气相流率，m m3 3/s/s Ls液相流率，液相流率，m m3 3/s/s2.3筛板塔工艺计算筛板塔工艺计算初选板间距初选板间距表表4-10(塔径定后及流体力学校核时可调整塔径定后及流体力学校核时可调整)计算两相流动参数计算两相流动参数第17页 查图查图4-9得气相负荷因子得气相负荷因子C20 计算液泛速度计算液泛速度uf溶液表面张力溶液表面张力手算参考文件手算参考文件11p25 第18页取取LW(0.6-0.8)D(单单)(0.5-0.7)D(双双)查图查图4-214-21得得Af/AT 可计算塔径可计算塔径塔径要圆整塔径要圆整(重算重算Af AT u

8、n Lw 泛点百分率泛点百分率un/uf)由液流量初定流型见表由液流量初定流型见表4-91(U4-91(U单双四液流单双四液流)取操作气速取操作气速un 普通普通取液泛气速取液泛气速80%80%85%85%对于易起泡物系可取对于易起泡物系可取75%75%AT塔横截面积，塔横截面积，m m2 2Af降液管面积，降液管面积，m m2 2(塔径定后及流体力学校核时可调整塔径定后及流体力学校核时可调整)how6mm35s第19页2.3.2塔板塔板详细设计详细设计 参考参考11p117 参考参考表表4-11取取hw 取取ho (为为确保液封确保液封hohw或用凹受液盘折降液板或用凹受液盘折降液板)由塔径

9、取由塔径取WSWC参考参考11p119由由Lw/D查图查图4-21得得Wd计算鼓泡区面积计算鼓泡区面积Aa取筛孔直径取筛孔直径d0(3-8;10-25mm)及及t/d0(2.54)计算开孔率计算开孔率及筛孔面积及筛孔面积A0 第20页 2.3.3塔板流体力学校核塔板流体力学校核板压降校核板压降校核干板压降干板压降+液层阻力液层阻力p总总p允许允许液沫夹带量校核液沫夹带量校核eV0.1kg液液/kg汽汽溢流液泛条件校核溢流液泛条件校核降液管内泡沫层高度降液管内泡沫层高度Hfd35s漏液点校核（需试差）漏液点校核（需试差）k=uo/uow1.52参考参考11p133第21页2.3.4负荷性能图负荷

10、性能图要详细计算要详细计算液相下限线液相下限线液相上限线液相上限线漏液线漏液线过量液沫夹带线过量液沫夹带线溢流液泛线溢流液泛线精馏线和提馏线精馏线和提馏线 （精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内）参考参考11p135第22页液相下限线液相下限线由由how=6mm计算计算液相上限线液相上限线由由=3s计算计算漏液线漏液线设计时已经有一点设计时已经有一点改变液体量，再求漏液点孔速得气体流量改变液体量，再求漏液点孔速得气体流量第23页过量液沫夹带线过量液沫夹带线与设计点两相流动参数与设计点两相流动参数FLV相同，令相同，令ev=0.1，计算雾沫夹带分率、查泛点百分率计

11、算雾沫夹带分率、查泛点百分率算液泛速度算液泛速度uf和实际气速和实际气速un得气相流量和液相流量得气相流量和液相流量第一点；第一点；改变液气质量流率比改变液气质量流率比WL/WV计算计算FLV，重复以上步骤可再得一点重复以上步骤可再得一点第24页溢流液泛线溢流液泛线当降液管内当量清液高度当降液管内当量清液高度将液泛将液泛取取Lh求求how液层阻力液层阻力hL计算干板压降计算干板压降hd、泛点孔速、泛点孔速u0得第一点得第一点，再取一再取一Lh值，重复上述步骤，得第二点值，重复上述步骤，得第二点液相降液管内阻力损失液相降液管内阻力损失第25页第26页 how6mm,不然不然lw/D=Af Hd/

12、LS35s,不然不然Af或或 hw k=uo/uow1.52,不然不然 eV0.1kg液液/kg汽汽,不然不然HT或或lw/D或或D HfdHT+hw，不然不然HT或或或或h0或或 lwp总总p允许允许,不然不然或或hw 1线左移线左移2线右移线右移 板压降增大，板压降增大，Hd增大增大A0下降下降3线下移线下移4线上移线上移阻力降低阻力降低5线上移线上移AT-Af气速气速unA0增大增大第27页2.4塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸人孔设置，大小人孔设置，大小(450-550mm)间距间距4-6块块常清洗常清洗8-10块块无需常清洗无需常清洗15块块可拆可拆带人孔板间距带人孔板间距600mmH

13、HD D塔顶空间塔顶空间H HT T塔板间距塔板间距H HT T有些人孔板间距有些人孔板间距H HF F进料段高度进料段高度H HB B塔底空间塔底空间NN实际塔板数实际塔板数SS人孔数目（不含塔顶和塔底空间人孔）人孔数目（不含塔顶和塔底空间人孔）蒸蒸汽汽管管、回回流流管管、加加料料管管、底底部部蒸蒸汽汽管管、出出液管接管尺寸用水、蒸汽经济流速计算液管接管尺寸用水、蒸汽经济流速计算参考参考11p138第28页2.5辅助设备选型辅助设备选型加料泵加料泵冷凝器冷凝器再沸器再沸器由由qvHe定型号定型号选适当选适当K由热负荷由热负荷算算A A选型号选型号核实传热系数、传热面积核实传热系数、传热面积

14、1)1)选择适当垢层热阻选择适当垢层热阻R Ri i(见见p210)p210)2)2)详细计算详细计算和和K K计计值（参考书式值（参考书式6-1186-118）3)3)算算 4)4)换热器实际面积换热器实际面积 5)5)校核校核 第29页三三.控制点说明控制点说明控制什么，调整什么控制什么，调整什么3.1精馏段灵敏板温度控制精馏段灵敏板温度控制灵敏板位置确定（改变条件）灵敏板位置确定（改变条件）3.2塔釜液位控制塔釜液位控制3.3进料流量控制进料流量控制3.4塔釜加热蒸汽温度控制塔釜加热蒸汽温度控制第30页例例P3压力指示，调整仪表。压力指示，调整仪表。ZT编号为编号为3，表装在控制室，表装

15、在控制室 无横线为就地仪表，有横线为表头集中安装无横线为就地仪表，有横线为表头集中安装 在控制室在控制室控制点表示和安排控制点表示和安排1.控制参数：控制参数：T温度温度P压力压力G流量流量H液位液位2.仪表功效：仪表功效：Z指示指示T调整调整J统计统计S积算积算L联锁联锁第31页参考书参考书1.陈陈英英南南，刘刘玉玉兰兰.惯惯用用化化工工单单元元设设备备设设计计.华华东理工大学出版社东理工大学出版社.2.上上海海医医药药设设计计院院编编.化化工工工工艺艺设设计计手手册册(第第二二版版).化学工业出版社化学工业出版社.19963.化化学学工工程程手手册册编编委委.化化学学工工程程手手册册(第第

16、1篇篇)化化工基础数据工基础数据.化学工业出版社化学工业出版社.19894.华华东东化化工工学学院院机机械械制制图图教教研研组组.化化工工制制图图.高高等教育出版社等教育出版社.19915.魏兆灿等魏兆灿等.塔设备设计塔设备设计.化学工业出版社化学工业出版社.19886.陈陈敏敏恒恒等等.化化工工原原理理(第第三三版版).).化化学学工工业业出出版版社社.第32页统一答疑统一答疑17周周-19周周袁：周三（袁：周三（17周）周）5-6节，四教节，四教204周一（周一（18-19周）周）5-6节，四教节，四教204刘：周二刘：周二3-4节，试验十楼节，试验十楼219曹：周四曹：周四3-4节，试验十楼节，试验十楼230第33页第34页浮阀塔板浮阀塔板第35页