河南科技学院化工原理（下）课程设计
处理量为7万吨/年二硫化碳和四氯化碳体系精馏分离板式塔设计
学院：化学化工学院
专业：化学工程与工艺
班级：化工094班
姓名：吕庆宝
指导教师：杨胜凯
【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
生产能力：7万吨每年（料液）
年工作日：7200小时
原料组成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩尔分率，下同）
产品组成：馏出液 96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳
操作压力：塔顶压强为常压
进料温度：泡点
进料状况：自定
加热方式：直接蒸汽加热
回流比：自选
三设计内容
1 确定精馏装置流程;
2 工艺参数的确定
基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3主要设备的工艺尺寸计算
板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
4流体力学计算
流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。
5 主要附属设备设计计算及选型
四设计结果总汇
将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总表中。
五参考文献
列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。
流程的设计及说明
图1 板式精馏塔的工艺流程简图
工艺流程：如图1所示。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。
【已知参数】:
主要基础数据:
表1 二硫化碳和四氯化碳的物理性质
项目分子式分子量沸点(℃) 密度3
/g cm 二硫化碳2CS76 46.5 1.260
1.595
四氯化碳4
CCl154 76.8
表2 液体的表面加力 (单位:mN/m)
温度℃46.5 58 76.5
二硫化碳28.5 26.8 24.5
四氯化碳23.6 22.2 20.2
表3 常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据
液相中二硫化碳摩尔分率x 气相中二硫化
碳摩尔分率y
液相中二硫化
碳摩尔分率x
气相中二硫化
碳摩尔分率y
0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.2580 0
0.0823
0.1555
0.2660
0.3325
0.4950
0.3908
0.5318
0.6630
0.7574
0.8604
1.0
0.6340
0.7470
0.8290
0.8790
0.9320
1.0
【设计计算】
一、精馏流程的确定
二硫化碳和四氯化碳的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。流程图如图1所示。
二、塔的物料衡算
(一)、料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分率
0.32F x =0.96D x =0.024W x =
（二）、平均分子量
0.3276(10.32)154129.040.9676(10.96)15479.120.02476(10.024)154152.128
F D W M M M =?+-?==?+-?==?+-?=
（三）、物料衡算 每小时处理摩尔量7000000070000000
75.34/129.04*7200
F F kmol h M === 总物料衡算
D W F += 易挥发组分物料衡算
0.960.0240.32D W F +=
联立以上三式可得：
23.82/51.52/75.34/D kmol h
W kmol h F kmol h
=== 三、塔板数的确定 （一）理论板N T 的求法
用图解法求理论板
（1） 根据二硫化碳和四氯化碳的气液平衡
数据作出y-x 图,如图2所示
（2） 进料热状况参数 q =1 （3） q 线方程
0.32
F x =
图2 二硫化碳、四氯化碳的y-x 图及图解理论板
（4） 最小回流比min R 及操作回流比R
依公式min 0.960.5645
1.620.56450.32
D q q q
x y R y x --=
=
=--
取操作回流比min 1.52 1.62 3.24R R ==?= 精馏段操作线方程 3.240.960.760.2311 4.24 4.24
D X R y x x x R R =
+=+=+++ 按常规M,T ，在图(1)上作图解得：
(11)T N =层（不包括塔釜），其中精馏段为7层，提馏段为4层.
(二) 全塔效率T E
0.170.616lg T m E μ=-
塔内的平均温度为,该温度下的平均粘度m μ
0.340.660.330.30.660.68 1.428m A B μμμ=+=?+?= 故:0.170.616lg1.4280.43T E =-= (三) 实际板数N
精馏段:7/16.3(T N E ==精层取17层) 提馏段:4/9.3T N E ==提层(取10层) 四：塔工艺条件及物性数据计算 (一) 操作压强的计算P m
塔顶压强P D =101.3恐怕取每层塔板压降△P=0.7kPa 则： 进料板压强：P F =101.3+17?0.7=113.2kPa 塔釜压强：P w =101.3+10?0.7=108.3kPa 精馏段平均操作压强：P m =
113.2108.3
110.752
+==109.5 kPa
提馏段平均操作压强：P ′m = 101.3113.2
107.252
+==116.8kPa.
(二) 操作温度的计算
近似取塔顶温度为46.5℃,进料温度为58℃,塔釜温度为76℃
精馏段平均温度()46.558
52.2522
VD F m t t t ++==精=
℃
提馏段平均温度()5876.5
67.2522
W F m t t t ++===提℃ (三) 平均摩尔质量计算
塔顶摩尔质量的计算：由xD=y1=0.96查平衡曲线,得x1=0.927
VDm 0.9676(10.96)15479.12/M kg kmol =?+-?= LDm 0.92776(10.927)15475.07/M kg kmol =?+-?=；
进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查的： y F =0.582 x F =0.32； VFm 0.58276(10.582)15498.98/M kg kmol =?+-?=； LFm 0.3276(10.32)154129.04/M kg kmol =?+-?=；
塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查的：x W =0.024 '1x =0.0796
VWm 0.024764(10.024)154152.128/M kg kmol =?+-?= LWm 0.079676(10.0796)154147.79/M kg kmol =?+-?=
精馏段平均摩尔质量：
Vm()(79.1298.98)289.05/M kg kmol =+=精； Lm((75.07129.04)2102.06/M kg kmol =+=精)； 提馏段平均摩尔质量：
'Vm()(98.98152.128)2125.55/M kg kmol =+=提； 'Lm()(147.79129.04)2138.42/M kg kmol =+=提；
（四) 平均密度计算：ρm 1、液相密度Lm ρ：
①塔顶部分 依下式：
1A B
Lm LA LB
ααρρρ=
+（α为质量分率）；其中A α=0.941,B α=0.059； 即：30.9410.059
11275.2/12601295
Lm Lm kg m ρρ=
+?=； ②进料板处：由加料板液相组成：由x F =0.32得AF α=0.203； 30.20310.203
11513.3/12601595
LFm LFm kg m ρρ-=
+?=；
③塔釜处液相组成：由x W =0.024 得AW α=0.0253；
30.025310.0253
11636.3/12601595
LWm LWm kg m ρρ-=
+?=； 故 精馏段平均液相密度：
3L ()(753.4867.9)2810.7/m kg m ρ=+=精；
提馏段的平均液相密度：
3L ()(1636.31513.3)21574.8/m kg m ρ=+=提；
2、气相密度Vm ρ：
① 精馏段的平均气相密度
Vm()
3Vm()p 109.591.97
3.78/8.314(52.2523.1)
m M kg m RT
ρ?=
=
=?+精精
② 提馏段的平均气相密度 Vm()
3Vm()p 116.8124.54
5.14/8.314(67.25273.1)
m M kg m RT
ρ?=
=
=?+‘提提
（五）液体平均表面张力 m σ的计算
液相平均表面张力依下式计算，及Lm 1
n
i i i x σμ==∑
①塔顶液相平均表面张力的计算 由D t =45.5℃查手册得： A 28.5/mN m σ=； 23.6/B mN m σ=； LDm 0.9628.50.0423.628.304/mN m σ=?+?=； ② 进料液相平均表面张力的计算 由F t =58℃查手册得： A 26.8/mN m σ=； 22.2/B mN m σ=；
LDm 0.3226.8(10.32)22.223.67/mN m σ=?+-?=； ③ 塔釜液相平均表面张力的计算 由W t =97.33℃查手册得： A 24.5/mN m σ=； 20.2/B mN m σ=
LWm 0.02424.5(10.024)20.220.303/mN m σ=?+-?=； 则： 精馏段液相平均表面张力为：
m()/mN m σ=精(20.17+51.24)2=35.71
提馏段液相平均表面张力为：
m()(23.6720.303)221.99/mN m σ=+=提
（六）液体平均粘度的计算Lm μ
液相平均粘度依下式计算，即Lm i i x μμ=∑；
塔顶液相平均粘度的计算，由由D t =46.5℃查手册得： 0.33A mPa s μ=； 0.71B mPa s μ=； 0.960.330.040.710.345LDm mPa s μ=?+?=； 进料板液相平均粘度的计算：由F t =58℃手册得： 0.28A mPa s μ=； 0.64B mPa s μ=； 0.320.280.680.640.525LFm mPa s μ=?+?=； 塔釜液相平均粘度的计算： 由W t =76.8℃查手册得： 0.25A mPa s μ=； 0.51B mPa s μ=； 0.0240.250.9760.510.504LWm mPa s μ=?+?=； 五、精馏塔气液负荷计算
精馏段：V=(R+1) 'D =(3.241)23.82100.99/kmol h +?= ()3Vm()
100.9989.05
0.66m /36003600 3.78
Vm s VM V s ρ?=
=
=?精精
L=RD= 3.2423.8277.18/kmol h ?=
()3Lm()77.18138.42
0.0021m /360036001394.3Lm s LM L s ρ?=
==?精精 L h =3600?0.0021=7.663m /h 提馏段：'100.99V V kmol ==； ()
'()'3Vm()
100.99125.55
0.69m /36003600 5.14
Vm s V M V
s ρ?=
=
=?提提提；
'
L=L+F=77.18+75.34=152.52kmol/h ；
'()
'
3Lm()
152.5289.05
0.0024m /360036001574.8
Lm s LM L s ρ?=
=
=?提提；
'3L 36000.00248.62m /h h =?=； 六、塔和塔板的主要工艺尺寸的计算
（一）塔径D 参考下表 初选板间距H T =0.40m,取板上液层高度H L =0.07m 故： ①精馏段：
H T -h L =0.40-0.07=0.33
11
220.00231394.3()()()()0.04251.04 3.78
s L s V L V ρρ== 查图表 20C =0.078；依公式
0.20.2
2026.06(
)0.078(
)0.073320
20
C C σ
===；
max 0.078 1.496/u m s === 取安全系数为0.7，则： u=0.7?max u =0.7?2.14=1.047m/s
故： 1.265D m =
==； 按标准，塔径圆整为1.４m,
则空塔气速为22
44 1.04
0.78/1.3s V u m s D ππ?=
==? 塔的横截面积2221.40.6364
4
T A D m π
π
==
=
②提馏段：
11
''22''0.002771574.8
()()()()0.05070.956 5.14
s L s V L V ρρ==；查图
20C =0.068；依公式：0.2
0.2
2022.09(
)
0.0680.069420
20C C σ
??
==?= ?
??
；
max
1.213/u m s ===
取安全系数为0.70，
'max 0.70.7 1.2130.849/u u m s =?=?=；
' 1.20D m =
==； 为了使得整体的美观及加工工艺的简单易化,在提馏段与精馏段的塔径相差不大的情况下选择相同的尺寸; 故:D '取1.４m 塔的横截面积:''2221.4 1.3274
4
T A D m π
π
=
=
=
空塔气速为22
440.956
'0.720/1.3
s V u m s D ππ?===? 板间距取0.4m 合适
（二）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，不设进流堰。各计算如下：
①精馏段：
1、溢流堰长 w l 为0.7D ，即：0.7 1.40.91w l m =?=；
2、出口堰高 h w h w =h L -h ow 由l w /D=0.91/1.４=0.7, 2.5 2.5
8.28
10.480.91h w L m =
=查手册知： E 为1.03 依下式得堰上液高度：22
3
3
2.84 2.848.281.030.013100010000.91h ow w L h E m l ??
??=
=?= ? ???
??
故：L ow h -h 0.070.0130.057w h m ==-= 3、降液管宽度d W 与降液管面积f A
有/w l D =0.7查手册得/0.14,/0.08d f T W D A A == 故：d W =0.14D=0.14 ?1.3=0.182m
2220.08
0.08 1.30.10624
4
f A D m π
π
==?
?=
()0.10620.4
18.55,0.0023
f T s
A H s s L τ?=
=
=>符合要求
4、降液管底隙高度0h
取液体通过降液管底隙的流速0u =0.1m/s 依式计算降液管底隙高度0h ， 即：000.0023
0.0250.910.1
s w L h m l u =
==? ②提馏段：
1、 溢流堰长'w l 为0.7'D ，即：'0.7 1.40.91w l m =?=；
2、
出口堰高'w h ''
w L ow h =h -h ；
由 '/D=0.91/1.4=0.7w l ，'2.5 2.5
9.98
12.630.91
h w L l m =
=查手册知 E 为1.04依下式得堰上液高度：
2
2
3
3
'
'2.84 2.849.981.040.0146100010000.91h ow
w L h E m l ????==?= ? ???
??
0.070.01460.0554w h m =-=。
3、
降液管宽度d W ‘与降液管面积f A ‘
有/w l D ‘
’=0.7查手册得/0.14,/0.08d f T W D A A ==‘’‘’
故：d W ‘=0.14D=0.14 ?1.４=0.182m
2220.08
'0.08 1.40.10624
4
f A D m π
π
==?
?=‘
()0.10620.418.55,0.0023
f T s
A H s s L τ?=
=
=>符合要求降液管底隙高度'
0h
取液体通过降液管底隙的流速0u =0.008m/s 依式计算降液管底隙高度'0h ：即
''
0'00.00142
0.03170.560.08
s w L h m l u ===?
（三）塔板布置
1、取边缘区宽度c W =0.035m ,安定区宽度s W =0.065m ①精馏段：依下式计算开孔区面积
212sin 180x A R R απ-?
?= ??
?
其中()()1.30.1820.0650.40322d s D x W W m =
-+=-+= 1.3
0.0350.61522
c D R W m =-=-=
故:
210.40320.615sin 1800.615A απ-??= ??
? 2
0.915m =
②提馏段：依下式计算开孔区面积
''
'21'2sin 180x A x R R απ-??= ??
?
210.22320.365sin 1800.365π-?
?= ??? =0.304 2m
其中()()''
''0.8
0.1120.0650.22322
d s D x W W m =-+=-+= ''
0.8
0.0350.36522
c D R W m =-=-=
（四）筛孔数n 与开孔率?
取筛孔的孔径d 0为5mm 正三角形排列，一般碳钢的板厚δ为4mm,取0/ 3.5t d = 故
孔中心距t=3.5 ? 5.0=17.5mm
依下式计算塔板上筛孔数n ,即
3322
1158101158100.915346017.5n A t α????
??==?= ? ?????
孔 依下式计算塔板上开孔区的开孔率?，即： 02
0A 0.907%7.5%(/)A t d α?=
==（在5~15%范围内） 精馏段每层板上的开孔面积o A 为
20.0750.9150.0686o A A m α?=?=?=
气孔通过筛孔的气速0 1.0415.16/0.6086
s o V u m s A =
== 提馏段每层板上的开孔面积'o A 为
''20.1010.3040.0307o A A m α?=?=?=
气孔通过筛孔的气速''
0'0.627
20.42/0.0307
s o V u m s A ===
（五）塔有效高度
精馏段m Z =
?精（12-1）0.4=4.4； 提馏段有效高度m Z =
?提（6-1）0.4=2.0； 在进料板上方开一人孔，其高为0.8m ，一般每6~8层塔板设一
人孔（安装、检修用），需经常清洗时每隔3~4层块塔板处设一人孔。设人孔处的板间距等于或大于600m 。根据此塔人孔设3个。故：精馏塔有效高度
30.88.0 2.0 2.412.4Z Z Z m =++?=++=精提
七．筛板的流体力学验算
(一) 气体通过筛板压降相当的液柱高度p h 1、根据 p c l h h h h σ=++
干板压降相当的液柱高度c h
2、根据0/5/4 1.25d δ==，查干筛孔的流量系数图00.89c =
①精馏段由下式得c h =2
2
0015.16 3.780.0510.0510.03010.891394.3v l u m C ρρ????????
== ? ? ? ?????????
②提馏段由下式得
2
2
0015.16 5.140.0510.0510.04830.891574.8v c l u h m C ρρ????????
'=== ? ? ? ?????????
3、①精馏段气流穿过板上液层压降相当的液柱高度l h
1.04
0.20/1.3270.1062
s t f v u m s A A α=
==--
0.389F u α===
由图充气系数0ε与a F 的关联图查取板上液层充气系数0ε为0.57
则l h =0εL h =0ε()0.570.070.0399w ow h h m +=?=
②提馏段气流穿过板上液层压降相当的液柱高度l h '
0.956
0.783/1.3270.1062
s t f v u m s A A α'=
==--
1.775a F u α'===
由图充气系数0ε与a F 的关联图查取板上液层充气系数0ε为0.58
则l h '=0εL h =0ε()0.580.070.0406w ow h h m +=?=
3、①精馏段克服液体表面张力压降相当的液柱高度h σ
由 h σ=3
04426.06100.001521384.39.810.005
L m gd σρ-??==??
②提馏段克服液体表面张力压降相当的液柱高度h σ'
由 h σ'=3
04422.0910
0.001441574.89.810.005
L m gd σρ-??==??
故①精馏段 p h =0.0301+0.0399+0.00152=0.07152m
单板压降 p L P h g ρ?==0.071521394.39.819710.971( 1.0)pa kpa kpa ??==<（设计允许
值）
故②提馏段 0.00483+0.0406+0.00144=0.0903m p h '=
单板压降 p L P h g ρ'?==0.09031574.89.819890.989( 1.0)pa kpa kpa ??==<（设计允许
值）
（二）①精馏段雾沫夹带量v e 的验算
由式v e = 3.2
6
5.710T
f u H h α
σ-??
? ? ?-??
= 3.2
635.7100.226.06100.4 2.50.07--??? ??-???
=41.510-?kg 液/kg 气<0.1kg 液/kg 气
故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带 ②提馏段雾沫夹带量v e 的验算
由式v e = 3.2
65.710T
f u H h α
σ-??
? ? ?-??
= 3.2
635.7100.78322.09100.4 2.50.07--??? ??-???
=0.0239kg 液/kg 气<0.1kg 液/kg 气 故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带
（三）①精馏段漏液的验算
4.4ow u C =
= 4.4x =8.6 /m s
筛板的稳定性系数 015.16 1.76( 1.5)8.9
ow
u k u ===> 故在设计负荷下不会产生过量漏液
②提馏段漏液的验算
4.4ow u C =
4.4=? =8.6 /m s
筛板的稳定性系数 015.16 1.92( 1.5)7.89
ow
u k u ===>
故在设计负荷下不会产生过量漏液
（四）①精馏段液泛验算
为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度()d T w H H h ≤Φ+ 由d p L d H h h h =++计算 d H
2
2
030.00230.1530.1530.910.0251.56100.00156S d w L h l h m
-????== ? ??????
?=
d H =0.082+0.06+0.00098=0.143m
取Φ=0.5，则()T w H h Φ+=0.5（0.4+0.057）=0.229m 故d H ()T w H h ≤Φ+，在设计负荷下不会发生液泛
②提馏段液泛验算
为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度()d T w H H h ≤Φ+ 由d p L d H h h h =++计算 d H
2
2
030.002770.1530.1530.910.03041.534100.00153S d w L h l h m
-????
== ? ??????
?=
=0.0903+0.07+0.00153=0.162m d H =
取Φ=0.5，则()=0.5(0.4+0.0554)=0.2272m T w H h Φ+? 故d H ()T w H h ≤Φ+，在设计负荷下不会发生液泛 八．塔板负荷性能图 ①提馏段
(一) 雾沫夹带线（1）
v e 3.2
65.710T
f u x H h ασ-??= ? ?-?? 式中0.8191.3270.1062
s s
s T f v v u v A A α===-- （a ）
f h =()2/3
336002.5 2.5 2.8410s
w ow w w L h h h E l -??????+=+? ???????
近似取E ≈1.0，w h =0.057m ，w l =0.91m
故f h =2/3
336002.50.057 2.84100.91S L x -????+?? ???????
=0.1425+1.7762/3S L （b ） 取雾沫夹带极限值v e 为0.1Kg 液/Kg 气，已知σ=20.06/mN m ，
T H =0.4m ，并将（a ），（b ）式代入 3.2
65.710v T f u e H h ασ-??
?= ? ?-??
得 3.2
6
32/30.8195.7101.026.06100.40.1425 1.776s S v L --?
??= ??--??
整理得 s v =2/32.13214.70S L - （1）
此为雾沫夹带线的关系式，在操作控制范围内去几个Ls,计算出相应的Vs 值。列于表４中 表 ４
（二）液泛线
令()d T w H H h ?=+ d p L d H h h h =++ p c L h h h h σ=++ L w ow h h h =+
联立得 ()T w p w ow d H h h h h h Φ+=+++ 近似的取E=1.0, 0.91w l =
32/3
32/3
36002.8410()36002.8410(
)0.91
s ow w
s l h l l --=?=?
整理得2/30.7104ow s h l = (c)
22000022
0.51()()0.51()()3.78
0.51(
)()
0.890.06861394.30.0371v s v c l l
s s u V h C C A V V ρρρρ===?=
取00.6ε=,近似的有
2/302/3
()0.6(0.0570.7104)0.30420.426c w ow s s h h h L L ε=+=?+=+
0.00152h σ=
故: 22/30.30710.30420.4260.00152p s s h V L =+++ (d)
由式2200.153(
)0.153()0.910.025
s s
d w L L h l h ==-? 2296.6s L = (e)
将0.4,0.057,0.5T H m hw ==Φ=,及(c),(d),(e)代入得
22/32/3
2
0.5(0.40.057)0.03570.03710.4260.0570.7104296.6s s s
s
V L L L +=+++++
整理得:
22/32
3.660.7104779
4.6s s S V L L =--
此为液泛线的关系式，在操作控制范围内去几个Ls,计算出相应的Vs 值。列于表５中 表 ５
（三）液相负荷上限线
以5s θ=作为液体在降液管中停留时间的下限5f T s
A H L θ==
则 .max 0.40.1062
0.0084965
5
f T s A H L ?=
=
=3/m s 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限 (四)漏液线（气相负荷下限线） 由,min o u
=4.4o C ,min o u =
,min s o
V A
L h =w h -ow h ow h =2
3
2.841000h w L E l ??
???
200.686A m =得
,min
4.40.686s V =? 整理得:,min s V =此为液相负荷上限线的关系式，在操作控制范围内去几个Ls,计算出相应的Vs 值。列于表６
表 ６
S V .max
S V 3310/S L m s
-?图3 精馏段负荷性能图
(五)液相负荷下限线
对于平直堰，取堰上液层告诉ow h =0.006m ，化为最小液体负荷标准, 取E ≈1.0。由
ow h =2/3
36002.840.0061000s w L E l ??= ?
??即:0.006=2/3
,min 36002.840.00610000.91s L ??
= ?
??
则43,min 7.7610s L m -=?
据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线
可知设计供板上限有雾沫夹带线控制，下限由漏夜线控制 精馏段操作弹性=,max ,min
1.243
2.3720.524
s s V V =
= ②提馏段
(一) 雾沫夹带线（1）
v e 3.2
65.710T
f u x H h α
σ-??
= ? ?-??
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 日期：2011年01月06日
目录 一、题目及总体分析 (1) 二、选择电动机 (2) 三、传动零件的计算 (7) 1）带传动的设计计算 (7) 2）减速箱的设计计算 (10) Ⅰ.高速齿轮的设计计算 (10) Ⅱ.低速齿轮的设计计算 (14) 四、轴、键、轴承的设计计算 (20) Ⅰ．输入轴及其轴承装置、键的设计 (20) Ⅱ．中间轴及其轴承装置、键的设计 (25) Ⅲ．输出轴及其轴承装置、键的设计 (29) 键连接的校核计算 (33) 轴承的校核计算 (35) 五、润滑与密封 (37) 六、箱体结构尺寸 (38) 七、设计总结 (39) 八、参考文献 (39)
一、题目及总体分析 题目：带式输送机传动装置 设计参数： 设计要求： 1).输送机运转方向不变，工作载荷稳定。 2).输送带鼓轮的传动效率取为0.97。 3).工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。设计内容： 1.装配图1张； 2.零件图3张； 3.设计说明书1份。 说明： 1.带式输送机提升物料：谷物、型砂、碎矿石、煤炭等； 2.输送机运转方向不变，工作载荷稳定； 3.输送带鼓轮的传动效率取为0.97； 4.工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。
装置分布如图： 1. 选择电动机类型和结构形式 按工作条件和要求选用一般用途的Y 系列三相异步电动机，卧式封闭。 2. 选择电动机的容量 电动机所需的工作效率为： d w d P P η= d P -电动机功率;w P -工作机所需功率; 工作机所需要功率为： w Fv P 1000 ＝ 传动装置的总效率为： 42d 1234ηηηηηη＝ 按表2-3确定各部分效率： V 带传动效率97.01=η， 滚动轴承传动效率20.97η＝， 三 相电压 380V
课程设计报告书丙酮水连续精馏浮阀塔的设计学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 指导教师江燕斌 课程编号 课程学分 起始日期
目录 \ "" \ \ \
第部分设计任务书 设计题目：丙酮水连续精馏浮阀塔的设计 设计条件 在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮水混合物。生产能力和产品的质量要求如下： 任务要求(工艺参数)： .塔顶产品(丙酮)：, (质量分率) .塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率) .原料中丙酮含量：质量分率(*) .原料处理量：根据、、返算进料、、、 .精馏方式：直接蒸汽加热 操作条件： ①常压精馏 ②进料热状态q=1 ③回流比R=3R min ④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强 冷却水进口温度℃、出口温度℃，热损失以计 ⑤单板压降≯ 设计任务 .确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。 .计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置 .塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。 .作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。 .塔的附属设备选型,计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、塔底蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型，各接管尺寸的确定。
第部分设计方案及工艺流程图 设计方案 本设计任务为分离丙酮水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点°），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。 工艺流程图
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：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﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（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。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 《化工设备设计基础》 课程设计计算说明书 学生姓名：学号： 所在学院： 专业： 设计题目： 指导教师： 2011年月日 目录 一.设计任务书 (2) 二.设计参数与结构简图 (4) 三.设备的总体设计及结构设计 (5) 四.强度计算 (7) 五.设计小结 (13) 六.参考文献 (14) 一、设计任务书 1、设计题目 根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。 设计题目： 各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。 例：精馏塔（DN1800）设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计 （1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)； （2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)； （3）根据介质的不同，拟定管口方位； （4）结构设计，确定材料。 2.2设备的机械强度设计计算 （1）确定塔体、封头的强度计算。 （2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。 （3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。 （4）裙式支座的设计验算。 （5）水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图 （1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 （2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料： [1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003. [2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]． [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]． [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002. [5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]． 4、文献查阅要求 汽车设计课程设计计算说明书题目：轻型客车四档中间轴式变速器设计院别：xxxxxx 专业：xxxxx 班级：xxxxxxxx 姓名：xxxxxxxxxxx 学号：xxxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxxxxxxx 二零一五年一月十九日 一、变速器的功用与组成 ----------------------------------------------------------------- - 4 - 1.变速器的组成------------------------------------------------------------------------ - 4 - 二、变速器的设计要求与任务 ----------------------------------------------------------- - 5 - 1.变速器的设计要求 ----------------------------------------------------------------- - 5 - 2.变速器的设计任务 ----------------------------------------------------------------- - 5 - 三、变速器齿轮的设计 -------------------------------------------------------------------- - 6 - 1.确定一挡传动比 -------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.各挡传动比的确定 ----------------------------------------------------------------- - 7 - 3.确定中心距--------------------------------------------------------------------------- - 8 - 4.初选齿轮参数------------------------------------------------------------------------ - 9 - 5.各挡齿数分配----------------------------------------------------------------------- - 11 - 四、变速器的设计计算 ------------------------------------------------------------------- - 16 - 1.轮齿强度的计算 ------------------------------------------------------------------- - 16 - 2中间轴的强度校核 ------------------------------------------------------------------- 20- 五、结论-------------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------- - 28 - 摘要 现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。变速器在发动机和汽车之间主要起着匹配作用，通过改变变速器的传动比，可以使发动机在最有利的工况范围内工作。 本次设计的是轻型客车变速器设计。它的布置方案采用四档中间轴式、同步器换挡，并对倒挡齿轮和拨叉进行合理布置，前进挡采用圆柱斜齿轮、倒档采用圆柱直齿轮。两轴式布置形式缩短了变速器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构更加紧凑。 首先利用已知参数确定变速器各挡传动比、中心矩，然后确定齿轮的模数、压力角、齿宽等参数。由中心矩确定箱体的长度、高度和中间轴及二轴的轴径，然后对中间轴和各挡齿轮进行校核，验证各部件选取的可靠性。最后绘制装配图及零件图。 第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下： 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。 在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％ -35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液 课程编号 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 院系: 班级 姓名: 学号: 学分: 任课老师: 课程成绩: 2013年8月11日目录 一、设计任务书 (3) 二、概述 (5) 三、设计条件及要紧物性参数 (11) 四、工艺设计计算 (13) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (19) 六、塔板设计工艺设计 (21) 七、塔板的校核 (22) 八、塔板负荷性能 曲 (28) 九、辅助设备选型 (35) 十、设计结果汇总表 (42) 十一、对设计过程的评述和相关问题的讨论 (43) 十二、要紧符号讲明 (44) 一、设计任务书 1、设计题目 分离醋酸——水混合物常压精馏（筛板）塔的工艺 2、设计条件 1)生产能力：年产量D=3万吨(每年生产日按330天计算)； 2)原料：含醋酸30%（摩尔分数）的粗馏冷凝液，以醋酸——水二元体系； 3)采纳直接蒸汽加热； 4)采纳泡点进料； 5)塔顶馏出液中醋酸含量大于等于99.9%； 6)塔釜残出液中醋酸含量小于等于2%； 7)其他参数（除给出外）可自选； 8)醋酸——水的相对挥发度为α=1.65，醋酸密度为1.049，水的密度为0.998，混合液的表面张力=20mN/m； 3、设计讲明书的内容 1)目录； 2)设计题目及原始数据(任务书)； 3)简述醋酸—水精馏过程的生产方法以及特点； 4)论述精馏塔总体结构的选择和材料的选择； 5)精馏过程的有关计算（物料衡算，理论塔板数，回流比，塔高，塔径，塔板设计管径等）； 6)设计结果概要（要紧设备尺寸，衡算结果等）； 7)主体设备设计计算及讲明； 8)附属设备的选择； 9)参考文献； 10)后记及其他 4、设计图要求 1)绘制要紧装置图，设备技术要求，要紧参数，大小尺寸，部件明细表，标题栏； 2)绘制设备流程图一张； 3)用坐标纸绘制醋酸——水溶液y—x图一张，同时用图解法求理论塔板数； 4)用坐标纸绘制温度与气液相含量的关系图； CAD/CAM课程设计任务书 一、设计题目：中间轴零件的CAD/CAM设计 二、设计目的 CAD/CAM课程设计是开设《机械CAD/CAM》课程之后进行的一个实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的： 1.掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。 2.掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。 3.通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的基础技能。 三、设计任务 本课程设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务： 1、熟悉并掌握大型机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块、 制造模块及仿真模块的功能及建模原理。 2、进行零件的参数化功能定义、三维实体零件的特征造型、着色渲染、生成不同视 图，最终完成零件的造型设计。 3、进行机床选择、刀具选择及加工参数设置，生成零件数控加工的相关文件。如刀 位数据文件、刀具清单和数控加工代码等。并对零件进行加工仿真以检查设计结果是否正确合理。 4、编写课程设计说明书。 四、设计要求 1、要求设计过程在计算机上完成。 2、设计说明书用计算机打印（A4纸，1万字左右）。 正文：宋体五号，单倍行距； 页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“CAD/CAM课程设计说明书”字 样；页脚：右下脚页码。 3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、 设计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容） 4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。 1 精馏塔设计 目录 § 1 设计任务书 (1) § 1.1 设计条件 (1) § 2 概述 (1) § 2.1 塔型选择 (1) § 2.2 精馏塔操作条件的选择 (3) § 2.3 再沸器选择 (4) § 2.4 工艺流程 (4) § 2.5 处理能力及产品质量 (4) § 3 工艺设计 (5) § 3.1 系统物料衡算热量衡算 (5) § 3.2 单元设备计算 (9) § 4 管路设计及泵的选择 (28) § 4.1 进料管线管径 (28) § 4.2 原料泵P－101的选择 (31) § 5 辅助设备的设计和选型 (32) § 5.1 贮罐………………………………………………………………………………… 32 § 5.2 换热设备…………………………………………………………………………… 34 § 6 控制方案…………………………………………………………………………………… 34 附录1~………………………………………………………………………………………… 35 参考文献………………………………………………………………………………………… 37 后 记 (38) §1 设计任务书 §1.1 设计条件 工艺条件：饱和液体进料，进料量丙烯含量x f =65%（摩尔百分数） 塔顶丙烯含量D x =98%，釜液丙烯含量w x ≤2%，总板效率为0.6。 操作条件：建议塔顶压力1.62MPa （表压） 安装地点：大连 §2 概述 蒸馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛的应用。其中，简单蒸馏与平衡蒸馏只能将混合物进行初步的分离。为了获得较高纯度的产品，应 化工原理课程设计–––––板式精馏塔的设计 摘要 (4) Abstract…………………………………………………………………………………………….引言 第一章设计条件与任务 (8) 第二章设计方案的确定 (10) 第三章精馏塔的工艺计算 (12) 3.1 实际回流比 (12) 3.2 全塔物料衡算 (12) 3.3 塔板数的计算 (12) 3.3.1 理论塔板数 (12) 3.3.2 实际塔板数 (13) 3.4 精馏塔物性参数的计算 (12) 3.4.1 操作压力计算 (12) 3.4.2 操作温度计算 (13) 3.4.3 平均摩尔质量计算 (12) 3.4.4 平均密度计算 (13) 3.4.5 液体表面张力计算 (12) 3.4.6 液体表面黏度计算 (13) 3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (12) 3.5.1塔径计算 (12) 3.5.2 精馏塔有效高度的计算 (13) 第四章塔板工艺尺寸的计算 (14) 4.1精馏段塔板工艺尺寸的设计 (15) 4.1.1溢流装置的设计 (15) 4.1.2塔板设计 (15) 4.2提馏段塔板工艺尺寸的设计 (15) 4.2.1溢流装置的设计 (15) 4.2.2塔板设计 (15) 4.3塔板的流体力学性能验算 (15) 4.3.1精馏段塔板的流体力学性能验算 (15) 4.3.2提馏段塔板的流体力学性能验算 (15) 4.4塔板的负荷性能图 (15) 4.4.1精馏段塔板的负荷性能图 (15) 4.4.2提馏段塔板的负荷性能图 (15) 第五章设计结果汇总 (17) 5.1 设计小结与体会 (17) 5.2 参考文献 (18) 第六节精馏装置的附属设备 (20) 6.1 回流冷凝器 (20) 6.2 管壳式换热器的设计与选型 (21) 6.2.1流体流动阻力（压强降）的计算 (21) 6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (22) 6.3 再沸器 (23) 6.4接管直径 (24) 6.4加热蒸气鼓泡管 (25) 6.5离心泵的选择 (25) 附录 工艺流程图 塔设备设计说明书精选 文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8- 《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 035 036 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录 前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 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 《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录 前言............................................................... 错误！未定义书签。 摘要 (2) 关键字 (2) 第二章设计参数及要求 (2) 1.1符号说明 (2) 1.2.设计参数及要求 (3) 3 3 第二章材料选择 (4) 2.1概论 (4) 2.2塔体材料选择 (4) 2.3 裙座材料的选择 (4) 第三章塔体的结构设计及计算 (5) 3.1 按计算压力计算塔体和封头厚度 (5) 3.2 塔设备质量载荷计算 (5) 3.3 风载荷和风弯矩 (6) 3.4 地震弯矩计算 (7) 3.5 各种载荷引起的轴向应力 (7) 3.6 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (8) 3.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核 (9) 3.7.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (9) 9 3.8塔设备结构上的设计 (10) 10 10 板式塔的总体结构 (11) 小结 (11) 附录 (11) 附录一有关部件的质量 (11) 附录二矩形力矩计算表 (12) 附录三螺纹小径与公称直径对照表 (12) 参考文献 (12) 前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 1.1符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm； 机械设计课程设计计算 说明书 题目: 二级齿轮减速器设计 学院： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 年月日 目录 一、设计任务书……………………………………………………………………………… 1.1 机械课程设计的目的………………………………………………………………… 1.2 设计题目……………………………………………………………………………… 1.3 设计要求……………………………………………………………………………… 1.4 原始数据……………………………………………………………………………… 1.5 设计内容……………………………………………………………………………… 二、传动装置的总体设计…………………………………………………………………… 2.1 传动方案……………………………………………………………………………… 2.2 电动机选择类型、功率与转速……………………………………………………… 2.3 确定传动装置总传动比及其分配………………………………………………… 2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩……………………………………… 三、传动零件的设计计算…………………………………………………………………… 3.1 V带传动设计…………………………………………………………………………… 3.1.1计算功率…………………………………………………………………………… 3.1.2带型选择…………………………………………………………………………… 3.1.3带轮设计…………………………………………………………………………… 3.1.4验算带速…………………………………………………………………………… 3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度……………………………………………… 3.1.6包角及其验算……………………………………………………………………… 3.1.7带根数……………………………………………………………………………… 3.1.8预紧力计算………………………………………………………………………… 3.1.9压轴力计算………………………………………………………………………… 3.1.10带轮的结构………………………………………………………………………… 3.2齿轮传动设计…………………………………………………………………………… 3.2.1高速级齿轮副设计………………………………………………………………… 3.2.2低速级齿轮副设计………………………………………………………………… 四、轴的设计………………………………………………………………………………… 4.1高速轴设计……………………………………………………………………………… 4.1.1选择轴的材料……………………………………………………………………… 4.1.2初步估算轴的最小直径…………………………………………………………… 4.1.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸…………………………………………… 4.2中间轴设计……………………………………………………………………………… 4.2.1选择轴的材料……………………………………………………………………… 4.2.2初步估算轴的最小直径…………………………………………………………… 4.2.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸…………………………………………… 4.3低速轴设计……………………………………………………………………………… 4.3.1选择轴的材料……………………………………………………………………… 4.3.2初步估算轴的最小直径…………………………………………………………… 4.3.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸…………………………………………… 4.4校核轴的强度…………………………………………………………………………… 4.4.1按弯扭合成校核高速轴的强度…………………………………………………… 4.4.2按弯扭合成校核中间轴的强度…………………………………………………… 设计条件如下： 操作压力：105.325 Kpa（绝对压力） 进料热状况：泡点进料 回流比：自定 单板压降：≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa（表压） 全塔效率：E T=47% 建厂地址：武汉 [ 设计计算] （一）设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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。塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量：M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量：F=（3.61*10 3）/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算：160.21=D+W 甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y 图（附表） ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e（0.324 ，0.324）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交战坐标为（x q=0.324,y q=0.675） 故最小回流比为R min= （x D- y q）/（ y q - x q）=0.91 取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=（R+1）D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h 目录 板式精馏塔设计任务书 (3) 设计题目： (3) 二、设计任务及操作条件 (3) 三、设计内容： (3) 一．概述 (5) 1.1 精馏塔简介 (5) 1.2 苯-甲苯混合物简介 (5) 1.3 设计依据 (5) 1.4 技术来源 (6) 1.5 设计任务和要求 (6) 二．设计方案选择 (6) 2.1 塔形的选择 (6) 2.2 操作条件的选择 (6) 2．2.1 操作压力 (6) 2.2.2 进料状态 (6) 2.2.3 加热方式的选择 (7) 三．计算过程 (7) 3.1 相关工艺的计算 (7) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7) 3.1.2 物料衡算 (8) 3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8) 3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9) 3.1.5逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.6 全塔效率的估算 (11) 3.1.7 实际板数的求取 (13) 3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13) 3.2.1 精馏塔的物性计算 (13) 3.2.2 塔径的计算 (15) 3.2.3 精馏塔高度的计算 (17) 3.3 塔板结构尺寸的计算 (18) 3.3.1 溢流装置计算 (18) 3.3.2塔板布置 (19) 3.4 筛板的流体力学验算 (21) 3.4.1 塔板压降 (21) 3.4.2液面落差 (22) 3.4.3液沫夹带 (22) 3.4.4漏液 (22) 3.4.5 液泛 (23) 3.5 塔板负荷性能图 (23) 3.5.1漏夜线 (23) 3.5.2 液泛夹带线 (24) 3.5.3 液相负荷下限线 (25) 3.5.4 液相负荷上限线 (25) 3.5.5 液泛线 (26) 3.6 各接管尺寸的确定 (29) 3.6.1 进料管 (29) 3.6.2 釜残液出料管 (29) 3.6.3 回流液管 (30) 3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30) 四．符号说明 (30) 五．总结和设计评述 (31) 苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1 2 苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日 课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%(以上均为质量%)。 二、操作条件 1.塔顶压强4kPa(表压); 2.进料热状况,自选; 3.回流比,自选; 4.塔釜加热蒸汽压力506kPa; 5.单板压降不大于0.7kPa; 6.年工作日330天,每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明; 2.塔的工艺计算; 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算; 4.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日 2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制; 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg) 2.组分的液相密度ρ(kg/m 3) 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,℃。 3.组分的表面张力σ(mN/m) 3 2020年5月29日 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算: A B B A B A m x x σσσσσ+= (B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率) 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示: 38 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。 附参考答案:苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),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后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。 课程设计报告书题目：双级斜齿圆柱齿轮减速器设计 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 130175 课程学分 2.0 起始日期 封面纸推荐用210g/m2的绿色色书 编辑完后需将全文绿色说明文字删除，格式不变 课程设计报告格式说明： 1.文字通顺，语言流畅，无错别字，电子版或手写版，手写版不得 使用铅笔书写。 2.请按照目录要求撰写；一级标题为一、二、……序号排列，内容 层次序号为：1、1.1、1.1.1……。 3.对于电子版：一级标题格式：宋体，4号，加粗，两端对齐。 4.对于电子版：正文格式：宋体，小4号，不加粗，行距为固定值 20磅，段前、段后为0行；首行缩进2字符；左右缩进0字符。 5.对于电子版：页边距：上2cm，下2cm，左2.5cm、右2cm页码： 底部居中。 6.所有的图须有图号和图名，放在图的下方，居中对齐。如：图1 模 拟计费系统用例图。 7.所有的表格须有表号和表名，放在表的上方，居中对齐。如：表1 计费功能测试数据和预期结果。 8.所有公式编号，用括号括起来写在右边行末，其间不加虚线。 9.图纸要求： 图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写；必须按国家规定标准或工程要求绘制。 （参考文献范例） 参考文献 （参考文献标题为三号，宋体，加粗，居中，上下空一行） （正文为五号，宋体，行距为固定值20磅,重要资料必须注明具体出处，详细到页码；网上资料注明日期。） 1. 参考文献的著录采用顺序编码制，在引文处按论文中引用文献出现的先后以阿拉伯数字连续编码。参考文献的序号以方括号加注于被注文字的右上角，内容按序号顺序排列于文后。 2. 所引参考文献必须包含以下内容： *引用于著作的———作者姓名﹒书名﹒出版地：出版者，出版年﹒起止页码． 如：［1］周振甫. 周易译注［M］．北京：中华书局，1991. 25. ［2］Clark Kerr. The Uses of the University. Cambridge: Harvard University Press, 1995. 50. *引用于杂志的———作者姓名﹒文章名﹒刊名，年，卷（期）：起止页码． 如：［1］何龄修．读顾诚《南明史》［J］．中国史研究，1998,（3）：16~173． ［2］George Pascharopoulos. Returns to Education: A Further International Update and Implications. The Journal of Human Resources, 1985, 20（4）: 36~38. *引用论文集、学位论文、研究报告类推。 *引用论文集中的析出文章的―― 如：［1］瞿秋白．现代文明的问题与社会主义［A］．罗荣渠．从西化到现代化［C］．北京：北京大学出版社，1990. 121~133．［2］Michael Boyle-Baise. What Kind of Experience? Preparing化工设备课程设计计算书(板式塔)
轻型客车四档中间轴式变速器设计
设备选型-精馏塔设计说明书
化工原理课程设计板式精馏塔设计
中间轴CAD课程设计
精馏塔设计
化工原理课程设计-板式精馏塔的设计
塔设备设计说明书精选文档
化工原理课程设计说明书-板式精馏塔设计
塔设备设计说明书
机械设计课程设计计算说明书模版(二级齿轮)
甲醇精馏塔设计说明书
苯-甲苯板式精馏塔的课程设计
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书
2017机械设计课程设计计算说明书模版(带 二级齿轮)
相关主题
文本预览