化工原理课程填料塔设计

目录

设计任务书 ......................................................... - 5 -

一、设计题目 (5)

二、设计任务及操作条件 (5)

三、设计内容 (5)

第1章设计概述 ................................................... - 6 - 1.1 设计依据 . (6)

1.1.1 设计题目................................................. - 6 -

1.1.2 设计任务................................................. - 6 -

1.1.3 操作条件................................................. - 6 - 1.2 设计内容 . (6)

1.2.1 填料精馏塔设计说明书的编写............................... - 6 -

1.2.2 甲醇-水填料提馏塔设计说明书的编写........................ - 6 -

1.2.3 甲醇-水填料提馏塔工艺流程图的绘制........................ - 6 -

1.2.4 甲醇-水填料提馏塔主体设备图的绘制........................ - 6 - 第2章填料塔 ...................................................... - 7 - 2.1 概述 .. (7)

2.2 与物性有关的因素 (8)

2.3 与操作条件有关的因素 (8)

第3章工艺流程确定和说明 ........................................ - 9 - 3.1 加料方式 . (9)

3.2 进料状况 (9)

3.3 塔顶冷凝方式 (9)

3.4 加热方式 (9)

3.5 加热介质的选择 (9)

3.6 冷却剂的选择 (10)

3.8 填料的选择 (11)

第4章提馏塔设计计算 ............................................. - 11 - 4.1 物性参数 (11)

4.2 物料衡算 (12)

4.2.1. 原料塔顶、塔底产品的摩尔分数............................ - 12 -

4.2.2. 原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量：.................. - 13 -

4.2.3. 物料流量................................................ - 13 - 4.3 热量衡算 (14)

4.3.1 提馏塔温度.............................................. - 14 -

4.3.2 冷凝器的热负荷.......................................... - 14 - 4.4 理论板层数计算 (15)

4.4.1 操作线方程.............................................. - 15 -

4.4.2 相对挥发度.............................................. - 16 -

4.4.3 逐板法求理论板层数...................................... - 16 - 第5章设计参数的确定 ............................................ - 18 - 5.1 塔顶条件下的流量及物性参数 (18)

5.1.1 气相平均相对分子质量.................................... - 18 -

5.1.2 气相密度................................................ - 18 -

5.1.3 液相密度................................................ - 18 -

5.1.4 液相粘度................................................ - 18 -

5.1.5 液体表面张力............................................ - 18 - 5.2 塔底条件下的流量物性参数 .. (19)

5.2.1 气相平均相对分子质量.................................... - 19 -

5.2.2 气相密度：.............................................. - 19 -

5.2.3 液相密度................................................ - 19 -

5.2.4 液相粘度................................................ - 19 - 5.3 进料条件下的流量及物性参数 (20)

5.3.1 气相平均相对分子质量.................................... - 20 -

5.3.3 液相密度................................................ - 20 -

5.3.4 液相粘度................................................ - 20 - 5.4 提馏段流量及物性参数 (20)

5.4.1 气相平均相对分子质量：.................................. - 20 -

5.4.2 液相平均相对分子质量：.................................. - 20 -

5.4.3 气相密度................................................ - 21 -

5.4.4 液相密度................................................ - 21 -

5.4.5 液相粘度................................................ - 21 -

5.4.6 气相流量................................................ - 21 -

5.4.7 液相流量................................................ - 21 - 5.5 塔径设计计算 .. (21)

5.5.1 提馏段塔径计算.......................................... - 21 -

5.5.2 液体喷淋密度的验算...................................... - 22 - 5.6 填料层计算 . (23)

5.6.1 填料层高度.............................................. - 23 -

5.6.2 填料层压降.............................................. - 23 -

5.6.3 填料层的分段............................................ - 23 - 第6章附属设备及主要附件的选型计算 ............................. - 25 - 6.1 冷凝器 .. (25)

6.2 塔内管径的计算及选型 (25)

6.2.1 进料管.................................................. - 25 -

6.2.2 塔顶蒸汽接管............................................ - 25 -

6.2.3 塔釜出料接管............................................ - 26 - 6.3 填料支撑装置 .. (26)

6.4 填料压紧装置 (26)

6.5 液体分布装置 (26)

6.5.1 液体分布器的选型........................................ - 26 -

6.5.2 布液计算................................................ - 27 -

第7章主要设计参数汇总表 ......................................... - 28 - 总结 .............................................................. - 29 - 附录 .............................................................. - 30 - 参考文献 .......................................................... - 31 - 致谢 .............................................................. - 32 -

设计任务书一、设计题目

甲醇-水填料提馏塔设计

二、设计任务及操作条件

1.设计任务

生产能力（进料量）: 35000 吨/年

操作周期: 7200 小时/年

进料组成 : 25%（质量分率，下同）

塔顶产品组成: ≥40%

塔底产品组成: ≤0.5%

2.操作条件

操作压力：塔顶为常压

进料热状态：泡点进料

加热方式：直接蒸汽加热

3.填料的选择：金属板波纹150Y规整填料

4.厂址：合肥

三、设计内容

1.设计方案的选择及流程说明

2.生产条件确定和说明

3.塔体工艺尺寸设计

（1）塔径的确定

（2）填料层高度的确定

（3）填料层压降的计算

4.辅助设备选型与计算

5.设计结果汇总

6.工艺流程图及填料提馏塔主体设备图

7.设计评述

第1章设计概述

1.1设计依据

1.1.1设计题目

甲醇-水填料提馏塔设计

1.1.2设计任务

生产能力(进料量)：年处理甲醇-水混合液35000吨

1.1.3操作条件

操作周期：7200小时/年

进料组成：甲醇25%（质量分率，下同）

分离要求：塔顶甲醇含量不低于40%，塔底甲醇含量不高于0.5% 操作压力：塔顶为常压

进料热状况：泡点进料

加热方式：直接蒸汽加热

填料的选择：金属板波纹150Y规整填料

建厂地址：合肥

1.2设计内容

1.2.1填料精馏塔设计说明书的编写

其主要内容如下：

1、设计方案的选择及流程说明

2、生产条件确定和说明

3、塔体工艺尺寸设计

（1）塔径的确定

（2）填料层高度的确定

（3）填料层压降的确定

4、辅助设备选型与计算

5、设计结果汇总

1.2.2甲醇-水填料提馏塔设计说明书的编写

1.2.3甲醇-水填料提馏塔工艺流程图的绘制

1.2.4甲醇-水填料提馏塔主体设备图的绘制

第2章填料塔

2.1概述

填料塔是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备，主要由圆筒形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成，用于吸收、蒸馏和萃取，也可用于接触式换热、增湿、减湿和气液相反应过程。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。

填料塔的应用始于19世纪中叶，起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物，以增强气液两相间的传质。1914年德国人F.拉西首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料（现称拉西环）推动了填料塔的发展。此后，多种新填料相继出现，填料塔的性能不断得到改善，近30年来,填料塔的研究及其应用取得巨大进展,不仅开发了数十种新型高效填料，还较好地解决了设备放大问题。到60年代中期，直径数米乃至十几米的填料塔已不足为奇。现在，填充塔已与板式塔并驾齐驱，成为广泛应用的传质设备。填料塔自它发明以来已广泛地应用于化工生产的各个领域。

近二十年, 规整填料塔对板式塔、散装填料以及其它多种塔设备产生了巨大的冲击, 在国内外引起众多研究者的极大兴趣。它因其高通量, 低压降, 操作稳定而广泛地用于气一液,液一液接触的塔设备中, 如蒸馏、吸收、萃取等诸多领域。特别是在气液接触中, 已越来越多地被采用, 如已有设备通过利用规整填料来更换塔内构件, 从而达到提高塔负荷的目的。规整填料种类较多, 有板波纹填料、格栅填料、丝网填料等, 材质有金属、塑料、陶瓷等。即使同样的种类亦有不同的规格, 它们的比表面、空隙率及几何尺寸存在差异, 这样在选择填料时, 应根据体系物性, 操作负荷, 压降要求, 同时兼顾材料性能等, 进行综合考虑, 保证既经济又能正常生产。

填料塔的优点有：

（1）压降非常小。气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的

1/5～1/6；

（2）热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；

（3）操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负荷调节范围大，适应性强。负荷调节范围可以在30%～110%，筛板塔的调节范围在70%～100%；

（4）液体滞留量少，启动和负荷调节速度快；

（5）可节约能源。由于阻力小，空气进塔压力可降低0.07MPa左右，因而使空气压缩能耗减少6.5%左右；

（6）塔径可以减小。

塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，

新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。

填料塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。

本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。

2.2与物性有关的因素

（1）易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。

（2）对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。

2.3与操作条件有关的因素

（1）传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。

（2）难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。

（3）若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。

（4）要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。

第3章工艺流程确定和说明

3.1加料方式

加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可以节省一笔动力费用。但由于多了高位槽，建设费用增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单、安装方便；如采自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。本次实验采用高位槽加料。

3.2进料状况

进料状况一般有冷液进料、泡点进料。对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，节省加热费用。但冷液进料受环境影响较大，对于合肥地区来说，存在较大温差，且增加塔底蒸汽上升量，增大建设费用。采用泡点进料，不仅对稳定塔操作较为方便，且不受季节温度影响。综合考虑，设计采用泡点进料。泡点进料时，基于恒摩尔流假定精馏段和提馏段塔径基本相等，制造上较为方便。

3.3塔顶冷凝方式

塔顶冷凝采用全凝器，用水冷凝。甲醇和水不反应。且容易冷凝，故使用全凝器。塔顶出来的气体温度不高，冷凝后产品温度不高无需进一步冷却。此次分离也是想得到液体甲醇，选用全凝器符合要求。

3.4加热方式

加热方式分为直接蒸汽和间接蒸汽加热。直接蒸汽加热是用蒸汽直接由塔底进入塔内。由于重组分是水，故省略加热装置。但理论塔板数增加，费用增加。间接蒸汽加热是通过加热器使釜液部分汽化。上升蒸汽与回流下来的冷液进行传质，其优点是使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。

本次实验采用直接蒸汽加热。

3.5加热介质的选择

常用的加热介质有饱和水蒸气和烟道气。饱和水蒸气是一种应用最广的加热剂。由于饱和水蒸气冷凝时的传热膜系数很高，可以通过改变蒸汽的压力准确地控制加热温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100～1000℃，适用于高温加热。缺点是烟道气的比热容及传热膜系数很低，加热温度控制困难。本设计选用275kPa（温度为130℃）的饱和水蒸气作加热介质，水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不复杂。

3.6冷却剂的选择

常用的冷却剂是水和空气，应因地制宜加以选用。受当地气温限制，冷却水一般为10～25℃。本设计建厂地区为合肥。合肥市夏季最热月份日平均气温为30℃。故选用30℃的冷却水，选升温10℃，即冷却水的出口温度为40℃。

3.7流程图及说明

对于给定的低浓度甲醇水溶液，采用两塔流程回收甲醇，如图3-1所示。流程概述如下：

原料为含甲醇25%的水溶液，经预热器加热到泡点进入提馏塔；经提馏塔将原料中大量的水和杂质从塔底排出，塔顶得到浓度较高的甲醇蒸汽；甲醇蒸气直接引入精馏塔精馏，精馏塔顶可获得高纯度的甲醇。提馏塔塔底产品为甲醇含量极低的水，可直接排放。

提馏塔的目的是初步提纯甲醇并除去大量的水，这样在精馏塔中可减少处理量，相比单塔精馏，能耗更低，操作弹性也更大。本设计采用提馏塔的形式，原料从塔顶直接加入，不设回流装置。此外考虑到塔底浓度已经接近水，本设计采用直接蒸汽加热，省去了再沸器简化了附属设备。采用直接蒸汽的另一个好处是对蒸汽压要求更低，这是因为省去了间接加热的温度差。

综合前述考虑，本设计确定甲醇回收塔的工况如下：

将25℃下质量百分数为25%的甲醇水溶液预热到泡点；经提馏塔浓缩，塔顶产品甲醇回收率不小于98%，塔顶产品浓度和流量将通过优选确定，提馏塔用直接蒸汽加热。

3.8填料的选择

填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相相接触传质与传热的表面，与塔内件一起决定了填料塔的性质。

本设计选用规整填料，金属板波纹150Y型填料。

规整填料是一种在塔内按均匀图形排布、整齐堆砌的填料，规定了气液流路，改善了沟流和壁流现象，压降可以很小，同时还可以提供更大的比表面积，在同等溶剂中可以达到更高的传质、传热效果。与散装填料相比，规整填料结构均匀、规则、有对称性，当与散装填料有相同的比表面积时，填料空隙率更大，具有更大的通量，单位分离能力大。

150Y型波纹填料是最早研制并应用于工业生产的板波填料，它具有以下特点：（1）比表面积与通用散装填料相比，可提高近1倍，填料压降较低，通量和传质效率均有较大幅度提高。

（2）与各种通用板式塔相比，不仅传质面积大幅度提高，而且全塔压降及效率有很大改善。

（3）工业生产中气液质均可能带入“第三相”物质，导致散装填料及某些板式塔无法维持操作。鉴于150Y型填料整齐的几何结构，显示出良好的抗堵性能，因而能在某些散装填料塔不适宜的场合使用，扩大了填料塔的应用范围。

鉴于以上150Y型的特点，本设计采用Mellapok-150Y型填料，因本设计塔中压力很低。

第4章 提馏塔设计计算

4.1

物性参数

水的摩尔质量kg/kmol

18.02M B =

表4-1 水的物性参数

压强p×10-5

Pa

温度t ℃ 密度ρ kg/m 3 比热容c p ×10-3

J/kg·K 黏度μ×105 Pa·s 表面张力σ×103

N/m 1.01

0 999.9 4.212 178.78 75.61 10 999.7 4.191 130.53 74.14 20 998.2 4.183 100.42 72.67 30 995.7 4.174 80.12 71.20 40

992.2 4.174 65.32 69.63 50 988.1 4.174 54.93 67.67 60 983.2 4.178 46.98 66.20 70 977.8 4.167 40.60 64.33 80 971.8 4.195 35.50 62.57 90 965.3 4.208 31.48 60.71 100

958.4

4.220

28.24

58.84

甲醇的摩尔质量：kmol

/kg 04.32M

=A

表4-2 甲醇的物性参数

压强p×10-5

Pa

温度t ℃ 密度ρ kg/m 3 比热容c p ×10-3

J/kg·K 黏度μ×105 Pa·s 表面张σ×103

N/m 1.01

0 809 2.366 0.825 24.50 10 801 2.458 0.700 23.29 20 792 2.512 0.600 22.07 30

782 2.550 0.524 20.87 40 772 2.572 0.470 19.67 50 764 2.618 0.400 18.50 60 754 2.675 0.510 17.33 70 746 2.730 0.319 16.19 80 736 2.770 0.278 15.04 90

725

2.831

0.245

13.92

100

714

2.892

0.225

12.80

水蒸汽的物性参数：kmol /kg 02.18M =水蒸汽

表4-3 水蒸汽的物性参数

温度t/℃ 压强P ×10-5/Pa 密度ρ/(kg/m 3) 汽化潜γ/(kJ/kg)

100 101.33 0.5970 2258.4

表4-4 甲醇-水气液平衡数据

4.2 物料衡算

4.2.1. 原料塔顶、塔底产品的摩尔分数 已知：甲醇的摩尔质量：kg /kmol

32.04M

A

= 水的摩尔质量： .02kg/kmol

18M B

=

%

25=F

ω,%

40=D

ω,%

5.0=W

ω（质量百分比）

摩尔分数： 1579

.002

.1875

.004

.3225

.004.3225

.0=+=

F

x

2727

.002

.1860

.004

.3240

.004.3240

.0=+=

D x

平衡温度t/℃ 100 96.4 91.2 87.7 81.7 78.0 75.3 液相甲醇

x 0 0.02 0.06 0.10 0.20 0.30 0.40 气相甲醇

y 0

0.134

0.304

0.418

0.579

0.665

0.729

平衡温度t/℃ 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5 液相甲醇

x 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00 气相甲醇

y

0.779

0.825

0.870

0.915

0.958

0.979

1.00

002818

.002

.18995

.004

.32005

.004.32005

.0=+=

W x

4.2.2. 原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量：

kmol

kg M

F

23.0218.020.842104.321579.0=?+?= kmol

kg M

D

84.1218.020.727304.322727.0=?+?=

kmol

kg M

W

06.1818.020.99718204.32002818.0=?+?=

4.2.3. 物料流量

已知：（进料量） 35000 吨/年，操作周期 7200 小时/年，kmol

kg F /23.02M =

进料摩尔流量：h

kmol h kmol q nF

/29.240/23

.20720010

5.37

=??=

由于加热方式是直接蒸汽加热，泡点进料，根据恒摩尔流假定，则有

nW

nF nL q q q ==' ; 0

'

nV nV

nD q q q ==

总物料衡算：

nW

nD nV

nF q q q q +=+0

易挥发组分衡算：W nW D nD F nF x q x q x q +=

1579

.0=F x ,2727.0=D x ,002818.0=W x

代入数据 29

.240002818.02727.01579.029.240?+=?nD q

解得:h kmol q nD

/65.136=

故各部分质量流量：h

kg q mF

/15.493323.2029.240=?=

h kg q mD /44.298484.2165.136=?= h

kg q mW /64.433906.1829.240=?=

物料衡算结果汇总如下

表4-5 物料衡算结果表

参数 单位 进料F q 塔顶D q 塔釜W q 物料流量

kg/h

4933.15 2984.44 4339.64 kmol/h

240.29

136.65

240.29

百分组成

质量分数

25%

40%

0.5%

摩尔分数

0.1579

0.2727

0.002818

4.3 热量衡算

4.3.1 提馏塔温度

(1)

塔顶温度D t

7

.810.787.8120

.030.020.02727.0--=

--D t 解得：℃ =01.79LD

t

(2)

塔釜温度W t

1004.96100t 0

02.00

002818

.0W --=

-- 解得：49

.99=W

t ℃

(3)

塔进料温度F t

7

.877.817.8710

.020.010.01579.0--=

--F t 解得：23.84=F t ℃

4.3.2 冷凝器的热负荷 冷凝器的热负荷 )LD VD nD C

I I q Q -=（

式中: VD I —塔顶上升蒸汽的焓； LD I —塔顶馏出液的焓。

水

甲醇（V D V D LD VD H x H x I I ?-+?=-)1

式中：甲V H ?—甲醇的蒸发潜热； 水V H ?—水的蒸发潜热。 蒸发潜热与温度的关系：38

.012

12

11???

?

?

?--?=?r r V T

T H H ，其中r T —对比温度。

表4-6 沸点下蒸发潜热列表[3]

组分 沸点t /°C

蒸发潜热 ?Hr / (kJ/ kmol)

Tc / K 甲醇 64.7

35286.731 512.6 水

100

40724.152

647.3

92.17℃时，对甲醇：713

.06

.51217

.9215.27322

=+=

=

C

r T T T

659

.06

.5127

.6415.27311=+==

C

r T T T

蒸发潜热 kmol

kJ H

/45.33136659.01713.01731.3528638

.0=?

?

?

??--?=?甲醇

对水，同理得：564

.02=r T ，576

.01

=r T

蒸发潜热 kmol

kJ H /19.41194576.01564.01152.4072438

.0=?

?

?

??--?=?水

对全凝器作热量衡算（忽略热量损失）

)LD VD nD C I I q Q -=（

选择泡点回流，因为塔顶甲醇含量很高，与露点相接近 所以 水

甲（V D V D LD VD

H x H x I I ?-+?=-)1

代入数据得

kmol

kJ I I LD VD /65.3897319.41194)2727.01(45.331362727.0=?-+?=-

故 h kJ h kJ Q C /27.5325749/65.3897365.136=?= 冷却介质消耗量

h

kg t t C Q W PC C

C /93.532574)

3040(127

.5325749

)

(12=-?=

-=

4.4 理论板层数计算

4.4.1 操作线方程

根据表4-4气液相平衡数据表绘出x -y 平衡图

对于泡点进料1=R

，则

h kmol q q nF nL /29.240== h

kmol q q nD nV /65.136==

004955

.0758.1002818

.065

.13629.24065

.13629.2401-=?-

=

-=+m m W nV

nW m nV

nL m x x x q q x q q y

4.4.2 相对挥发度 由A

A A A x y x y )1()1(--=

α

，再根据上表4-4可得下表：

表4-6 水-甲醇体系相对挥发度与温度的对应值

温度/℃ 相对挥发度 96.4 7.582 93.5 7.332 92.1 7.090 91.2 6.843 89.3 6.610 87.7 6.464 84.4 6.066 81.7 5.501 80.1

5.209

从而得： 476

.69

9321=?=

ααααα

4.4.3 逐板法求理论板层数

n

n n

n

n x x x x y 476.51476.6)1(1+=

-+=

αα

令 2727

.01

==D x y

05473

.0)

2727.01(476.62727.02727

.0)

1(111

1=-?+=

-+=

y y y x α

09126

.0004955

.005473.0758.12=-?=y

重复算下去直至002818

.0=

x x ，可得如下数据：

表4-7 理论板计算表

板号 y x 1

0.2727

0.05473

2 0.09126 0.01527

3 0.02189 0.003444

4 0.0011 0.00017 从上表可知理论板层数为：4

N

T

第5章 设计参数的确定

5.1

塔顶条件下的流量及物性参数

2727.0=D x ，40.0=D ω，h kmol q nD /65.136= ,kmol kg M

D

/84.21=

h

kg q mD /44.2984=,C

01.79?=D

t

查表4-4汽液平衡数据得如下 0.2 0.2727 0.3 0.579 D y

0.665

由内差法得642

.0=D

y

5.1.1 气相平均相对分子质量

kmol

kg y y M M

D D VD

/021.27)642.01(02.18642.004.32)-1M =-?+?=+=（水甲醇

5.1.2 气相密度

3

0/936.0101

.7915.27315.2734

.22021.274

.22m

kg P P T

T M

VD

VD =?+?

=

?

?

=

ρ

5.1.3 液相密度

01

.79=D t ℃,查表4-1、表4-2，由内插法得：

3

3

/394.972,/99.736m

kg m kg ==水甲ρρ

394

.97260.099

.73640.01

+

=

+

=

水

水甲

甲醇ρωρωρLD

所以 3/231.862m kg LD =ρ 5.1.4 液相粘度

01

.79=LD t ℃，查表4-1、表4-2，由内插法得：

s

mPa s mPa ?=?=360.0,282.0水甲μμ

s

mPa x x D D LD ?=-?+?=-+=339.0)2727.01(36.02727.0282.0)1（水甲μμμ

5.1.5 液体表面张力

01

.79=D t ℃ ，查表4-1、表4-2，由内插法得： mN/m

15.51=甲醇

σ，

m

mN /74.62=水σ

m

mN x x D D LD

/36.40)1(=-+=水

甲醇σσσ

化工原理课程设计

《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；

化工原理课程设计

绪论 1.1换热器在工业中的应用 换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可或缺的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成就，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳式换热器和强化沸腾的表面多孔管、T型翅片管、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张情况。 换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。 随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加氢和乳化油加氢装置等建设量增加，所需的高温、高压换热器数量随之加大。螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器、蜜蜂盖板式换热器技术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然等场合，可满足承压高达35MPa，承温达700℃的使用要求。在这些场合，换热器占有的投资占50%以上。 1.2换热器的研究现状 20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展、私有化比例的加大，降低成本已成为企业追求的最终目标。因而节能设备的研究与开发备受瞩目。能源的日趋紧张、全球环境气温的不断升高、环境保护要求的提高和换热器及空冷式换热器及高温、高压换热器带来了日益广阔的应用前景。在地热、太阳能、核能、余热回收、风能的利用上，各国政府都加大了投入资金力度。 国内各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工

化工原理填料塔课程设计说明书

皖西学院化学与生命科学系 化工原理课程设计说明书 题目：设计一台填料塔用于吸收小合成氨厂精炼在生气中的氨专业：应用化工技术 班级：0702班 学生姓名：章文杰 学号： 指导教师：徐国梅 设计成绩： 完成日期： 2009年6月19日 目录 一、文献综述 (4) （一）、引言 (4) （二）、填料塔技术 (5) （三）、填料塔的流体力学性能 (8) （四）、填料的选择 (9) （五）、填料塔的内件 (10) （六）、工艺流程的现状和发展趋势 (11) 二、设计方案简介 (12) 三、工艺计算 (13) （一）、基础物性数据 (13) 1、液相物性的数据 (13) 2、气相物性数据 (13) 3、气液相平衡数据 (13) 4、物料衡算 (14) （二）、填料塔的工艺尺寸的计算 (15) 1、塔径的计算 (15) 2、填料层高度计算 (16) 3、填料层压降计算 (18) 4、液体分布器简要设计 (20) 四、辅助设备的计算及选型 (21) 五、设计一览表 (24) 六、心得体会 (26) 七、参考文献………………………………………………………… 八、主要符号说明……………………………………………………

九、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图） 文献综述 关键词：填料塔；聚丙烯；吸收 摘要: 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 （一）引言 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，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。 聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视. 近年来，国内外一些学者做了该方面的研究工作，研究结果表明，聚丙烯填料经表面处理后，润湿及传质性能得到了较大的提高。 聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 , 并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比 ,其高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。（二）填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等

化工原理课程设计最终版

青岛科技大学 化工课程设计 设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师： 学生姓名： 化工学院—化学工程与工艺专业135班 日期:

目录一设计任务书 二塔板的工艺设计 （一）设计方案的确定 （二）精馏塔设计模拟 （三）塔板工艺尺寸计算 1）塔径 2）溢流装置 3)塔板分布、浮阀数目与排列 （四）塔板的流体力学计算 1）气相通过浮阀塔板的压强降2）淹塔 3)雾沫夹带 （五）塔板负荷性能图 1）雾沫夹带线 2）液泛线 3）液相负荷上限 4）漏液线 5）液相负荷上限 （六）塔工艺数据汇总表格 三塔的附属设备的设计 （一）换热器的选择 1)预热器 2)再沸器的换热器 3)冷凝器的换热器 （二）泵的选择 四塔的内部工艺结构 （一）塔顶 （二）进口 ①塔顶回流进口 ②中段回流进口 （三）人孔 （四）塔底 ①塔底空间 ②塔底出口 五带控制点工艺流程图 六主体设备图 七附件 （一）带控制点工艺流程图 （二）主体设备图 八符号表 九讨论 十主要参考资料

一设计任务书 【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务 【设计依据】如表一 表一 【设计内容】 1）塔板的选择； 2）流程的选择与叙述； 3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计； 4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择； 5）带控制点工艺流程图及主体设备图。 二塔板的工艺设计 （一）设计方案的确定 本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙醇—正丙醇的T-x-y 相图，如图一：

图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图 由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是84.40o C （二）精馏塔设计模拟 1.初步模拟过程 运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：

化工原理课程设计心得

小结本次化工原理课程设计历时两周，是学习化工原理以来第一次独立的工业设计。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；理解计算机辅助设计过程，利用编程使计算效率提高。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和经济合理性。在短短的两周里，从开始的一头雾水，到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养，我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难，也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。我们从中也明白了学无止境的道理，在我们所查找到的很多参考书中，很多的知识是我们从来没有接触到的，我们对事物的了解还仅限于皮毛，所学的知识结构还很不完善，我们对设计对象的理解还仅限于书本上，对实际当中事物的方方面面包括经济成本方面上考虑的还很不够。在实际计算过程中，我还发现由于没有及时将所得结果总结，以致在后面的计算中不停地来回翻查数据，这会浪费了大量时间。由此，我在每章节后及时地列出数据表，方便自己计算也方便读者查找。在一些应用问题上，我直接套用了书上的公式或过程，并没有彻底了解各个公式的出处及用途，对于一些工业数据的选取，也只是根据范围自己选择的，并不一定符合现实应用。因此，一些计算数据有时并不是十分准确的，只是拥有一个正确的范围及趋势，而并没有更细地追究下去，因而可能存在一定的误差，影响后面具体设备的选型。如果有更充分的时间，我想可以进一步再完善一下的。通过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识，这对我们的继续学习是一个很好的指导方向，我们了解了工程设计的基本内容，掌握了化工设计的主要程序和方法，增强了分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风，加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。我还要感谢我的指导老师***老师对我们的教导与帮助，感谢同学们的相互支持。限于我们的水平设计中难免有不足和谬误之处，恳请老师批评参考文献[1]陈英男、刘玉兰.常用华工单元设备的设计[M].上海：华东理工大学出版社，2005、4[2]刘雪暖、汤景凝.化工原理课程设计[M].山东：石油大学出版社，2001、5 [3]贾绍义、柴诚敬.化工原理课程设计[M].天津：天津大学出版社，2002、8 [4]路秀林、王者相.塔设备[M].北京：化学工业出版社，2004、1 [5]王明辉.化工单元过程课程设计[M].北京：化学工业出版社，2002、6 [6]夏清、陈常贵.化工原理（上册）[M].天津：天津大学出版社，2005、1 [7]夏清、陈常贵.化工原理（下册）[M].天津：天津大学出版社，2005、1 [8]《化学工程手册》编辑委员会.化学工程手册—气液传质设备[M]。北京：化学工业出版社，1989、7 [9]刘光启、马连湘.化学化工物性参数手册[M].北京：化学工业出版社，2002 [10]贺匡国.化工容器及设备简明设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002 通过这次课程设计使我充分理解到化工原理课程的重要性和实用性，更特别是对精馏原理及其操作各方面的了解和设计，对实际单元操作设计中所涉及的个方面要注意问题都有所了解。通过这次对精馏塔的设计，不仅让我将所学的知识应用到实际中，而且对知识也是一种巩固和提升充实。在老师和同学的帮助下，及时的按要求完成了设计任务，通过这次课程设计，使我获得了很多重要的知识，同时也提高了自己的实际动手和知识的灵活运用能力。

化工原理课程设计(规整填料塔)

填料精馏塔设计任务书 一、设计题目：填料塔设计 二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计 三、设计条件： 1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨； 2、产品苯含量不低于96%； 3、残液中苯含量不高于1%； 4、操作条件： 填料塔的塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：自选 回流比：自选 加热蒸汽压力：101.33kPa（表压） 5、设备型式：规整填料塔 6、设备工作日：300天/年，24h连续运行 四、设计内容和要求 序号设计内容要求 1 工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等 2 结构设计塔高、塔径、分布器、接口管的尺寸等 3 流体力学验算塔板负荷性能图 4 冷凝器的传热面积和冷却介质的 用量计算 5 再沸器的传热面积和加热介质的 用量计算 6 计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图 7 编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等

目录 第1章流程的确定和说明 (3) 1.1加料方式 (3) 1.2进料状态 (3) 1.3冷凝方式 (3) 1.4回流方式 (3) 1.5加热方式 (3) 1.6加热器 (4) 第2章精馏塔设计计算 (5) 2.1操作条件和基础数据 (5) 2.1.1操作压力 (5) 2.1.2基础数据 (5) 2.2精馏塔工艺计算 (7) 2.2.1物料衡算 (7) 2.2.2热量衡算 (9) 2.2.3理论塔板数计算 (11) 2.3精馏塔的主要尺寸 (12) 2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12) 2.3.2塔径设计计算 (15) 2.3.3填料层高度的计算 (16) 第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17) 3.1冷凝器 (17) 3.1.1计算冷却水流量 (18) 3.1.2冷凝器的计算与选型 (18) 3.2再沸器 (18) 3.2.1间接加热蒸汽 (18) 3.2.2再沸器加热面积 (18) 3.3塔内其他结构 (19) 3.3.1接管的计算与选择 (19) 3.3.2液体分布器 (20) 3.3.3除沫器 (21) 3.3.4液体再分布器 (22) 3.3.5填料支撑板的选择 (22) 3.3.6塔底设计 (23) 3.3.7塔的顶部空间高度 (23) 第4章结束语 (24) 参考文献 (25)

最新《化工原理课程设计-年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计》

湖南师范大学 《化工原理》课程设计说明书 设计题目年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计学生姓名周鹏 指导老师罗大志 学院树达学院 学号 200721180135 专业班级 07制药工程1班 完成时间2009年10月

《化工原理》课程设计成绩评定栏 评定基元评审要素评审内涵 满 分指导教师 实评分 评阅教师 实评分 设计说明书，40% 格式规范 设计说明书是否符 合规定的格式要求 5 内容完整 设计说明书是否包 含所有规定的内容 5 设计方案 方案是否合理及符 合选定题目的要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否 正确、完整和规范 20 设计图纸， 40% 图纸规范图纸是否符合规范 5 标注清晰标注是否清晰明了 5 与设计吻合 图纸是否与设计计 算的结果完全一致 10 图纸质量 设计图纸的整体质 量的全面评价 20 平时成绩， 10% 上课出勤上课出勤考核 5 制图出勤制图出勤考核 5 答辩成绩， 10% 内容表述答辩表述是否清楚 5 回答问题回答问题是否正确 5 100 综合成绩成绩等级

指导教师评阅教师答辩小组负责人 (签名) (签名) (签名) 年月日年月日年月日 说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60) 目录 1前言 (1) 2设计任务 (2) 2.1设计任务 (2) 2.2操作条件 (2) 3设计条件及设计方案说明 (3) 4物性数据及相关计算 (3) 4.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (3) 4.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (4) 4.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (7) 4.4蒸发器传热面积的估算 (8) 4.5有效温度的再分配 (8) 4.6重复上述计算步骤 (9) 4.7计算结果列表 (12) 5主体设备计算和说明 (12) 5.1加热管的选择和管数的初步估计 (13) 5.2循环管的选择 (13) 5.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (13)

化工原理填料塔课程设计模板

化工原理课程设计 题目: 填料吸收塔的设计 教学院: 化学与材料工程学院 专业: 应用化工技术级(1)班 学号: 15 40 20 22 学生姓名: 罗全海刘勇万丽蓉张硕 指导教师: 胡燕辉屈媛 年 6 月14 日 目录 1 绪论 .............................................................................. 错误!未定义书签。

1.1吸收技术概况 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况...... 错误!未定义书签。 1.3吸收的应用概况 .................................................. 错误!未定义书签。 1.4设计方案介绍 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.5填料选择 .............................................................. 错误!未定义书签。 1.5.1填料塔选择原则 ......................................... 错误!未定义书签。 1.5.2填料种类 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.6填料尺寸的的选择: ........................................... 错误!未定义书签。 1.7填料材质的选择: ............................................... 错误!未定义书签。 2 吸收塔的工艺计算 ...................................................... 错误!未定义书签。 2.1 基础物性数据处理 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.1 液相物性数据 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.2气相物性数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.3气液平衡数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.4物料衡算 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.1.5 液气比的计算 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.6吸收剂的用量 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2 塔径的计算及校核 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2.1物性数据: ................................................... 错误!未定义书签。 2.2.2 泛点气速、塔径的计算........................... 错误!未定义书签。 2.2.3 数据校核..................................................... 错误!未定义书签。

化工原理课程设计

化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器的设计 指导教师 专业班级 学生姓名 学 号 2009 年 1 月 5 日 目录 1．设计任务书及操作条件 2．前言 2.1 设计方案简介 2.2工艺流程草图及说明 3 工艺设计及计算 3.1、铺助设备计算及选型 3.2、设计结果一览表 4.设计的评述 5、主要符号说明

6、参考文献 7.主体设备条件图及生产工艺流程图（附后） 1．设计任务书及操作条件 （1）处理能力：1×104吨/年正己烷。 （2）设备型式：列管式换热器 （3）操作条件 1 正己烷（含水蒸汽20%）：入口温度1000C， 出口温度350C。 2 冷却介质：循环水，入口温度250C，出口温 度350C。

3 允许压降：不大于105Pa。 4 每年按330天计。 5 建厂地址广西 （三）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、衡算结果等） 4.编写任务设计书 5.进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张） 2．前言

2.1 设计方案简介 固定管板式换热器 换热管束固定在两块管板上，管板又分别焊在外壳的两端，管子、管板和壳体都是刚性连接。当管壁与壳壁的壁温相差大于50℃时，为减小或消除温差产生的热效应力，必须设有温差补偿装置，如膨胀节。 固定管板式换热器结构比较简单，制造简单，制造成本低，管程可用多种结构，规格范围广，在生产中广泛应用。因壳侧不易清洗，故不适宜较脏或有腐蚀性的物流的换热，适用于壳壁与管壁温差小于70℃、壳程压力不高、壳程结垢不严重、并可用化学方法清洗的场合。 本设计任务为正己烷冷却器的设计，两流体在传热过程中无相的变化，且冷、热流体间的温差不是太大或温差较大但壳程压力不高的场合。当换热器传热面积较大，所需管子数目较多时，为提高管流速，常将换热管平均分为若干组，使流体在管内依次往返多次，即为多管程，从而增大了管内对流传热系数。固定管板式换热器的优点是结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。 2.2工艺流程草图及说明 工艺流程草图附后 流程图说明： 正己烷和循环冷却水经泵以一定的流速（由泵来调控）输入换热器中经换热器进行顺流换热。正己烷由100℃降到35℃，循环冷水由25℃升到35℃，且35℃的冷水回到水槽后，由于冷水的量多，回槽的水少，且流经管路时也有被冷凝，因此不会引起槽中水温太大的变化从而使水温保持25℃左右。 3 工艺设计及计算 (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：热流体进口温度100℃，出口温度35℃；冷

化工原理课程设计范例

专业：化学工程与工艺 班级：黔化升061 姓名：唐尚奎 指导教师：王瑾老师 设计时间: 2007年1月 前言 在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。 塔设备一般分为级间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，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。 筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，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。本次设计就是针对水乙醇体系，而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各位老师指出，以便订正。 目录 一、设计任务 二、方案选定 三、总体设计计算-------------------------------05 3.1气液平衡数据------------------------------ 05 3.2物料衡算------------------------------------- 05 3.3操作线及塔板计算------------------------- 06 3.4全塔Et%和Np的计算----------------------06 四、混合参数计算--------------------------------07 4.1混合参数计算--------------------------------07 4.2塔径计算--------------------------------------08 4.3塔板详细计算-------------------------------10 4.4校核-------------------------------------------12 4.5负荷性能图----------------------------------14 五、筛板塔数据汇总-----------------------------16 5.1全塔数据-------------------------------------16 5.2精馏段和提馏段的数据-------------------17 六、讨论与优化-----------------------------------18 6.1讨论-------------------------------------------18 6.2优化--------------------------------------------18

化工原理课程设计

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 (3)

化工原理课程设计(3)文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

化工原理课程设计题目： 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。 通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）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应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊

方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (3) 1.设计方案的确定 (3) 2.精馏塔的物料衡算 (3) 3.塔板数的确定 (4) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11) 7.筛板的流体力学验算 (13) 8.塔板负荷性能图 (15) 9.接管尺寸确定 (30)

化工原理课程设计计算示例

化工原理壳程设计计算示例 一浮阀塔工艺设计计算示例 拟设计一生产酒精的板式精馏塔。来自原料工段的乙醇-水溶液的处理量为48000吨/年，乙醇含量为35%（质量分率）原料温度为45℃。 设计要求：塔顶产品的乙醇含量不小于90%（质量分率），塔底料液的乙醇含量不大于0.5%。 一、塔形选择及操作条件的确定 1．塔形：选用浮阀塔 2．操作条件： 操作压力：常压；其中塔顶：1.013×105Pa 塔底：[1.013×105+N（265~530）Pa] 进料状态：饱和液体进料 加热方式：用直接水蒸气加热 热能利用：拟采用釜残液加热原料液 二、工艺流程

三、有关工艺计算 首先，根据题目要求，将各组成要求由质量分率转换为摩尔分率，其后由 2 3971.1/H O kg m ρ=，3735/kg m ρ=乙醇 参考资料（一），查出相应泡点温度及计算平均分子量。 同理求得0.779D x = 0.0002 W x = (1)0.17646(10.176)1822.3/f f f M x M x M kg kmol =+-=?+-?=乙醇水 同理求得：39.81/D M kg kmol =，18.1/D M kg kmol = 1. 最小回流比及操作回流比的确定 由于是泡点进料，x q =x f =0.174过点e(0.174，0.174)作x=0.174直线与平衡线交与点d ，由点d 可以读得y q =0.516，因此， min(1)0.7790.516 0.7690.5160.174 D q q q x y R y x --= = =-- 又过点a （0.779,0.779）作平衡线的切线，可得切点g 由切点g 可读得' 0.55q x =，' 0.678q y =，

最新17-18化工原理课程设计任务题目40+40+40-doc

化工原理课程设计任务书示例一 1 设计题目分离苯―甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计 2 设计参数 （1）设计规模：苯――甲苯混合液处理量________t/a （2）生产制度：年开工300天，每天三班8小时连续生产 （3）原料组成：苯含量为40％（质量百分率，下同） （4）进料状况：热状况参数q为_________ （5）分离要求：塔顶苯含量不低于_____%，塔底苯含量不大于_____％ （6）建厂地区：大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的某地 3 设计要求和工作量 （1）完成设计说明书一份 （2）完成主体精馏塔工艺条件图一张（A1） （3）完成带控制点的工艺流程简图（A2） 4 设计说明书主要内容（参考） 中文摘要，关键词 第一章综述 1．精馏原理及其在工业生产中的应用 2．精馏操作对塔设备的要求（生产能力、效率、流动阻力、操作弹性、结构、造价和工艺特性等） 3．常用板式塔类型及本设计的选型

4．本设计所选塔的特性 第二章工艺条件的确定和说明 1．确定操作压力 2．确定进料状态 3．确定加热剂和加热方式 4．确定冷却剂及其进出、口温度 第三章流程的确定和说明（附以流程简图） 1．流程的说明 2．设置各设备的原因（精馏设备、物料的储存和输送、必要的检测手段、操作中的调节和重要参数的控制、热能利用） 第四章精馏塔的设计计算 1．物料衡算 2．回流比的确定 3．板块数的确定 4．汽液负荷计算（将结果进行列表） 5．精馏塔工艺尺寸计算（塔高塔径溢流装置塔板布置及浮阀数目与排列） 6．塔板流动性能校核（液沫夹带量校核、塔板阻力校核、降液管液泛校核、液体在降液管中停留时间校核以及严重漏液校核） 7．塔板负荷性能图 8．主要工艺接管尺寸的计算和选取（进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、塔底蒸汽管、人孔等） 9．塔顶冷凝器/冷却器的热负荷

04 化工原理课程设计考试-2009

姓名：__________大连理工大学 学号：__________ 课程名称: 化工原理课程设计试卷：考试形式:闭卷 院系：__________授课院（系）：_化工学院考试日期： 2009年 7月5日试卷共 4 页_____ 级_____ 班 一、板式塔设计部分（40分） 1.（8分）论述板式塔设计中，板间距设计偏大的优点和缺点是 什么？ 2.（8分）论述塔板中溢流堰的主要作用是什么？溢流堰堰高过 大、过小各有何缺点？对于单流型塔板，堰长与塔径的比值 范围是多少？ 3.（8分）板式塔负荷性能图有几条线？说出其名称？你所设计 的筛板塔或浮阀塔每条线推导的依据是什么（不必写具体公 式）？

4.（16分）用流程框图描绘出塔板设计的计算过程？ 二、再沸器设计部分（40分） 1. 简述立式热虹吸再沸器工艺设计的基本步骤？ 2. 立式热虹吸再沸器的传热管根据管内流体的相态可分为两段，分别是什么？立式热虹吸再沸器总传热系数的计算步骤是什么？

3. 立式热虹吸再沸器的循环推动力是什么？如在再沸器设计工程中，循环推动力小于循环阻力，应如何调整出口汽含率？ 4. 课程设计过程中，如何确定再沸器的热负荷？ 三、画图部分（20分） 1．请在相应位置上正确画出精馏塔的常规接口和附属设备，标出名称。 2. 请画出工艺流程图中以下设备或仪表的图例： （1）输送液体乙烷或乙烯用的离心泵

（2）单管程固定管板式列管换热器； （3）存放液态乙烷或乙烯的储罐 （4）集中仪表盘面安装仪表 3．填空： 在带控制点的工艺流程图中，工艺物料管线用线画出； 辅助物料管道用线画出；仪表控制线用或线绘制。（中实线，粗实线，细实线，细虚线，中虚线）。

填料塔课程设计

目录 1.前言 (4) 2.设计任务 (6) 3.设计方案说明 (6) 4.基础物性数据 (6) 5.物料衡算 (6) 6.填料塔的工艺尺寸计算 (8) 7.附属设备的选型及设备 (14) 8.参考文献 (19) 9.后记及其他 (20)

1.前言 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，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能。 1.1填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 1.2 填料的类型 填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。

化工原理课程设计模板123

目录 第一章前言 (1) 1.1 精馏及精馏流 (1) 1.2 精馏的分类 (2) 1.3精馏操作的特点 (2) 1.3.1沸点升高 (2) 1.3.2物料的工艺特性 (2) 1.3.3节约能源 (2) 1.4 相关符号说明 (4) 1.5相关物性参数 (6) 1.5.1苯和甲苯的物理参数............................... .6 第二章设计任务书. (7) 第三章设计内容 (8) 3.1设计方案的确定及工艺流程的说明 (8) 3.2全塔的物料衡算 (8) 3.2.1原料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (8) 3.2.2原料液及塔顶底产品的平均摩尔质量 (8) 3.2.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 (9) 3.3塔板数的确定 (9) 3.3.1平衡曲线的绘制 (9) 3.4塔的精馏段操作工艺条件及计算 (12) 3.4.1平均压强p m (12) 12 3.4.2平均温度t m..................................... M (13) 3.4.3平均分子量 m 3.4.4 液体的平均粘度和液相平均表面张力 (14) 3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)

3.5.1塔径的计算 (16) 3.5.2精馏塔有效高度的计算 (18) 3.6塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (18) 3.6.1溢流装置计算 (18) 3.6.2塔板布置 (19) 3.6.3气象通过塔板压降的计算 (21) 3.7塔板负荷性能图 ................................ ..23 3.7.1漏液线 (23) 3.7.2 雾沫夹带线 (23) 3.7.3 液相负荷下限线 (24) 3.7.4 液相负荷上限线 (24) 3.7.5液泛线 (25) 第四章附属设备的选型及计算 (27) 4.1接管——进料管 (27) 4.2法兰 (27) 4.3筒体与封头 (27) 4.4 人孔 (28) 4.5热量衡算 (28) 参考文献 (31) 课程设计心得 (32)

化工原理课程设计

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：