天津大学化工原理课程设计实例

郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (2)1.5.回流方式 (3)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (3)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (5)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (7)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (11)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12)4.1气液相体积流率 (12)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (12)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (13)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14)5.1 溢流装置的计算 (14)5.1.1 堰长 (14)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (15)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (16)第六章板式塔得结构与附属设备 (24)6.1附件的计算 (24)6.1.1接管 (24)6.1.2 冷凝器 (27)6.1.3再沸器 (28)第七章参考书录 (28)第八章设计心得体会 (29)第一章流程确定和说明1.1.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，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。

化工原理课程设计示例化工原理是化学工程专业的重要课程之一，涉及到化工工艺的基础理论和原理，以及实际应用中所需的技术和方法。

针对这一学科，课程设计是一种很好的教学方法，通过设计和实践，能够让学生更好地理解和掌握化工原理的知识，并培养他们的综合应用能力。

下面，我们将介绍一个化工原理课程设计示例，以供参考。

一、课程设计题目甲酸的制备二、课程设计目标1.了解甲酸生产工艺的基本原理和流程；2.掌握甲酸合成反应的机理和影响因素；3.学习酸碱滴定法测定甲酸浓度的方法和步骤；4.锻炼实验操作技能和数据处理能力；5.培养团队协作精神，加强交流合作。

三、课程设计内容1.确定实验方案测定甲酸浓度使用酸碱滴定法，合成甲酸的反应方程式为：CO + 2H2 → HCOOH总反应数过程为：CO + H2O → CO2 + H2CO2 + H2 → CO + H2OCO + 2H2 → HCOOH反应器采用连续式反应器，进料量和流量必须控制好，分别采用质量流量计和进口压力表控制。

反应器床采用三层石墨板材，反应温度150℃，压力30bar，配有内置冷却器，防止反应器温度过高。

2.实验步骤(1)将二氧化碳气体按设定的流量通入反应器；(2)将氢气按设定的流量通入反应器；(3)通过回流冷却的反应器将甲酸收集到集液瓶内；(4)使用酸碱滴定法测定甲酸的浓度；(5)记录实验数据和进行统计分析。

3.实验器材和试剂器材：反应器、石墨板、流量计、进口压力表、集液瓶、烘箱、滴定管、洗瓶等。

试剂：氢气、二氧化碳气体、甲酸、浓硫酸、氨水等。

4.团队合作和交流实验需要分工合作，每个小组成员负责一个工作岗位，需要相互协作和配合。

进行实验和数据处理时，要及时交流和沟通，以确保实验的顺利进行。

五、实验报告课程设计结束后，学生需要准备一份实验报告，内容包括：实验方案的设计、实验的步骤和结果、数据处理方法和结果、数据分析和讨论等。

同时还需在报告中反映出团队合作和个人贡献等。

《化工原理》课程设计设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计姓名：学号：学院：专业：应用化学2012年9月10日目录设计主要内容 (1)一设计方案的确定及流程说明 (1)二精馏塔的物料衡算 (4)三精馏塔板数的确定 (4)四精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)五精馏塔主要工艺尺寸计算 (11)六精馏塔塔板的工艺尺寸 (12)七精馏塔塔板的流体力学验算 (14)八精馏塔塔板的负荷性能图 (17)九精馏塔辅助设备选型与计算 (20)十、设计结果概要 (23)设计总结和评述 (24)参考文献 (25)设计主要内容一设计方案的确定及流程说明1、操作压力蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。

应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。

例如对于热敏感物料，可采用减压操作。

本次设计为一般物料因此，采用常压操作。

2、进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。

但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。

这样塔的操作比较容易控制。

不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。

本次设计采用泡点进料即q=1。

3、加热方式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。

便可以直接采用直接加热。

直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。

塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。

但对有些物系。

当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。

4、冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。

只有要求的冷却温度较低，考虑使用冷却盐水来冷却。

取操作回流比为
R=2Rmin=2×0.352=0.704
③求精馏塔的汽液相负荷
L=RD=0.704×97.27=68.48 kmol/h
V=(R+1)D=(0.701+1) ×97.27=165.75 kmol/h
L′=L+F=68.48 +136.79=205.27 kmol/h
V′=V=165.75 kmol/h
MLDm=0.953×78.11+（1-0.953）×112.56=79.73kg/kmol
②进料板平均摩尔质量计算
由图解理论板的yF=0.899，则xF=0.665
MVFm=0.899×78.11+（1-0.899）×112.56=81.59kg/kmol
图3 苯—氯苯温度组成图
则塔顶温度 tD=80.3℃
进料板温度 tF=89.8℃
精馏段平均温度 tm=（80.3+89.8）/2=85.05℃
（3）平均摩尔质量计算
①塔顶平均摩尔质量计算
由xD=y1=0.986，查平衡曲线得x1=0.953
MVDm=0.986×78.11+（1-0.986）×112.56=78.59kg/kmol
由于本设计采用泡点进料，需要设计一再沸器满足设计要求。工业上常用的再沸器有下列几种：内置式再沸器、釜式再沸器、热虹吸式再沸器以及强制循环式再沸器。内置式再沸器通常用于直径小于600mm的蒸馏塔中，不服和本次设计要求。热虹吸式再沸器利用热虹吸原理，即再沸器内液体被加热部分汽化后，汽液混合物密度小于塔内液体密度，使再沸器与塔内产生静压差，促使塔底液体被虹吸进入再沸器，在再沸器内汽化后返回塔中，因而不必用泵便可使塔内液体循环。热虹吸式再沸器有立式和卧式两种。但立式安装时要求精馏塔底部液面与再沸器顶部管板持平，要有固定标高，其循环速率受流体力学因素制约。因而本次设计中我们选用卧式热虹吸式再沸器。

课 程 设 计列管式换热器的设计高分子材料与工程09-1班 何兵2012年6月29日设计题目 学 号 专业班级 学生姓名指导教师课程设计任务设计题目：列管式换热器设计设计时间： 指导老师：何兵设计任务：年处理41050 吨40%乙醇水溶液的精馏塔预热器1．设备型式 卧式列管式换热器。

2．操作条件（1）原料温度20℃，进料热状况参数q=;（2）加热蒸汽采用绝压的饱和蒸汽;（3）允许压强降：不大于510Pa;（4）每年按330天计算，每天24小时连续运行;（5）设备最大承受压力：P=;设计报告：1．设计说明书一份2．主体设备总装图（1#图纸）一张，带控制点工艺流程图（3#图纸）目录1 前言 ................................... 错误!未定义书签。

乙醇简介 ......................................................错误!未定义书签。

换热器概述 ....................................................错误!未定义书签。

换热器的应用 .............................................错误!未定义书签。

换热器的主要分类 .........................................错误!未定义书签。

管壳式换热器特殊结构 .....................................错误!未定义书签。

换热管简介 ...............................................错误!未定义书签。

2.工艺流程设计的基本原则 ................. 错误!未定义书签。

3. 设计方案及设计计算 .................... 错误!未定义书签。

初选型号 ......................................................错误!未定义书签。

提供全套毕业设计，欢迎咨询课程设计说明书武汉工程大学材料科学与工程学院课程设计说明书课题名称5万吨/年苯-甲苯精馏塔设计专业班级11级高材试验1班学生学号1102020607学生姓名学生成绩指导教师课题工作时间6月18日至6月30日摘要这次设计的任务是设计出一个较理想的年处理苯-甲苯混合液5.0万吨的浮阀精馏塔，进料口的甲苯-苯混合液的质量分数为40%，塔顶馏出液的质量分数为94%，塔底釜液质量分数为3%。

通过对苯-甲苯体系精馏塔的物料衡算、塔板数的确定、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算、绘图等过程，设计出较理想的精馏塔。

精馏塔理论塔板数为12块，全塔效率53.9%。

理论精馏段塔板4块，理论提馏段8块，第5块为加料板。

通过浮阀塔板的流体力学的计算，做出精馏段塔板负荷性能图，得到较理想的操作弹性为3.51。

最终设计出合理的塔径为1.2m,塔高为21.5m的精馏塔,开孔率为13.8%。

关键词：苯-甲苯体系；浮阀板；精馏塔AbstractThe design task is to design an ideal year deal with benzene - toluene mixture of 50,000 tons of float valve distillation column, the inlet toluene - benzene mixture mass fraction of 40%, the overhead distillate the mass fraction of 94%, kettle bottoms liquid mass fraction of 3%. Through the benzene - toluene system to determine material balance distillation column, plate number calculated distillation column process conditions and related physical data, graphics and other processes to design an ideal distillation column. Distillation column theoretical plate number of 12, 53.9% of the whole tower efficiency. 4 theoretical plate rectifying section, stripping section 8 theory, the fifth block of the charging plate. By hydrodynamic calculations valve trays, make rectifying section tray load performance chart, get an ideal operating flexibility to 3.51. The final design is a reasonable tower diameter 1.2m, 21.5m high tower of the distillation column，opening rate of 13.8%.Key words: benzene-toluene system;float valve plate;rectifying tower目录摘要 (I)Abstract (II)第一章设计方案的选择 (1)1.1 操作条件的确定 (2)1.1.1 操作压力 (2)1.1.2 进料状态 (2)1.1.3 加热方式 (2)1.2确定设计方案的原则 (2)1.2.1 满足工艺和操作的要求 (3)1.2.2 满足经济上的要求 (3)1.2.3 保证安全生产 (3)第二章物料衡算与塔板计算 (5)2.1精馏塔的物料衡算 (5)2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (5)2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)2.1.3全塔总物料衡算 (5)2.2塔板数及最小回流比的确定 (6)2.2.1理论板数与最小回流比 (6)2.2.2实际板层数的求取 (12)第三章精馏塔有关物性数据的计算 (15)3.1操作压力计算 (15)3.2平均摩尔质量计算 (15)3.3平均密度计算 (16)3.3.1气相平均密度计算 (16)3.3.2液相平均密度计算 (17)3.4液体平均表面张力计算 (18)3.5液体平均粘度计算 (18)第四章精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)4.1塔径的计算 (20)4.1.1精馏段与提馏段塔径计算 (20)4.1.2实际空塔气速 (22)4.2 塔板主要工艺尺寸的计算 (23)4.2.1精馏段溢流装置计算 (23)4.2.2 提馏段溢流装置计算： (25)4.3 塔板布置 (26)4.3.1 塔板的分块 (26)4.3.2 边缘区宽度 (27)4.3.3 开孔区面积计算 (27)4.3.4 浮阀的数目及其排列 (27)第五章浮阀塔板的流体力学验算 (30)5.1 气体通过浮阀塔板的压强降 (30)5.2 溢流液泛 (31)5.3 漏液点 (31)5.4 液沫夹带 (32)第六章塔板负荷性能图 (34)6.1漏液线 (34)6.2 雾沫夹带线 (34)6.3 液相负荷上限线 (34)6.4 液相负荷下限线 (34)6.5 溢流液泛线 (35)6.6 精馏段塔板负荷性能图 (35)第七章塔体结构 (37)H (37)7.1塔顶空间高度DH (37)7.2塔底空间高度BH (37)7.3进料空间高度F7.4裙座()m5~3 (37)7.5人孔 (37)7.6筒体的厚度 (38)7.7封头 (38)7.8板式塔有效高度和总高度 (38)7.8.1精馏塔有效高度计算 (38)7.8.2 板式塔总高度 (38)第八章设计结果总汇 (39)8.1 各主要流股物性汇总 (39)8.2 浮阀塔设计参数汇总 (39)第九章设计感悟 (41)参考文献 (42)附录 (42)第一章设计方案的选择塔设备是石油、化工生产中广泛使用的重要生产设备，在石油、化工、轻工等生产过程中，塔设备主要用于气、液两相直接接触进行传质传热的过程，如精馏、吸收、萃取、解吸等，这些过程大多是在塔设备中进行的。

化工原理课程设计（一）——碳八分离工段原料预热器设计学生姓名：왕량学校：대련대학专业班级：화공101学号：10412041指导老师：왕위징时间：2012.07.08目录一、设计任务书 (3)二、概述及设计方案简介 (4)1.碳八芳烃分离工艺简介 (4)2.换热器简介 (4)三、设计条件及主要物性参数 (7)1.设计条件 (7)2.主要物性参数 (7)四、工艺设计计算 (9)1.估算传热面积 (9)2.选择管径和管内流速 (11)3.选取管长、确定管程数和总管数 (12)4.平均传热温差校正及壳程数 (13)5.传热管排列 (14)6.管心距 (15)7.管束的分程方法 (15)8.壳体内径 (16)9.折流板和支承板 (16)10.其它主要附件 (17)11.接管 (17)五、换热器核算 (17)1.热流量核算 (17)2. 传热管和壳体壁温核算 (24)3. 换热器内流体阻力计算 (26)六、设计自我评述 (31)七、参考文献 (32)八、主要符号表 (32)八、附录 (33)附录1 工艺尺寸图 (33)附录2工艺流程图 (34)一、设计任务书化工原理课程设计任务书姓名：王亮班级：化工101碳八分离工段原料预热器设计冷流体：液体（流量15Koml/h）组成摩尔分率乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯18% 18% 40% 24%加热水蒸气压力为122Kg cm/由20℃加热到162℃要求管程和壳程压差均小于50KPa,设计标准式列管换热器二、概述及设计方案简介1.碳八芳烃分离工艺简介碳八芳烃分离即C8芳烃分离，根据工业需要将碳八芳烃分离成单一组分或馏分的过程。

C8芳烃分离的主要目的是活的经济价值较高的对二甲苯和邻二甲苯。

因此，C8芳烃分离有常常与碳八芳烃异构化结合在一起，以获得更多的对、邻二甲苯。

在个别情况下，也要分离出高纯度的乙苯、苯乙烯。

各种C8芳烃间沸点很接近难以用一般的精馏方法分离，各种C8芳烃沸点如表所示。

目录化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格1. 流体流动途径的确定2. 物性参数及其选型3. 计算热负荷及冷却水流量4. 计算两流体的平均温度差5. 初选换热器的规格 工艺计算1. 核算总传热系数2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书一．设计任务用初温为20℃的冷却水，将流量为（4000+200×学号）kg/h的95%（体积分率）的乙醇水溶液从70℃冷却到35℃；设计压力为1.6MPa，要求管程和壳程的压降不大于30kPa，试选用适当的管壳式换热器。

二． 设计要求每个设计者必须提交设计说明书和装配图(A2或A3)。

1．设计说明书必须包括下述内容：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、符号说明、参考文献以及设计自评等。

2．设计计算书的主要内容应包括的步骤:1) 计算热负荷、收集物性常数。

根据设计任务求出热流体放热速率或冷流体吸热速率，考虑了热损失后即可确定换热器应达到的传热能力Q；按定性温度确定已知条件中未给出的物性常数。

2) 根据换热流体的特性和操作参数决定流体走向（哪个走管程、哪个走壳程）；计算平均温差。

3) 初步估计一个总传热速率常数K估，计算传热面积A估。

4) 根据A估初选标准换热器；5) 换热面积的核算。

分别按关联式求出管内、外传热膜系数，估计污垢热阻，求出总传热速率常数K核，得出所需传热面积A需，将A需与A 进行比较，若A实际比A需大15%-25%，则设计成功；否则重新计算。

实际6) 管程和壳程压力降的核算。

7) 接管尺寸的计算。

3．符号说明的格式： 分为英文字母、希腊字母，要按字母排序，要写出中文名称和单位；4．参考文献的格式：按GB7714-87的要求。

一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、乙醇水溶液：入口温度70℃，出口温度35℃。

2、冷却介质：循环水，入口温度20℃。

《化工原理》课程设计报告废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计学院天津大学化工学院专业分子科学与工程班级 1 班学号姓名指导教师吴松海《化工传质与分离过程》课程设计任务书一、设计题目废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计本设计项目是根据生产实际情况提出的二、设计任务及条件1、原料液组成组分组成（质量%）丙酮75水252、分离要求产品中水分含量≤0.2% （质量%）残液中丙酮含量≤0.5% （质量%）3、处理能力废丙酮溶媒处理量______9_____吨/天（每天按24小时计）4、设计条件操作方式：连续精馏操作压力：常压进料状态：饱和液体进料回流比：根据设计经验自行确定塔填料：金属环矩鞍填料，填料规格自选三、设计计算内容1、物料衡算2、填料精馏塔计算1）操作条件的确定 2）塔径计算3）填料层高度计算 4）填料层压降计算5）液体分布器设计计算 6）接管管径的计算3、冷凝器和再沸器的计算与选型4、填料精馏塔设计条件图5、废丙酮溶媒回收过程工艺流程图目录一、前言 (5)1.1课题的来源 (5)1.2课题的意义 (5)1.3精馏塔的选择 (6)1.3.1塔设备的选择 (6)1.3.2填料的选择 (6)二、工艺设计要求 (7)2.1进料要求 (7)2.2分离要求 (7)2.3液体分布器设计要求 (7)2.4接管管径设计要求 (7)2.5塔顶冷凝设计要求 (7)2.6塔釜再沸器设计要求 (7)2.7填料层设计要求 (7)三、工艺过程设计计算 (8)3.1物料衡算 (8)3.1.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率 (8)3.1.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量 (8)3.1.3物料恒算 (8)3.1.4原料液及塔顶、塔釜产品的质量流率 (8)3.1.5物料恒算表 (9)3.2精馏塔设计计算 (9)3.2.1操作温度 (9)3.2.2塔径计算 (11)3.2.2.1计算最小回流比及理论板数 (11)3.2.2.2计算精馏段和提馏段的物性参数 (15)3.2.2.3采用埃克特通用关联图计算泛点气速及塔径 (16)3.2.2.4圆整塔径后验算 (17)3.2.3塔高计算 (19)3.2.3.1填料层高度 (19)3.2.3.2填料层高度校核 (19)3.2.4压降计算 (19)3.2.4.1精馏段填料层压降 (19)3.2.4.2提馏段填料层压降 (20)3.2.4.3填料层高度和压降汇总 (20)3.2.5液体分布器计算 (20)3.2.5.1液体分布器的选型 (20)3.2.5.2孔流速计算 (20)3.2.5.3布液计算 (20)3.2.5.4布液器设计 (21)3.2.6接管管径计算 (21)3.2.6.1进料管管径的计算 (21)3.2.6.2 进气管管径的计算 (21)3.2.6.3出气管管径的计算 (21)3.2.6.4 回流管管径的计算 (21)3.2.6.5 出液管管径的计算 (21)3.2.6.6接管管径计算结果 (22)3.3冷凝器与再沸器计算与选型 (22)3.3.1冷凝器 (22)3.3.1.1冷凝器换热面积计算 (22)3.3.1.2冷凝器的选型 (22)3.3.1.3总传热系数的核算 (22)3.3.1.4冷凝水用量计算 (23)3.3.2再沸器 (23)3.3.2.1再沸器换热面积计算 (23)3.3.2.2再沸器的选型 (23)3.3.2.3总传热系数的核算 (23)3.3.2.4再沸量计算 (23)四、问题与体会 (24)4.1遇到问题的解决 (24)4.2个人体会 (24)五、生产工艺流程图 (24)六、填料精馏塔设计条件图 (24)附录一附录二附录三一、前言1.1课题的来源废丙酮溶媒来自于抗生素类药物“盐酸四环素”的生产过程。

化工原理课程设计案例范本一、课程设计题目以甲醇为原料，设计甲醇制乙醇的工艺流程。

二、设计要求1.设计产乙醇的工艺流程，包括反应器、分离器、加热器、冷却器等装置的选型和设计。

2.考虑工艺流程的能耗、安全性、环保性等因素。

3.设计出产乙醇的最佳工艺流程，并给出工艺流程图和各设备的工作参数。

三、设计思路1.甲醇制乙醇的反应方程式为：CH3OH + CH3OH → C2H5OH + H2O2.设计工艺流程时，首先需要选择反应器。

甲醇制乙醇反应一般采用连续式反应器或循环式反应器，常见的有管式反应器、搅拌式反应器等。

3.反应器后需要设置分离器，将反应产物中的乙醇和水分离出来。

常见的分离器有蒸馏塔、回流蒸馏塔等。

4.在工艺流程中还需要设置加热器和冷却器，以控制反应温度和分离出的产物温度。

5.最后，需要考虑工艺流程的能耗、安全性和环保性等因素，选择合适的设备和工艺条件。

四、设计步骤1.确定反应器：选择管式反应器，其反应温度为240℃，反应压力为30MPa。

2.设计分离器：选择蒸馏塔作为分离器，分离塔采用三段式结构，塔顶温度为95℃，塔底温度为80℃。

3.设计加热器和冷却器：反应器前后分别设置加热器和冷却器，加热器采用热交换器，冷却器采用空气冷却器。

4.确定工艺流程：甲醇制乙醇的工艺流程如下图所示。

甲醇加热→反应器→分离塔→乙醇冷却五、设计结果1.工艺流程图2.设备参数表设备名称设计参数反应器反应温度240℃，反应压力30MPa分离塔三段式结构，塔顶温度95℃，塔底温度80℃加热器热交换器冷却器空气冷却器六、结论本设计以甲醇为原料，设计了甲醇制乙醇的工艺流程。

通过选择合适的反应器、分离器、加热器和冷却器等设备，设计出了产乙醇的最佳工艺流程，并给出了各设备的工作参数。

该工艺流程具有能耗低、安全性高、环保性好等优点，可为实际生产提供参考。

化工原理课程设计示例1. 引言化工原理课程设计是化工专业重要的实践环节，通过对化工原理知识的综合应用，提高学生的实践能力和创新思维。

本文档将介绍一个化工原理课程设计的示例，帮助读者理解并运用化工原理知识。

2. 设计目标本次化工原理课程设计的目标是设计一个工业冷却器，以实现对某一化工过程的热量控制。

具体设计要求如下：•设计一个能满足一定冷却要求的工业冷却器；•确定冷却器的工作参数，如冷却液体流量、冷却剂的温度等；•选择适当的材料和结构设计，以达到良好的传热效果；•对设计进行计算和模拟，验证设计方案的可行性。

3. 设计步骤本次化工原理课程设计将按照以下步骤进行：3.1 确定冷却要求在设计工业冷却器之前，首先需要确定所要冷却的物质和冷却要求。

例如，如果要冷却一个化工反应器，需要明确反应器的体积和所需降温的温度。

这些信息对于后续的设计计算非常重要。

3.2 选择合适冷却剂根据冷却要求，选择适合的冷却剂。

在选择冷却剂时，需要考虑其传热性能、成本和环境因素等因素。

3.3 确定冷却剂流量根据冷却要求和冷却剂特性，计算冷却剂的流量。

流量的选择应该能够满足热量平衡方程，确保冷却剂能够充分吸热，降低被冷却物质的温度。

3.4 设计冷却器结构根据冷却剂流量和传热需求，设计合适的冷却器结构。

选择适当的冷却器类型，如管壳式冷却器、板式换热器等，并确定其材料和尺寸。

3.5 进行传热计算和模拟使用传热学理论和数值模拟方法，对设计方案进行计算和模拟。

验证设计方案的可行性，并对热传导、传热系数等参数进行分析。

3.6 制造和测试根据设计方案，制造冷却器并进行实验测试。

测试的结果将用于判断设计方案的优劣，并对设计进行优化。

4. 结果和讨论根据上述设计步骤，完成一个满足冷却要求的中型化工冷却器设计。

通过计算和模拟，验证了设计方案的可行性。

在实际制造和测试中，冷却器能够实现预定的冷却效果。

5. 总结本文档介绍了一个化工原理课程设计的示例，通过对工业冷却器的设计，演示了化工原理知识在实践中的应用。

天津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：杨志学号：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。

min1.1.3 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。

天津大学化工原理课程设计实例《化工原理课程设计》报告48000吨/年乙醇~水精馏装置设计年级专业设计者姓名设计单位完成日期年月日1目录一、概述 (4)1.1 设计依据 (4)1.2 技术来源 (4)1.3 设计任务及要求 (5)二：计算过程 (5)1. 塔型选择 (6)2. 操作条件的确定 (6)2.1 操作压力 (6)2.2 进料状态 (6)2.3 加热方式 (6)2.4 热能利用 (7)3. 有关的工艺计算 (7)3.1 最小回流比及操作回流比的确定 (8)3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 (8) 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (9)3.4 热能利用 (9)3.5 理论塔板层数的确定 (10)3.6 全塔效率的估算 (11)N (12)3.7 实际塔板数P4. 精馏塔主题尺寸的计算 (12)4.1 精馏段与提馏段的体积流量 (12)4.1.1 精馏段 (12)4.1.2 提馏段 (14)4.2 塔径的计算 (15)4.3 塔高的计算 (17)5. 塔板结构尺寸的确定 (17)5.1 塔板尺寸 (17)5.2 弓形降液管 (18)5.2.1 堰高 (18)5.2.2 降液管底隙高度h0 (18)5.2.3 进口堰高和受液盘 (19)5.3 浮阀数目及排列 (19)25.3.1 浮阀数目 (19)5.3.2 排列 (19)5.3.3 校核 (20)6. 流体力学验算 (20)h (20)6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) ph (21)6.1.1 干板阻力ch (21)6.1.2 板上充气液层阻力16.1.3 由表面张力引起的阻力h (21)6.2 漏液验算 (21)6.3 液泛验算 (22)6.4 雾沫夹带验算 (22)7. 操作性能负荷图 (23)7.1 雾沫夹带上限线 (23)7.2 液泛线 (23)7.3 液体负荷上限线 (24)7.4 漏液线 (24)7.5 液相负荷下限线 (24)7.6 操作性能负荷图 (24)8. 各接管尺寸的确定 (26)8.1 进料管 (26)8.2 釜残液出料管 (26)8.3 回流液管 (27)8.4 塔顶上升蒸汽管 (27)8.5 水蒸汽进口管 (28)3一、概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。

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23971.1/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 = 0.0002W x = 同理求得：39.81/D M kg kmol =，18.1/D M kg kmol = 所得结果列于下表11. 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，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 =，因此，可见min min(2)0.789R R ==，操作回流比R=1（min / 1.27R R =在1.1~2.0的范围内） 2． 塔顶产品量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 取每年工作日300天，每天24小时计，进料量为： 由全塔物料衡算方程写出：0V F D W +=+ 00(y =蒸汽） D=65.85kmol/h 00f D W V y Fx Dx Wx +=+ W=364.85kmol/h'W L L qF RD qF ==+=+ q=1(泡点) V 0 =131.7kmol/h3. 全凝器冷凝介质的消耗量塔顶全凝器的热负荷：(1)()c VD LD Q R D I I =+-由资料（一）可查出：1266/VD I kJ kg =，253.9/LD I kJ kg =故取冷凝介质为水，其进出冷凝器的温度分别为25℃和35℃，那么在平均温度下水的比热为4.17/pc C kJ kg =℃，因此，冷却水的用量：4． 热能利用拟利用釜残液预热原料液，将原料液预热至泡点所需的热量为21()f f pf f f Q W C t t =-83.834564.42fm t +==℃ 进出预热器原料的平均温度64.4fm t =℃下，可查出其比热 4.275/.pf C kJ kg =℃，所以 釜残液放出的热量：12()W W PW W W Q W C t t =- 若将釜残液温度降至55℃，那么平均温度为99.835577.22fm t +==℃下其比热为 4.191/.pf C kJ kg =℃，因此 6364.8518.1 4.191(99.3855) 1.22810/W Q kJ h =⨯⨯-=⨯可见W f Q Q >，理论上可以将原料液加热到泡点。

板式精馏塔的设计1.1 概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。

根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。

板式塔内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。

填料塔内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求是：（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。

（一）泡罩塔泡罩塔是最早使用的板式塔，是Celler于1813年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。

泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。

泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性较大，液气比范围大，适用多种介质，操作稳定可靠，塔板不易堵塞，适于处理各种物料；但其结构复杂，造价高、安装维修不便，板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，因雾沫夹带现象较严重，限制了起诉的提高。

现虽已为其他新型塔板代替，但鉴于其某些优点，仍有沿用。

（a b）图1 泡罩塔（二）浮阀塔浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。

其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。

浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。

浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为F－1型（V－1型）、V－4型、十字架型、和A型，其中F－1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB－1118－81）。

化工原理课程设计任务书1.设计题目 ： 苯——甲苯二元物系板式精馏塔的设计2.设计条件 ：常 压： 1p atm （绝压） 处理 量： 100kmol/h 进料组成： F x =0.45 馏出液组成：D x =0.98釜液组成： W x =0.035 （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器 泡点回流回流比： R =(1.1-2.0)R min 加料状态： q =0.96 单板压降： ≤0.7kpa 3.设 计 任 务 ：1.完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算）.2．绘制带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图、精馏塔设备条件图. 3．撰写精馏塔的设计说明书（包括设计结果汇总）.课程设计是化工原理课程的一个非常重要的实践教学内容。

不仅能够培养学生运用所学的化工生产的理论知识，解决生产中实际问题的能力，还能够培养学生的工程意识。

健全合理的知识结构可发挥应有的作用。

此次化工原理设计是精馏塔的设计。

精馏塔是化工生产中十分重要的设备。

精馏塔内装有提供气液两相逐级接触的塔板，利用混合物当中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。

在精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔板之间上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合物达到一定程度的分离。

精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。

本设计我们使用筛板塔。

其突出优点为结构简单，造价低板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大，气体分散均匀，传质效率较高。

筛板塔是最早应于手工业生产的设备之一。

合理的设计和适当的操作筛板塔能够满足要求的操作弹性而且效率高。

采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏夜实际操作表明，筛板在一定程度的漏液状态下，操作是板效率明显降低，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的筛板塔其操作弹性仍可达到标准。

化工原理课程设计1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计学院：化学生物与材料科学学院专业：化学工程与工艺设计人：二零一六年六月设计任务一、设计题目设计分离丙酮-水混合液的填料精馏塔。

二、设计数据及条件1、生产能力年处理丙酮-水混合液：1200 吨（开工率：300/年）；2、原料组成丙酮含量为80% （质量百分率，下同），水含量为20%3、分离要求产品中水分含量≤4%（质量分数）残夜中丙酮含量≤4%（质量分数）4、设计条件操作方式：连续精馏操作压力：常压进料状态：饱和液体进料回流比：R=3.59塔填料：500Y金属孔板波纹填料塔顶冷凝器：全凝器三、设计计算内容1、物料衡算2、填料精馏塔计算⑴操作条件的确定⑵塔径的确定⑶填料层高度的确定⑷填料层压降的计算⑸液体分布器设计计算⑹接管管径的计算3、冷凝器和再沸器的计算与选型4、填料塔结构图、填料结构图、填料支撑板结构图摘要本设计任务是“1200吨丙酮-水连续填料精馏塔设计”。

通过该课程设计，将在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒进行分离。

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。

丙酮常压下的沸点是56.2℃，故可采用常压操作，用30℃的循环水进行冷凝。

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槽。

因所分离的物系的重组分是水，故选用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排出。

丙酮-水物系分离的难易程度适中，气液负荷适中，设计中选用500Y金属孔板波纹填料。

该设计说明书主要内容为：物料衡算、理论塔板数计算、精馏塔塔体工艺尺寸计算、填料层高度的计算、填料层压降计算、液体分布器分布点密度计算、精馏塔接管尺寸计算。

在抗生素药物生产过程中的产生的废丙酮溶媒中由于含有大量丙酮，不能直接排放到环境中，如果进行丙酮回收，既可以降低生产费用，又能使废水排放达到生产要求。

因此，将废丙酮回收，降低排放废水中的丙酮含量，从而产生社会效益和经济效益，是一个很重要的课题。