安徽大学化学化工学院课程设计
课程设计名称化工原理课程设计
课程设计题目苯-氯苯混合液浮阀式精馏塔设计
姓名
学号
专业
班级
指导教师
提交日期
化工原理课程设计任务书
(一)设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计
(二)设计任务及操作条件
设计任务
(1)原料液中含氯苯35% (质量)。
(2)塔顶馏出液中含氯苯不得高于2％(质量)。
(3)年产纯度为99.8％的氯苯吨41000吨
操作条件
(1)塔顶压强4KPa(表压)，单板压降小于0.7KPa。
(2)进料热状态自选。
(3)回流比R=（1.1-3）R min。
(4)塔底加热蒸汽压强506 KPa(表压)
设备型式
F1型浮阀塔
设备工作日：每年330天，每天24小时连续运行。
厂址：惠州
（三）设计内容
1）．设计说明书的内容
1) 精馏塔的物料衡算；
2) 塔板数的确定；
3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
5) 塔板主要工艺尺寸的计算；
6) 塔板的流体力学验算；
7) 塔板负荷性能图；
8) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
9) 辅助设备的设计与选型
2．设计图纸要求：
1) 绘制工艺流程图
2) 绘制精馏塔装置图
（四）参考资料
1．物性数据的计算与图表
2．化工工艺设计手册
3．化工过程及设备设计
4．化学工程手册
5．化工原理
苯、氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据
其他物性数据可查有关手册。
目录
前言 (5)
1．设计方案的思考 (5)
3．工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 6 一．设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 8 1．设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 8 2．全塔的物料衡算 . (8)
2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 8 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 8 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 8 3．塔板数的确定 ................................................................................................................................ 9
3.1理论塔板数T N 的求取 ........................................................................................................... 9 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................. 10 3.3求理论塔板数 ......................................................................................................................... 11 3.4 全塔效率T E ......................................................................................................................... 12 3.5 实际塔板数
p
N （近似取两段效率相同） (13)
4．操作工艺条件及相关物性数据的计算 (13)
4.1平均压强
m
p (13)
4.2 平均温度m t .......................................................................................................................... 14 4.3平均分子量m
M (14)
4.4平均密度
m
ρ (15)
4.5 液体的平均表面张力m
σ (16)
4.6 液体的平均粘度
m
L μ, (17)
4.7 气液相体积流量 (18)
6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 19 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 19 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 20 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 20 7.2 塔板布置 .. (23)
二 塔板流的体力学计算 ...................................................................................................................... 25 1 塔板压降 ........................................................................................................................................ 25 2 液泛计算 ........................................................................................................................................ 27 3雾沫夹带的计算 ............................................................................................................................. 28 4塔板负荷性能图 .. (30)
4.1 雾沫夹带上限线 .................................................................................................................... 30 4.2 液泛线 (31)
4.4 气体负荷下限线（漏液线） (33)
4.5 液相负荷下限线 (33)
三板式塔的结构与附属设备 (35)
1塔顶空间 (35)
2塔底空间 (36)
3人孔数目 (36)
4塔高 (36)
浮阀塔总体设备结构简图： (37)
5接管 (38)
5.1 进料管 (38)
5.2 回流管 (38)
5.3 塔顶蒸汽接管 (39)
5.4 釜液排出管 (39)
5.5 塔釜进气管 (40)
6法兰 (40)
7筒体与封头 (41)
7.1 筒体 (41)
7.2 封头 (41)
7.3 裙座 (41)
8附属设备设计 (41)
8.1 泵的计算及选型 (41)
8.2 冷凝器 (42)
8.3 再沸器 (43)
四计算结果总汇 (44)
五结束语 (45)
六符号说明： (45)
前言
1．设计方案的思考
通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25～100mm、高度0.5～1.5m，每段塔节可设置1～2个进料口/测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。整个精馏塔包括：塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷
凝器、回流比控制器、产品储罐等。塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温～300℃范围内任意设定。同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。
2.设计方案的特点
浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小(因气体水平吹出之故)，塔板效率较高，生产能力较大。浮阀塔应用广泛，对液体负荷变化敏感，不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料，浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到，便于设计和对比，而且更可靠。浮阀塔更适合，塔径不是很大，易气泡物系，腐蚀性物系，而且适合真空操作。
3．工艺流程的确定
原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热后送入连续板式精馏塔F1型浮阀塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。
以下是浮阀精馏塔工艺简图
一．设备工艺条件的计算
1．设计方案的确定及工艺流程的说明
本设计任务为分离苯-氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。设计中采用泡点进料（q=1），将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
2．全塔的物料衡算
2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol 和112.61kg/kmol 。
728.061
.112/3511.78/6511
.78/65=+=
F x
986.061
.112/211.78/9811
.78/98=+=D x
00288.061
.112/8.9911.78/2.011
.78/2.0=+=W x
2.2 平均摩尔质量
ol 87.50kg/km ＝112.610.728)－(1＋0.728×78.11＝ M F ? ()kg/kmol 59.7861.112986.01986.011.78=?-+?=D M
()kg/kmol 5.11261.11200288
.0100288.011.78=?-+?=W M 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率
依题给条件：一年以330天，一天以24小时计，有：
h kg /77.517624h)/(33041000000kg W ,=?=,全塔物料衡算：
釜液处理量 h kmol W /02.465
.11277
.5176==
总物料衡算 W D F +=
苯物料衡算 W D F 00288.0986.0728.0+=
联立解得 kmol/h 129.34 D = kmol/h 175.36 F =
3．塔板数的确定
3.1理论塔板数T N 的求取
苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（M ·T 法）求取T N ，步骤如下：
1.根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取y x ~
依据()()
B A B t p p p p x --=/，t A p x p y / =，将所得计算结果列表如下：
表3-1 相关数据计算
温度/℃
80 90 100 110 120 130 140
i
p
苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205
293
400
543
719
760 两相摩尔分率 x 1 0.677 0.442 0.265 0.127 0.019 0 y
1
0.913 0.785 0.614 0.376 0.071
相对挥发度
o A o
B
P P ?=
5.1351
35 5 4.607509
4.4
4.143646 3.94993 3.815789
本题中，塔内压力接近常压（实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对y x ~平衡关系的影响完全可以忽略。
平均相对挥发度436.4=?，则，汽液平衡方程为：
x
x
x x y 436.31436.4)1(1+=
-?+?=
3.2 确定操作的回流比R
将表3-1中数据作图得y x ~曲线。
00.10.20.30.40.50.60.70.80.910
0.1
0.2
0.3
0.4
0.50.6
0.7
0.8
0.9
1
x
y
y=x f(x)
图3-1 苯—氯苯混合液的x —y 图
在y x ~图上，因1=q ，查得926.0=e y ，而728.0==F e x x ，986.0=D x 。故有：
303.0728
.0926.0926
.0986.0=--=--=
e e e D m x y y x R
考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2.485倍，即：753.0303.0485.2485.2=?==m R R
求精馏塔的汽、液相负荷
kmol/h 97.39129.340.753RD L =?==
kmol/h 226.77129.341)(0.7531)D (R V =?+=+=
kmol/h 272.75175.3697.39F L L =+=+=，
kmol/h 226.77V V ==，
3.3求理论塔板数
精馏段操作线：568.0430.011+=+++=
x R x
x R R y D 提馏段操作线：000584.0203.1-'='
-'''='x V W
x V L y x w
提馏段操作线为过()00288
.0,00288.0和()881.0,737.0两点的直线。 采用图解法求理论板层数,在x-y 图上作平衡曲线和对角线，并依上述方法作精馏段操作线和提镏段。从)986.0,986.0(=D x 开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘由水平线和铅垂线构成的梯级。当梯级跨过两操作线交点)890.0,737.0(d 时，则改在提镏段与平衡线之间绘梯级，直至梯级的铅垂线达到或越过点)00288
.0,002888.0(=W x 为止。用Excel 作图，各梯级的坐标如下： 表3-2 相关数据计算
x y
精馏段 0.986 0.986 0.94344 0.986 0.94344 0.9677184 0.873063 0.9677184 0.873063 0.937488 0.762776 0.937488
0.762776 0.8901142 提镏段 0.62883 0.8901142 0.62883 0.7558743 0.400507 0.7558743 0.400507 0.4812013 0.171981 0.4812013 0.171981 0.2062848 0.053891 0.2062848 0.053891 0.0642218 0.013589 0.0642218 0.013589 0.0157384
0.003068
0.0157384
0.003068 0.0030813 x<0.00288 0.002473 0.010878
00.10.20.30.40.50.60.70.80.910
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
x
y
f(x)精馏段提镏段y=x
水平铅锤线
图3-2 苯-氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解
按上法图解得到：
总理论板层数 9=T N 块（包括再沸器） 加料板位置 4=F N 3.4 全塔效率T E
选用m T E μl o g 616.017.0-=公式计算。该式适用于液相粘度为0.07~1.4mPa ·s 的烃类物系，式中的m μ为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。
查图一，由D x =0.986 W x =0.00288查得塔顶及塔釜温度分别为：
t D =80.43℃ W t =138.48℃，
全塔平均温度 m t =(t D +W t )/2=(80.43+138.48)/2=109.5℃
根据表3-4
表3-4 苯-氯苯温度粘度关系表
温度℃ 20 40 60 80 100 120 140 苯 粘度mPa·s 0.638 0.485 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 氯苯 粘度mPa·s
0.75
0.56
0.44
0.35
0.28
0.24
0.
利用差值法求得：s mPa ?=24.0A μ，s mPa 261.0?=B μ。
()()25.0728.0126.0728.024.01=-?+?=-+=F B F A m x x μμμ
53.025.0log 616.017.0log 616.017.0=-=-=m T E μ
3.5 实际塔板数p
N （近似取两段效率相同）
精馏段：66.553.0/31==p N 块，取61=p N 块 提馏段：21.1353.0/72==p N 块，取142=p N 块 总塔板数2021=+=p p p N N N 块
4．操作工艺条件及相关物性数据的计算
4.1平均压强
m
p
取每层塔板压降为0.7kPa 计算。 塔顶：kPa 3.10543.101=+=D p
加料板：kPa 5.10967.03.105=?+=F p 塔底： kPa 3.119147.05.109=?+=W p 精馏段平均压强()kPa 4.1072/5.1093.105=+=p 提镏段平均压强()kPa 4.1142/3.1195.109'=+=p
4.2 平均温度m t
利用表3-1数据，由拉格朗日差值法可得 塔顶温度
1
986.080677.0190
80--=--D t ,℃43.80=D t
加料板
1
737.080677.0190
80--=--F t ，℃14.88=F t
塔底温度
019
.000288.01300019.0140130--=--W t ，℃48.138=W t
精馏段平均温度 ()29.842/14.8843.80=+=m T ℃ 提镏段平均温度 ()℃3.1132/14.8848.138'
=+=m T
4.3平均分子量
m
M
精馏段： 29.84=m T ℃
液相组成：
180
29.841677.080901--=--x ，861.01=x
气相组成：1
80
29.841913.080901--=--y ，963.01=y
所以
()kmol kg M L /91.82861
.0161.112861.011.78=-?+?= ()kmol kg M V /39.79963.0161.112963.011.78=-?+?= 提镏段：3.113'
=m T ℃
液相组成：
265
.0110
3.1130127.0265.01201102--=--x ，219.02=x
气相组成：
614
.0110
3.113376.061
4.01201102--=--y ，53
5.02=y
所以 ()kmol kg M L /5.105219.0161.112219.011.78'=-?+?=
()kmol kg M V /15.94535.0161.112535.011.78'=-?+?=
4.4平均密度
m
ρ
4.4.1 液相平均密度m L ρ,
表4-1 组分的液相密度ρ（kg/m 3） 温度，（℃）
80 90 100 110 120 130 140 ρ
苯 817 805 793 782 770 757 745 氯苯
1039
1028
1018
1008
997
985
975
纯组分在任何温度下的密度可由下式计算
苯 ： t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 ： t B 111
.11127-=ρ 推荐：t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃
塔顶：3,kg/m 5.81643.801886.113.9121886.113.912=?-=-=t A LD ρ
3,kg/m 7.103843.800657.14.11240657.14.1124=?-=-=t B L D ρ
3,,,,kg/m 0.8207
.103802
.05.81698.01
=?+=
+
=
m LD B
LD B
A
LD A
m
LD a a ρρρρ 进料板：3,kg/m 4.80714.881886.113.9121886.113.912=?-=-=t A LF ρ
3,kg/m 5.103014.880657.14.11240657.14.1124=?-=-=t B L F ρ
3,,,,kg/m 6.8715
.103034
.04.80766.01
=?+=
+
=
m LF B
LF B
A
LF A
m
LF a a ρρρρ 塔底： 3,kg/m 5.7773.1131886.113.9121886.113.912=?-=-=t A LW ρ
3,kg/m 7.10033.1130657.14.11240657.14.1124=?-=-=t B LW ρ
3,,,,kg/m 1.10037
.1003998
.05.777002.01
=?+=
+
=
m LW B
LW B
A
LW A
m
LW a a ρρρρ 精馏段：()3kg/m 8.8452/6.8710.820=+=L ρ 提镏段：()3kg/m 4.9372/1.10036.871'=+=L ρ
4.4.2汽相平均密度m V ρ,
精馏段：()
3,kg/m 87.229.84273314.839
.794.107=+??=
=
m
m V m v RT M p ρ
提镏段：()
3','
kg/m 35.33.113273314.815
.944.114'=+??=
=
m
m V m v RT M p ρ
4.5 液体的平均表面张力
m
σ
表5-1 组分的表面张力ζ
温度 80 85 110 115 120 131 ζA 苯 21.2 20.6 17.3 16.8 16.3 15.3 ζB
氯苯
26.1
25.7
22.7
22.2
21.6
20.4
液体平均表面张力依下式计算，即
i i Lm x σσ∑=
塔顶液相平均表面张力的计算 由℃43.80=D t ，用内插法得
2
.2180
43.806.202.218580,--=
--A D σ，N/m 15.21,=A D σ 1
.2680
43.807.251.268580,--=
--B D σ , mN/m 07.26,=B D σ mN/m 22.2107.26014.015.21986.0m =?+?=LD σ
进料板液相平均表面张力的计算
由℃14.88=D t ，用内插法得
6
.2085
14.883.176.2011085,--=
--A F σ，N/m 19.20,=A F σ 7
.2585
14.887.227.2511085,--=
--B F σ , mN/m 32.25,=B F σ mN/m 54.2132.25263.019.20737.0m =?+?=LF σ
塔底液相平均表面张力的计算 由℃3.113=W t ，用内插法得
3
.17110
3.1138.163.17115110,--=
--A W σ，N/m 97.16,=A W σ 7
.22110
3.1132.227.22115110,--=
--B W σ , mN/m 37.22,=B W σ mN/m 35.2237.2299712.097.1600288.0m =?+?=LW σ
精馏段液相平均表面张力为
mN/m 38.212/)54.2122.21(=+=L σ
提镏段液相平均表面张力为
mN/m 02.222/)54.215.22('=+=L σ
4.6 液体的平均粘度m
L μ,
表三 不同温度下苯—氯苯的粘度 温度t ，℃ 60 80 100 120 140 苯mPas 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 氯苯mPas
0.515
0.428
0.363
0.313
0.274
液相平均粘度可用 lg lg Lm i
i
x μμ=
∑ 表示
4.6.1 塔顶液相平均粘度
308
.080
43.80308.0255.080100--=
--A μ，s mPa A ?=307.0μ 428
.080
43.80428.0363.080100--=
--B μ，427.0=B μ 426.0lg )986.01(307.0lg 986.0lg ,?-+?=m LD μ，s mPa m LD ?=308.0,μ
4.6.2 进料板液相平均粘度
308
.080
14.88308.0255.080100--=
--A μ，s mPa A ?=286.0μ 428
.080
14.88428.0363.080100--=
--B μ，s mPa B ?=402.0μ 402.0lg )737.01(286.0lg 737.0lg ,?-+?=m LF μ，s mPa m LF ?=313.0,μ 4.6.3 塔底液相平均粘度
255
.0100
3.113215.0255.0120100--=
--A μ， s mPa A ?=228.0μ 363
.0100
3.113313.0363.0120100--=
--B μ，s mPa B ?=332.0μ 332.0lg )00288.01(228.0lg 00288.0lg ,?-+?=m LF μ,s mPa m LF ?=332.0,μ 4.7 气液相体积流量 精馏段：
汽相体积流量/s m 742.187
.2360039
.7977.22636003,,=??=
=
m
V m V s VM V ρ
汽相体积流量/h 6271.2m /s m 742.13
3==h V
液相体积流量/s m 00254.08
.845360091
.8239.9336003,,=??==
m L m L s LM L ρ
液相体积流量/h 9.15m /s m 0024.03
3==h L
提镏段：
汽相体积流量/s m 770.135
.3360015
.9477.22636003,,''
=??=
=
m
V m V s M V V ρ
汽相体积流量/h 6372m /s m 770.1'3
3==h V
液相体积流量/s m 00853.04
.93736005
.10575.27236003,,''
=??==
m W m L s M L L ρ 液相体积流量/h m 7.30/s m 00853.033'
==h L
6 主要设备工艺尺寸设计
6.1 塔径
精馏段：
初选塔板间距mm 450=T H 及板上液层高度mm 60=L h ，则：
m 39.006.045.0=-=-L T h H
按Smith 法求取允许的空塔气速max u （即泛点气速F u ）
0237.087.28.845742.10024.05
.05
.0=??
? ????? ??=???
? ?????? ??V
L s
s V L ρρ
查Smith 通用关联图得085.020=C
负荷因子086.02038.21085.0202
.02
.020=?
?
? ??=?
??
??=σC C
泛点气速：()()47.187.2/87.28.845086
.0/max =-=-=V
V L C
u ρρρm/s
取安全系数为0.7，则空塔气速为 m/s 03.17.0max ==u u 精馏段的塔径 m 47.1)03.114.3/(742.14/4=??==u V D s π 按标准塔径圆整取.6m 1=D 提镏段：
初选塔板间距mm 450=T H 及板上液层高度mm 60=L h ，则：
m 39.006.06.0=-=-L T h H
按Smith 法求取允许的空塔气速max u （即泛点气速F u ）
08061.035.34.937770.100853.0''''5
.05
.0=?
?
? ????? ??=???
? ?????? ??V L s s V L ρρ
查Smith 通用关联图得082.020=C
负荷因子084.02002.22082.020'2
.02
.020=?
?
?
??=?
?
?
??=L C C σ
泛点气速：()()4026.135.3/35.34.937084.0'/'''max =-=-=V V L C
u ρρρm/s
取安全系数为0.7，则空塔气速为m/s 98.07.0'max ==u u 精馏段的塔径m 52.1)98.014.3/(770.14/4''
=??==u V D s π 按标准塔径圆整取.6m 1=D
7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算
7.1 溢流装置
因塔径为1.6m ，所以采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口内堰。
7.1.1 溢流堰长（出口堰长）w l
课程设计说明书 题目乙醇—水连续筛板式精馏塔的设计 课程名称化工原理 院(系、部、中心)化学化工系 专业应用化学 班级应化096 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 设计地点逸夫实验楼B-536 指导教师
设计起止时间：2010年12月20日至 2010 年12月31日 第一章绪论 (3) 一、目的： (3) 二、已知参数： (3) 三、设计内容： (4) 第二章课程设计报告内容 (4) 一、精馏流程的确定 (4) 二、塔的物料衡算 (4) 三、塔板数的确定 (5) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (7) 五、精馏段气液负荷计算 (11) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (11) 七、筛板的流体力学验算 (16) 八、塔板负荷性能图 (19) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (23) 第三章总结 (24) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏
XXXX大学 化工原理课程设计 题目______________________________________________ 姓名：____________________________________________ 专业：____________________________________________ 指导老师：________________________________________ 日期:
目录 一、......................................... 设计任务书 1设计题目 ............................... 2、...................................... 工艺要求及操作条件 3、...................................... 设计要求 二、......................................... 设计说明书 1确定设计方案 ........................... 2、...................................... 确定物性数据 3、...................................... 计算总传热系数 4、...................................... 计算出热面积 5、...................................... 工艺结构尺寸的计算 6、...................................... 换热器核算 三、......................................... 设计课汇集 四、......................................... 评价 五、......................................... 参考文献
《化工原理》课程设计报告精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3) 一．设计题目 (3) 二．操作条件 (3) 三．塔设备型式 (3) 四．工作日 (3) 五．厂址 (3) 六．设计内容 (3) 设计方案 (4) 一．工艺流程 (4) 二．操作压力 (4) 三．进料热状态 (4) 四．加热方式 (4) 精馏塔工艺计算书 (5) 一．全塔的物料衡算 (5) 二．理论塔板数的确定 (5) 三．实际塔板数的确定 (7) 四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8) 五．塔体工艺尺寸设计 (10) 六．塔板工艺尺寸设计 (12) 七．塔板流体力学检验 (14) 八．塔板负荷性能图 (17) 九．接管尺寸计算 (19) 十．附属设备计算 (21) 设计结果一览表 (24) 设计总结 (26) 参考文献 (26)
苯-氯苯精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强自选； 2.进料热状况自选； 3.回流比自选； 4.塔底加热蒸汽压强自选； 5.单板压降不大于0.9kPa； 三．塔板类型 板式塔或填料塔。 四．工作日 每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容 1.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算； 3.塔板数的确定； 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 5.精馏塔主要工艺尺寸；
广西大学化学化工学院 化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R 。 min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间
1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大
资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 |
'
目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13)
中南大学 化工原理课程设计 2010年01月22日 <
目录 一、设计题目及原始数据（任务书） (3) 二、设计要求 (3) 三、列环式换热器形式及特点的简述 (3) 四、论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择 (8) 五、换热过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热 面积、压强降等等） (10) ①@ 14 ②物性数据的确定……………………………………………… ③总传热系数的计算 (14) ④传热面积的计算 (16) ⑤工艺结构尺寸的计算 (16) ⑥换热器的核算 (18) 六、设计结果概要表（主要设备尺寸、衡算结果等等） (22) 七、主体设备计算及其说明 (22) 八、主体设备装置图的绘制 (33) 九、? 33十、课程设计的收获及感想………………………………………… 十一、附表及设计过程中主要符号说明 (37) 十二、参考文献 (40)
一、设计题目及原始数据（任务书） 1、生产能力：17×104吨/年煤油 # 2、设备形式：列管式换热器 3、设计条件： 煤油：入口温度140o C，出口温度40 o C 冷却介质：自来水，入口温度30o C，出口温度40 o C 允许压强降：不大于105Pa 每年按330天计，每天24小时连续运行 二、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 【 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图。一剖面图，两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。） 三、列环式换热器形式及特点的简述 换热器概述
太原工业学院 化工原理课程设计 苯加热器设计 系： 班级： 姓名： 学号： 完成时间：年月日
课程设计任务书 设计一个换热器，将纯苯液体从55℃加热到80℃。纯苯的流量为1.4×104 kg/h。加热介质采用的是具有200 kPa的水蒸气。要求纯苯液体在换热器中的压降不大于30kPa，试设计或选择合适的管壳式换热器，完成该任务。 设计要求 （1）换热器工艺设计计算 （2）换热器工艺流程图 （3）换热器设备结构图 （4）设计说明
目录 一、方案简介 (4) 二、方案设计 (5) 1、确定设计方案 (5) 2、确定物性数据 (5) 3、计算总传热系数 (5) 4、工艺结构尺寸 (6) 5、换热器核算 (7) 三、设计结果一览表 (10) 四、设计总结 (12) 五、参考文献 (13) 附图··········································································
一、方案简介 1、概述 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，估换热器的类型也是多种多样。 按用途特可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器的特点是冷、热流体被固定壁面间隔开，不想混合，通过间壁进行热量的交换。此类换热器中，以列管式应用最广。本设计任务是利用饱和水蒸气给纯苯加热。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。 2、换热器类型 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，主要分三大类：固定管板式、浮头式、U型管式。 （1）固定管板式换热器结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。 （2）浮头式换热器结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一 种结构形式。 （3）U型管式换热器结构简单，适用于高温和高压场合，但管内清洗不易，制 造困难。 二、方案设计 某厂在生产过程中，需将纯苯液体从55℃冷却到80℃。纯苯的流量为1.4×104kg/h。加热介质采用的三具有200 kPa的水蒸气,要求纯苯液体在换热器中的压降不大于30kPa。试设计或选择合适管壳式换热器。 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况： 冷流体进口温度55℃，出口温度80℃。 热流体为饱和水蒸气，温度恒为T s，查表得，200kPa的饱和水蒸气的饱和温度为T s=120℃ 该换热器采用饱和水蒸气冷凝放热来加热冷流体，管壁与壳壁温差较大，流体压强不高，初步确定选用固定管板式换热器，考虑到管壁与壳壁温差较大情况，因此，换热器应安装膨胀节，进行热补偿。 （2）管程安排 从流体流经管程或壳程的选择标准来看，纯苯液体有毒，为减少向环境泄露的机会，苯宜走管程；水蒸气较洁净，不会污染壳程，所以饱和蒸汽宜走壳程，以便及时排除冷凝液。综上所述，纯苯液体走管程，饱和水蒸气走壳程。 2、确定物性数据
前言 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。 板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。 【精馏塔设计任务书】 一设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 二工艺条件
化工原理课程设计设计题目：空气中丙酮的回收工艺操作 学院：化学化工学院 班级：化工 0902 姓名（学号）：侯祥祥 3091303039 朱晓燕 3091303036 熊甜甜 3091303035 周利芬 3091303033 指导教师：吴才玉 2012年01月
化工原理课程设计 目录 一、前言 (3) 二、设计内容 (5) （一）设计对象 (5) （二）工艺路线设计 (5) 1.路线选择 (5) 2.流程示意图 (8) 3.流程说明 (9) （三）工艺的设计计算 (10) 1.物料衡算 (10) 2.热量衡算 (12) （四）设备的设计计算 (21) 1.主要参数 (21) 2.直径 (21) 3.附加条件 (21) （五）设备示意图 (23) 三、总结体会 (24) 四、参考文献 (29) 五、附录 (31)
江苏大学化学化工学院
化工原理课程设计 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设 计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使 用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画 出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还 要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在化工生产中，常常需要进行混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的 目的，吸收和精馏两个单元操作为此提供了重要措施。气体吸收过程是化工生 产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组分在 特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。精馏是常用 的液体混合物的分离操作，它利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于 多次部分汽化和部分冷凝，从而达到轻重组分分离的目的。 塔设备是一种重要的单元操作设备，其作用实现气—液相或液—液相之间 的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。它广泛用于吸收、精馏、萃取等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来 越受到关注和重视。塔设备一般分为连续接触式和阶跃接触式两大类。前者的 代表是填料塔，后者的代表则为板式塔。在本次课程设计中，吸收操作采用的 是填料塔，而精馏操作采用的则为板式塔。 填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀 材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔 多推荐用于0.6～0.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能 塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究， 使填料塔技术得到了迅速发展。 筛板塔是1932年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造 维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高 于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔仍
化工原理课程设计说明书 设计题目：苯-甲苯分离过程筛板式精馏塔设计者：班级化工2009级（1）班 姓名郑健 学号 2009071976 日期 2012年6月26日 指导教师：（签名） 设计成绩：日期 单位：石河子大学化学化工学院化工系
目录 1设计方案的选择及流程说明 (4) 1.1概述 (4) 1.1.1精馏原理 (4) 1.1.2精馏塔选定 (4) 1.2设计方案的确定 (4) 2精馏塔的物料衡算 (5) 2.1原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (5) 2.2原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (5) 2.3物料衡算 (5) 3塔数的确定 (6) N的求取 (6) 3.1理论板层数 T 3.1.1相对挥发度的求取 (6) 3.1.2求最小回流比及操作回流比 (6) 3.1.3求精馏塔的气、液相负荷 (7) 3.1.4求操作线方程 (7) 3.1.5采用逐板法求理论板层数 (7) 3.2实际板层数的求取 (8) 4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 4.1操作压力的计算 (8) 4.2操作温度的计算 (9) 4.3平均摩尔质量计算 (9) 4.4平均密度计算 (10) 4.4.1气相平均密度计算 (10) 4.4.2液相平均密度计算 (10) 4.5液体平均表面张力的计算 (11) 4.6液体平均黏度计算 (12) 5塔及塔板的工艺尺寸的设计计算 (13) 5.1塔径的设计计算 (13) 5.1.1精馏段： (13) 5.1.2提馏段： (14) 5.2塔的有效高度的计算 (15)
5.3塔的实际高度的计算 (15) 5.4溢流装置的计算 (15) 5.4.1精馏段： (15) 5.4.2提馏段： (16) 5.5塔板布置 (17) 5.5.1精馏段： (17) 5.5.2提馏段： (18) 6流体力学验算 (20) 6.1塔板压强降 (20) 6.1.1精馏段： (20) 6.1.2提馏段： (21) 6.2液沫夹带量的校核 (21) 6.2.1精馏段： (21) 6.2.2提馏段： (22) 6.3溢流液泛的校核 (22) 6.3.1精馏段： (22) 6.3.2提馏段： (23) 6.4液体在降液管内停留时间的校核 (23) 6.4.1精馏段： (23) 6.4.2提馏段： (23) 6.5漏液点的校核 (23) 6.5.1精馏段： (23) 6.5.2提馏段： (24) 7塔板负荷性能图（以精馏段为例） (25) 7.1漏液线 (25) 7.2液沫夹带线 (25) 7.3液相负荷下限线 (26) 7.4液相负荷上限线 (26) 7.5液泛线 (27) 7.6负荷性能图及操作弹性 (28) 8计算结构汇总表 (29) 9小结 (30)
目录 目录 (1) 第一章绪论 (3) 1.1 精馏操作 (3) 1.2 精馏塔操作原理 (3) 1.3 精馏设备 (3) 第二章设计方案的确定 (5) 2.1精馏塔塔形介绍 (5) 2.1.1 筛板塔 (5) 2.1.2 浮阀塔 (5) 2.1.3 填料塔 (5) 2.2 精馏塔的选择 (5) 2.3 操作压力的确定 (6) 2.4 进料热状况的确定 (6) 2.5 精馏塔加热和冷却介质的确定 (6) 2.6 自动控制方案的确定 (7) 2.7 工艺流程说明 (8) 2.8 设计任务 (8) 第三章精馏塔工艺设计 (9) 3.1 全塔物料衡算 (9) 3.1.1 料液及塔顶、底产品中环己烷的摩尔分率 (9) 3.1.2 平均摩尔质量 (9) 3.1.2 料液及塔顶底产品的摩尔流率 (9) 3.2 绘制t-x-y图 (9) 3.3 理论塔板数和实际塔板数的确定 (10) 3.3.1理论塔板数的确定 (10) 3.3.2 实际塔板数的确定 (11) 3.4 浮阀塔物性数据计算 (12) 3.4.1 操作压力 (12) 3.4.2 操作温度 (12) 3.4.3 平均摩尔质量 (13)
3.4.4 平均密度 (13) 3.4.5 平均粘度 (14) 3.4.6 平均表面张力 (14) 3.5 浮阀塔的汽液负荷计算 (15) 3.5.1 精馏段的汽液负荷计算 (15) 3.5.2提馏段的汽液负荷计算 (15) 第四章塔的设计计算 (16) 4.1 塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (16) 4.1.1塔径的设计计算 (16) 4.1.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (16)
化工原理课程设计 ──板式塔的工艺设计 学院 专业班级 姓名 学号 指导老师 成绩 学年第二学期
目录 1.任务书 ····························································· - 3 - 2.任务要求 ····································错误！未定义书签。 3.设计过程 ·························································· - 3 - 3.1塔板工艺尺寸计算········································ - 4 - 3.2塔板流体力学验算········································ - 8 - 3.3塔板负荷性能图··········································- 10 - 3.4数据汇总···················································- 14 - 3.5心得体会与总结··········································- 15 -
1.任务书 拟建一浮阀塔用以分离甲醇——水混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。 已知条件： 2.任务要求： 1．进行塔的工艺计算和验算 2．绘制负荷性能图 3．绘制塔板的结构图 4．将结果列成汇总表 5．分析并讨论
3.设计过程 3.1塔板工艺尺寸计算 （1）塔径：欲求塔径，先求出空塔气速u,而 u =安全系数?m ax u ； 最大允许速度m ax u 计算公式为：m ax u =V V L C ρρρ- 式中C 可由史密斯关联图查出，横坐标的数值为： h h V L 5.0??? ? ??V L ρρ=0.09681.018191.8820.00640.5 =???? ??; 取板间距;45.0m H T =取板上液层高度m h L 06.0=； 那么，图中的参数值为：m h H L T 39.006.045.0=-=-； 根据以上的数值，查史密斯关联图可得0.078m/s C 20=; 因为物系的表面张力为m mN /38因此需要按照下式进行校正： 2 .02020??? ??=σC C 所以校正后得到C 为： 0.0887m/s 20380.0780.2 =? ?? ? ???=? ?? ? ??=2 .02020σC C ； 取安全系数为0.6，则空塔气速为： m ax u = 2.524m/s 1.01 1.01 8190.0887=-?=-V V L C ρρρ； 1.51m/s 2.5240.6u 0.6u max =?=?=； 塔径D 为： 1.26m 1.51 3.141.881 4πu 4V D S =??== ； 按照标准塔径圆整为m D 4.1=；则 塔截面积为：
南京工程学院 课程设计说明书（论文）题目乙醇—水连续精馏塔的设计 课程名称化工原理 院(系、部、中心)康尼学院 专业环境工程 班级K环境091 学生姓名朱盟翔 学号240094410 设计地点文理楼A404 指导教师李乾军张东平 设计起止时间：2011年12月5日至 2011 年12月16日
符号说明 英文字母 A a——塔板开孔区面积，m2； A f——降液管截面积，m2； A0——筛孔面积； A T——塔截面积； c0——流量系数，无因此； C——计算u max时的负荷系数，m/s； C S——气相负荷因子，m/s； d0——筛孔直径，m； D——塔径，m； D L——液体扩散系数，m2/s； D V——气体扩散系数，m2/s； e V——液沫夹带线量，kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次； E T——总板效率，无因次； F——气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）； F0——筛孔气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；g——重力加速度，9.81m/s2； h1——进口堰与降液管间的距离，m； h C——与干板压降相当的液柱高度，m液柱； h d——与液体流过降液管相当的液柱高度，m； h f——塔板上鼓泡层液高度，m； h1——与板上液层阻力相当的高度，m液柱； h L——板上清夜层高度，m； h0——降液管底隙高度，m； h OW——堰上液层高度，m； h W——出口堰高度，m； h'W——进口堰高度，m； Hσ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱； H——板式塔高度，m； 溶解系数，kmol/(m3·kPa)； H B——塔底空间高度，m； H d——降液管内清夜层高度，m； H D——塔顶空间高度，m； H F——进料板处塔板间距，m； H P——人孔处塔板间距，m； H T——塔板间距，m；K——稳定系数，无因次； l W——堰长，m； L h——液体体积流量，m3/h； L S——液体体积流量，m3/h； n——筛孔数目； P——操作压力，Pa； △P——压力降，Pa； △P P——气体通过每层筛板的压降，Pa；r——鼓泡区半径，m， t——筛板的中心距，m； u——空塔气速，m/s； u0——气体通过筛孔的速度，m/s； u0，min——漏气点速度，m/s； u'0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；V h——气体体积流量，m3/h； V s——气体体积流量，m3/h； W c——边缘无效区宽度，m； W d——弓形降液管宽度，m； W s——破沫区宽度，m； x——液相摩尔分数； X——液相摩尔比； y——气相摩尔分数； Y——气相摩尔比； Z——板式塔的有效高度，m。 希腊字母 β——充气系数，无因次； δ——筛板厚度，m； ε——空隙率，无因次； θ——液体在降液管内停留时间，s；μ——粘度，mPa； ρ——密度，kg/m3； σ——表面张力，N/m； ψ——液体密度校正系数，无因次。 下标 max——最大的； min——最小的； L——液相的； V——气相的。
课程设计说明书 课程设计名称化工原理课程设计 课程设计题目苯-氯苯混合液浮阀式精馏塔设计 姓名 学号 专业 班级 指导教师 提交日期
化工原理课程设计任务书 (一)设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计 (二)设计任务及操作条件 设计任务 (1)原料液中含氯苯35% (质量)。 (2)塔顶馏出液中含氯苯不得高于2％(质量)。 (3)年产纯度为99.8％的氯苯吨41000吨 操作条件 (1)塔顶压强4KPa(表压)，单板压降小于0.7KPa。 (2)进料热状态自选。 (3)回流比R=（1.1-3）R min。 (4)塔底加热蒸汽压强506 KPa(表压) 设备型式 F1型浮阀塔 设备工作日：每年330天，每天24小时连续运行。 （三）设计内容 1）．设计说明书的内容 1) 精馏塔的物料衡算； 2) 塔板数的确定； 3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 9) 辅助设备的设计与选型 2．设计图纸要求： 1) 绘制工艺流程图
2) 绘制精馏塔装置图（四）参考资料 1．物性数据的计算与图表 2．化工工艺设计手册 3．化工过程及设备设计 4．化学工程手册 5．化工原理 苯、氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据 其他物性数据可查有关手册。
目录 前 言 ........................................................................................................................................................ 6 1．设计方案的思考 ............................................................................................................................ 6 2.设计方案的特点 .............................................................................................................................. 6 3．工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 6 一．设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 8 1．设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 8 2．全塔的物料衡算 . (8) 2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 8 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 8 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 8 3．塔板数的确定 ................................................................................................................................ 9 3.1理论塔板数T N 的求取 ........................................................................................................... 9 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................. 10 3.3求理论塔板数 ......................................................................................................................... 11 3.4 全塔效率T E ......................................................................................................................... 12 3.5 实际塔板数 p N （近似取两段效率相同） (13) 4．操作工艺条件及相关物性数据的计算 (13) 4.1平均压强 m p (13) 4.2 平均温度m t .......................................................................................................................... 14 4.3平均分子量m M (14) 4.4平均密度 m ρ (15) 4.5 液体的平均表面张力m σ (16) 4.6 液体的平均粘度 m L μ, (17) 4.7 气液相体积流量 (18) 6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 19 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 19 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 20 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 20 7.2 塔板布置 .. (23) 二 塔板流的体力学计算 ...................................................................................................................... 25 1 塔板压降 . (25)
重庆邮电大学 化工原理课程设计任务书 专业: 班级: 姓名: 学号: 设计时间: 设计题目: 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 设计条件: 1. 常压操作, P=1 atm( 绝压) 。 2. 原料来至上游的粗馏塔, 为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失, 进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%( 质量分率) 的药用乙醇, 产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%( 质量分 率) 。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热( 加热方式自选) ; 塔顶采
用全凝 器, 泡点回流。 6．操作回流比R=( 1.1——2.0) R min。 设计任务: 1. 完成该精馏塔工艺设计, 包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图, t-x-y相平衡图, 塔板负荷性能图, 筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书, 包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师: 时间 1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计
1.1.2 设计条件 1.常压操作, P＝1 atm( 绝压) 。 2．原料来至上游的粗馏塔, 为95－96℃的饱 和蒸气。因沿程热损失, 进精馏塔时 原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%( 质量分率) 的药 用乙醇, 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大 于0.03％(质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热( 加热方式自 选) ; 塔顶采用全凝器, 泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计, 包括辅助设备及 进出口接管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图, t-x-y相 平衡图, 塔板负荷性能图, 筛孔布置图 以及塔的工艺条件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书, 包括设计结 果汇总和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日
化工原理课程设计 题目：列管式换热器 《 学生姓名：王梦萍 指导老师：赖万东 学院：轻工与食品学院 班级：2011级食品科学与工程 学生学号： 1102 — 时间： 2014年7月
目录 第一章设计任务书 (4) — 一、设计项目 (4) 二、任务（具体要求）及步骤： (4) 三、作业份量： (5) 第二章确定设计方案 (6) 一、选择换热器的类型 (6) 二、流动方向及流速的确定 (6) 三、安装方式 (6) 第三章设计条件及主要物性参数 (7) 、 一、设计条件 (7) 二、确定主要物性数据 (7) 第四章传热过程工艺计算 (9) 一、估算传热面积 (9) 二、主体构件的工艺结构尺寸 (10) 三、换热器主要传热参数核算 (12) 第五章机械结构设计 (17) 一、壳体、管箱壳体及封头 (17) . 二、管板 (19) 三、拉杆 (22)
四、换热管 (23) 五、分程隔板 (24) 六、折流板 (25) 七、管箱 (27) 第七章附属设备选型 (29) 一、接管及其法兰 (29) ? 二、排气、排液管 (32) 三、支座设计 (32) 第八章设计计算结果汇总表 (37) 第九章参考资料 (38) & ） .
& 第一章设计任务书 " 某工厂需设计一换热器，将乙炔气体冷却至一定温度，冷却剂用浓度为25%（质量）CaCl2盐水。设计的基础数据如下： （1）乙炔气体 处理量 5500 m3/h，初温 31 ℃ 终温 11 ℃操作压强 16 kgf/cm2（绝压） （2）25% CaCl2盐水 初温： -11 ℃；终温： -5 ℃ 一、设计项目 / 1 确定设计方案；换热器型式，流体流向的选择，换热器的安装方式等。 2 换热器的工艺计算和强度计算，附属设备选型。 3 绘制乙炔气冷却过程工艺流程图，换热器装配图。 4 编写设计说明书。 设计要求在规定时间内独立完成，设计方案合理，论述清楚，计算正确，制图无误，答辩流利正确。 二、任务（具体要求）及步骤： （一）工艺设计 "