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化工原理课程设计课程目标一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握化工原理的基本概念，如流体力学、热力学、传质与传热等；2. 使学生了解化工过程中常见单元操作的基本原理和设备结构；3. 引导学生运用数学和物理方法分析化工过程中的现象和问题。
技能目标：1. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，如进行物料和能量平衡计算；2. 提高学生运用图表、数据和实验等方法进行化工过程分析和优化的技巧；3. 培养学生利用专业软件进行化工过程模拟和计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的热爱，激发学生学习兴趣和探究精神；2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，提高解决实际问题的自信心；3. 增强学生对化工行业的社会责任感，认识化工在国民经济发展中的重要作用。
课程性质分析：本课程为化工原理课程设计，旨在通过实际案例和练习，使学生将理论知识与实际工程相结合，提高解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生已具备一定的化学、数学和物理基础知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力，但实际工程经验不足。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用案例教学、讨论式教学等方法，激发学生的主动性和创新性；3. 强化过程评价，关注学生的个性化发展。
二、教学内容1. 流体力学基础：流体性质、流体静力学、流体动力学、流体阻力与流动形态；2. 热力学基础：热力学第一定律、热力学第二定律、热量传递与能量平衡；3. 传质与传热：质量传递原理、传热原理、对流传质与对流传热；4. 单元操作原理：流体输送、热量交换、分离操作、反应器设计；5. 化工过程模拟与优化：物料与能量平衡计算、过程模拟软件操作、过程优化方法；6. 化工案例分析：典型化工过程分析、设备结构介绍、操作参数优化。
教学大纲安排：第一周：流体力学基础第二周：热力学基础第三周：传质与传热第四周：单元操作原理（一）第五周：单元操作原理（二）第六周：化工过程模拟与优化第七周：化工案例分析与实践第八周：课程总结与评价教材章节及内容：第一章：流体力学（1-3节）第二章：热力学（4-6节）第三章：传质与传热（7-9节）第四章：单元操作原理（10-16节）第五章：化工过程模拟与优化（17-19节）第六章：化工案例分析（20-22节）教学内容科学性和系统性保证：1. 紧密结合教材，按照课程目标组织教学内容；2. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力；3. 由浅入深，循序渐进，使学生系统掌握化工原理知识。
化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握化工原理的基本概念、基本理论和基本方法，包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等，培养学生分析和解决化工问题的能力。
1.掌握流体的密度、粘度、热导率等物理性质。
2.理解流体力学的基本方程，包括连续方程、动量方程和能量方程。
3.掌握流体流动和压力降的基本理论，包括层流和湍流、管道流动和开放流动等。
4.理解气液平衡的基本原理，包括相图、相律和相变换等。
5.掌握传质过程的基本方法，包括扩散、对流传质和膜传质等。
6.能够运用流体力学基本方程分析流体流动问题。
7.能够计算流体流动和压力降的基本参数，如流速、压力降等。
8.能够分析气液平衡问题，确定相态和相组成。
9.能够运用传质过程的基本方法分析和解决化工问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生对化工原理学科的兴趣和热情。
2.培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。
3.培养学生团队协作和自主学习的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等。
1.流体的物理性质：包括密度、粘度、热导率等，通过实例讲解其测量方法和应用。
2.流体力学基本方程：讲解连续方程、动量方程和能量方程，并通过实例分析其应用。
3.流动和压力降：讲解层流和湍流的特性，分析管道流动和开放流动的压力降计算方法。
4.气液平衡：讲解相图、相律和相变换的基本原理，并通过实例分析气液平衡问题。
5.传质过程：讲解扩散、对流传质和膜传质的基本方法，并通过实例分析传质问题的解决方法。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等基本概念和理论。
2.讨论法：通过小组讨论，引导学生主动思考和分析化工问题，提高学生的分析和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际化工案例，使学生更好地理解和应用化工原理，培养学生的实际操作能力。
化工原理知识课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握化工原理的基本概念，如流体力学、热力学、传质和反应工程等；2. 引导学生了解化工过程中常见单元操作及其原理，如蒸馏、吸收、萃取等；3. 帮助学生理解化学工程在国民经济发展中的作用，培养他们对化工行业的兴趣。
技能目标：1. 培养学生运用化工原理分析和解决实际问题的能力；2. 提高学生运用数学和物理知识解决化工过程中相关问题的能力；3. 培养学生查阅化工文献、资料，了解化工行业发展趋势的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱化工专业，树立为化工事业贡献力量的信念；2. 增强学生的环保意识，让他们认识到化学工程在环境保护中的责任和使命；3. 培养学生的团队协作精神，提高他们在实际工作中的沟通与协作能力。
课程性质：本课程为专业基础课，旨在为学生奠定扎实的化工原理知识基础，为后续专业课程学习打下坚实基础。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的数学、物理和化学基础，思维活跃，求知欲强。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生运用知识解决实际问题的能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，激发他们的学习兴趣和责任感。
通过具体的学习成果分解，使教学设计和评估更具针对性。
二、教学内容1. 流体力学基础：流体静力学、流体动力学、流体阻力、流体输送设备原理及计算；2. 热力学基础：热力学第一定律、热力学第二定律、热力学循环、热量传递方式及设备；3. 传质过程：质量传递原理、分子扩散、对流传质、传质设备及应用；4. 反应工程基础：化学反应动力学、反应器设计、反应条件优化；5. 单元操作：蒸馏、吸收、萃取、吸附、离子交换等操作原理及设备；6. 化工工艺：典型化工工艺流程分析、工艺参数优化、设备选型及操作；7. 化工设备：常见化工设备结构、原理、材料及强度计算；8. 化工安全与环保：化工生产过程中的安全措施、环境保护及三废处理。
教学内容安排和进度：第一周：流体力学基础；第二周：热力学基础；第三周：传质过程；第四周：反应工程基础；第五周：单元操作（蒸馏、吸收）；第六周：单元操作（萃取、吸附）；第七周：化工工艺；第八周：化工设备；第九周：化工安全与环保。
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法，了解化工生产的基本过程和设备，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解化工原理的基本概念和原理；（2）熟悉化工生产的基本过程和设备；（3）掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际问题；（2）具备化工过程设计和优化能力；（3）学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对化工行业的认识和兴趣；（3）培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.化工原理基本概念和原理：包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备：包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法：包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下：第1-2周：化工原理基本概念和原理；第3-4周：化工生产过程和设备；第5-6周：化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生理解和掌握；2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会运用化工原理解决实际问题；3.实验法：进行实验操作，培养学生的实践能力和实验技能；4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：《化工原理》；2.参考书：相关化工原理的教材和学术著作；3.多媒体资料：教学PPT、视频、动画等；4.实验设备：反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估，考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程教学内容设计一、课程简介化工原理是化学工程专业的基础课程之一，旨在培养学生对化学工程领域中的基本原理和理论进行掌握和应用的能力。
本课程内容设计旨在帮助学生全面了解化工原理的基本概念、原理和应用，并培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学目标1. 掌握化工原理中的基础概念和本质；2. 理解化工原理与化学工程实际应用的关系；3. 培养学生的问题分析与解决能力；4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
三、教学内容及安排1. 化工原理的基本概念（2周）1.1 化学工程与化工原理的关系1.2 化工原理的发展历程1.3 化工原理中的重要概念和术语2. 物质的组成与结构（3周）2.1 原子和元素2.2 分子和化学键2.3 物质的组成与性质2.4 化学平衡与反应动力学3. 基本热力学（4周）3.1 能量和热力学基本概念3.2 热力学定律与计算3.3 化学反应热力学3.4 理想气体混合物的热力学计算4. 流体力学基础（3周）4.1 流体的性质和流动方式4.2 流体静力学4.3 流体动力学4.4 流体力学方程和应用5. 物质传输基础（4周）5.1 质量传输基础5.2 热传输基础5.3 动量传输基础5.4 物质传输方程和应用6. 反应工程基础（4周）6.1 化学反应工程基本概念6.2 反应动力学与反应速率方程6.3 反应器的基本类型和性能6.4 反应器的设计和应用四、教学方法1. 理论讲授：通过教师的讲授，向学生传授化工原理的基本概念和理论知识。
讲授过程中，可采用多媒体辅助教学，例如使用投影仪展示示意图、计算公式等。
2. 实验教学：在教学过程中，适当安排化学工程实验、模拟实验等，通过实际操作和实验数据分析，帮助学生深入理解化工原理的实际应用。
3. 讨论研究：引导学生参与课堂讨论，组织小组讨论，提出问题和解决问题的思路。
通过学生的交流和思考，培养学生的问题分析和解决问题的能力。
4. 课程设计项目：每学期结合具体实例，布置一到两个课程设计项目。
化工原理课程设计设计书一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解化工原理的基本概念和原理；（2）掌握化工流程图的绘制和分析方法；（3）熟悉化工单元操作的基本原理和计算方法；（4）了解化工工艺流程和设备选型。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际问题；（2）具备化工流程图的绘制和分析能力；（3）能独立完成化工单元操作的计算和设计；（4）具备一定的化工工艺流程设计和设备选型能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对化工行业的兴趣和热情；（2）增强学生的创新意识和团队协作精神；（3）培养学生遵守纪律、严谨治学的学术态度。
二、教学内容本课程主要内容包括化工原理的基本概念、理论和方法，以及化工单元操作和工艺流程。
具体安排如下：1.化工原理的基本概念和原理：主要包括化工过程的基本特点、化工流程图的绘制和分析方法。
2.化工单元操作：包括流体流动、压力容器、传热、传质、反应工程等基本操作原理和计算方法。
3.化工工艺流程和设备选型：主要包括工艺流程的设计原则、设备选型依据和实例分析。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生掌握化工原理的核心内容。
2.案例分析法：通过分析实际案例，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
3.实验法：进行化工单元操作的实验，让学生亲身体验和理解化工原理。
4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源1.教材：选用权威、实用的化工原理教材，为学生提供系统、全面的学习资源。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
4.实验设备：配备齐全的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程采用多元化的评估方式，全面客观地评价学生的学习成果。
《化工原理》课程设计教学大纲总学时：两周一、课程设计的目的和基本要求化工原理课程设计是继化工原理课程之后，综合运用化工原理和有关先修课程所学的基础知识，联系化工生产实际，针对实际设计任务而进行的化工设计实践，是化工类及其相近专业的综合性和实践性较强的实践教学环节。
通过化工原理课程设计，使学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
在化工原理课程设计中学生需要根据设计的要求和基本数据，查阅相关文献资料，通过分析、优化，选择合适的方案和确定合理的流程、对过程和设备进行物料、能量、动量、相平衡等计算，通过论证和核算，确定操作条件和相关设备的结构尺寸。
化工原理课程设计强调工程观点、定量运算和设计能力的训练，强调理论与实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。
化工原理课程设计的基本要求如下：（1）熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用计算公式。
（2）在兼顾技术上先进可行、经济上合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需要的检测和计量参数。
（3）准确迅速地进行工艺过程计算和主要设备的工艺尺寸计算。
（4）用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达设计思想和计算结果。
二、课程设计的主要内容（1）板式精馏塔的设计；（2）虹吸式再沸器的设计；（3）填料吸收塔的设计；（4）干燥器的设计；对于任一设计课题，要求学生完成以下设计内容：（1）设计方案确定。
对工艺流程、主要设备的形式等设计方案的确定原则进行简要的论述。
（2）工艺过程计算。
包括工艺参数的选定、物料衡算和热量衡算等。
（3）主要设备计算。
包括主要设备的工艺尺寸的计算等。
（4）典型辅助设备的选型与计算。
包括典型辅助设备主要工艺尺寸的计算、设备规格型号的选定等。
（5）工艺流程简图。
以单线图的形式绘制，应标绘出主体设备与辅助设备的外形、物流方向、主要参数测量点及图例等。
化工原理预热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解预热器在化工生产过程中的作用和重要性。
2. 学生能掌握预热器的基本工作原理和主要结构。
3. 学生能了解预热器在热能交换中的应用和影响。
技能目标：1. 学生能运用化工原理，分析和计算预热器中的热量传递过程。
2. 学生能设计简单的预热器系统，并进行参数优化。
3. 学生能运用相关软件或工具对预热器进行模拟和性能分析。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到化工技术在国民经济发展中的关键作用，增强对化工专业的认同感和责任感。
2. 学生能养成科学严谨、勤奋好学的学习态度，提高解决实际问题的能力。
3. 学生能在团队协作中发挥个人优势，培养合作精神，增强沟通与交流能力。
课程性质：本课程为化工原理课程设计，以实践性和应用性为主，强调理论知识与实际工程相结合。
学生特点：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础和物理知识，对化工原理有一定了解。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 预热器的基本概念与分类：介绍预热器的定义、作用和分类方法，结合课本第3章热交换器相关内容，理解预热器在化工生产中的应用。
- 教材章节：第3章 热交换器- 内容列举：热交换器的定义、分类、应用场景2. 预热器工作原理与结构：学习预热器的工作原理，分析其主要结构和组成部分，结合课本第4章热传递内容，探讨预热器中的热量传递方式。
- 教材章节：第4章 热传递- 内容列举：热量传递方式、热交换器结构及工作原理3. 预热器设计与计算：根据课程目标，学习预热器的设计方法，掌握相关计算公式，结合课本第5章流体流动与传热内容，进行实际案例分析。
- 教材章节：第5章 流体流动与传热- 内容列举：流体流动与传热基本方程、热交换器设计计算方法4. 预热器性能分析：运用相关软件或工具，对预热器进行模拟和性能分析，结合课本第6章化工设备性能评价内容，了解预热器性能评价方法。
化工原理课程设计指导书一、课程设计概述本化工原理课程设计旨在培养学生运用所学化工原理知识，分析和解决实际问题的能力。
通过独立完成一个化工工艺流程的设计，学生将对化工原理的理论知识和技术实践进行有机结合。
二、课程设计目标1.深入理解化工原理的基本概念，掌握化工原理的基本理论。
2.培养学生的实践能力，提高化工工艺流程设计的能力。
3.培养学生的团队合作和沟通能力，促进学生的综合素质发展。
三、课程设计内容本课程设计内容包括以下三个主要部分：1. 项目选择学生根据自己的兴趣和能力，选择一个化工领域相关的课题或实际问题作为设计项目。
课题可以是某种化工产品的生产工艺流程设计，也可以是某种化工废水的处理工艺流程设计等。
2. 设计方案学生根据所选课题，进行必要的文献调研和理论分析，提出相应的设计方案。
设计方案应包括工艺流程图、物料平衡、能量平衡、设备选型和设备布局等内容。
3. 设计报告学生根据设计方案，撰写设计报告。
设计报告应包括项目背景介绍、设计原理和方法、设计结果和分析等内容。
四、课程设计流程本课程设计将按照以下流程进行：1. 确定项目学生根据自身兴趣和能力，选择一个化工相关课题或实际问题作为设计项目。
2. 文献调研学生进行必要的文献调研，了解相关领域的最新研究进展，并分析现有设计方案。
3. 设计方案学生根据文献调研结果，提出自己的设计方案。
设计方案应包括详细的工艺流程图、物料平衡、能量平衡、设备选型和设备布局等内容。
4. 设计实施学生按照设计方案，进行设计实施。
实施过程中应加强沟通与合作，发挥团队的智慧和创造力。
5. 报告撰写学生根据设计实施的结果，撰写设计报告。
报告应包括项目背景介绍、设计原理和方法、设计结果和分析等内容。
6. 成果展示学生根据课程要求举行成果展示活动，展示设计成果和分享设计经验。
五、课程设计评分标准本课程设计将根据以下几个方面进行评分：1.设计方案的创新性和可行性。
2.设计实施的完整性和实际操作能力。
化工原理课程设计乙醇-水填料式精馏塔设计学生姓名徐程学院名称化学化工学院学号20131301218班级13级2班专业名称应用化学指导教师王菊2016年5月20日摘要填料式精馏塔是化工生产的重要化工设备。
精馏塔不仅对产品本身，而且还对产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。
因此，掌握精馏塔的基本设计对化工专业学生十分重要的。
本课程设计是关于乙醇-水的填料式精馏塔的设计，通过对填料式精馏塔的设计，熟练掌握以及运用所学知识并投入到实际生产当中去。
关键词乙醇；水；填料式精馏塔；化工生产；摘要 (I)第一部分概述 (3)1.1概述 (3)1.2文献综述 (3)1.2.1填料类型 (3)1.2.2填料塔 (4)1.2.3填料选择 (4)1.3设计任务书 (4)1.3.1设计题目 (4)1.3.2设计条件 (4)1.3.3设计任务 (5)1.4设计思路 (5)第二部分工艺计算 (6)2.1 平均相对挥发度的计算 (6)2.2绘制t-x-y图及x-y图 (6)2.3 全塔物料衡算 (7)2.3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (7)2.3.2 平均摩尔质量 (8)2.3.3全塔物料衡算： (8)2.4最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (8)2.4.1最小回流比 (8)2.4.2 确定最适操作回流比R (9)2.5热量衡算 (9)2.6求理论板数及加料 (10)2.6.1精馏段和提馏段操作线方程的确定 (10)2.6.2 理论板数及加料板位置 (11)2.7 填料高度计算 (11)3.8精馏塔主要尺寸的设计计算 (12)3.8.1流量和物性参数的计算 (12)3.8.2塔板效率 (14)第三部分塔板结构设计 (14)3.1气液体积流量 (15)3.1.1 精馏段的气液体积流量 (15)3.1.2 提馏段的气液体积流量 (16)3.2.1 塔径初步估算 (17)第四部分换热器 (18)4.1 换热器的初步选型 (18)4.1.1塔顶冷凝器 (18)4.1.2塔底再沸器 (18)4.2 塔顶冷凝器的设计 (18)第五部分精馏塔工艺条件 (20)5.1塔内其他构件 (20)塔顶蒸汽管 (20)回流管 (20)5.1.3进料管 (20)塔釜出料管 (21)5.1.5除沫器 (21)5.1.6液体分布器 (21)5.1.7液体再分布器 (22)5.1.8填料支撑板的选择 (23)塔的顶部空间高度 (23)手孔的设计 (23)．裙座的设计 (23)5.2 精馏塔配管尺寸的计算 (24)5.2.1塔顶汽相管径dp (24)5.2.2回流液管径dR (24)5.2.3 加料管径dF (24)5.2.4釜液排出管径dw (24)5.2.5再沸器返塔蒸汽管径dv’ (25)6.3精馏塔工艺尺寸 (26)第六部分结构设计结果 (27)总结 (28)参考文献 (28)附录 (29)第一部分概述1.1概述乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料，所以乙醇是一种重要的化工原料。
如今能源消耗有枯竭的趋势，作为一种可再生的能源，乙醇燃料成为未来代替传统化石燃料的重要能源之一。
国内乙醇生产方法主要有发酵法、乙烯水化法、合成气经醋酸制乙醇、合成气直接制乙醇等，国外乙醇生产方法主要有渗透蒸发技术、新型耦合分离技术、渗透气化膜分离技术、PVA膜渗透汽化等。
塔设备作为工业生产上最重要的设备之一，在工业生产乙醇的分离中起重要作用。
在塔设备中常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
乙醇-水是工业上最常见的溶剂，也是十分重要的化工原料之一。
长期以来乙醇-水溶液通常都是通过蒸馏法生产，但由于乙醇-水的共沸现象，普通的精馏方法对于高纯度的乙醇来说产量不好，所以设计研究和改进精馏设备是十分重要的。
本课程设计主要是采用填料精馏塔对乙醇-水溶液进行分离。
塔设备在经过长期的发展，形成了形式繁多的结构，以满足各方面的特殊需要。
在乙醇的工业生产中，主要是通过精馏塔将产物乙醇与水分离，制取高纯度的乙醇。
按塔的内件结构的不同可以分为板式塔和填料塔两大类。
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。
填料塔的底部安装填料支撑板，填料随意乱堆或整砌的方式放置在支撑板上。
填料上方安装有填料压板，以防填料被上升气流吹动。
填料塔塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。
液体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体则自下而上地流动，与液体逆流传质。
两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。
作为产物分离中的最重要的设备之一的塔设备，随着塔设备技术的发展，国内外制定了多种企业接触的元件，从而改善塔设备质量，缩短塔设备的制造、安装周期，以此来减少设备的投资费用。
1.2文献综述1.2.1填料类型气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介绍填料塔。
新型高效规整填料的不断开发与应用，冲击了蒸馏设备以板式塔为主的局面，且大有取代板式塔的趋势。
最大直径规整填料塔已达14～20m，结束了填料塔只适用于小直径塔的历史。
这标志着填料塔的塔填料、塔内件及填料塔本身的综合设计技术进入了一个新阶段。
纵观填料塔的发展，新型填料的研究始终十分活跃，尤其是新型规整填料不断涌现。
如今，填料主要分为散堆填料、规整填料和毛细管填料。
1.2.2填料塔填料塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点是生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小操作弹性大等。
填料塔的缺点是填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料的表面，使传质效率下降；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蒸馏不太适合等。
拉西环是最古老、最典型的一种填料，由于它结构简单，制造容易，价格低廉，性能指数较为齐全以及机械强度高，因此长久以来，尽管它存在严重缺点，但是仍受到厂家的欢迎，沿用至今。
拉西环的缺点是结构不常开，有效空隙率比实际空隙率小得多，所以压力降比较大。
拉西环在塔内的填料方式有两种：乱堆和整砌。
乱堆装卸比较方便，但是压力降比较大，一般直径在50mm以下的拉西环用乱堆填料，直径在50mm以上的拉西环用整砌填料。
当填料的名义尺寸小于20mm时，各本身的填料分离效率都明显下降。
因此，25mm的填料可以认为是工业填料中选用比较合理的填料。
本次设计采用的为金属拉西环25mm×25mm×0.8mm。
表1 金属拉西环25mm×25mm×0.8mm参数项目参数项目参数公称直径D=25mm比表面积σ=220m/m 外径d=25mm空隙率ε=95%高度h=25mm堆积个数N=55000个/m壁厚Δ=0.8mm堆积密度ρ=640kg/m 干填料因子a/ε=257/m等板高度H=0.46m湿填料因子Φ=390/m平均压降Δp=0.5kPa/m1.3设计任务书1.3.1设计题目乙醇-水填料式精馏塔设计1.3.2设计条件①常压p=1atm（绝压）。
②原料来自粗馏塔，为95~96℃饱和蒸汽，由于沿程热损失，进精馏塔时，原料温度约为90℃③塔顶浓度为含乙醇92.41%（质量分数）的乙醇，产量为25吨/天；④塔釜采用饱和蒸汽直接加热，从塔釜出来的残液中乙醇浓度要求不大于0.3%（质量分数）；⑤塔顶采用全凝器，泡点回流，回流比R=1.1~2.0Rmin；⑥厂址：徐州地区1.3.3设计任务1、完成该精馏塔的工艺设计，包括辅助设备及进出口管路的计算和选型；2、画出带控制点工艺流程图、x~y相平衡图、塔板负荷性能图、塔板布置图、精馏塔工艺条件图；3、写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
1.4设计思路乙醇-水溶液通过离心泵进入再沸器中，经过加热接近或达到泡点后，从底部进入填料式精馏塔中，在填料上易挥发组分乙醇进入气相，而难挥发组分水进入液相。
易挥发组分乙醇通过塔顶管道进入冷凝器中，在冷凝器中由于温度降低乙醇冷凝，为了保证塔顶浓度为含乙醇92.41%（质量分数），将冷凝器中的溶液重新回到填料式精馏塔中，重新蒸馏。
精馏塔底部的液体回到再沸器中重新加热至泡点温度。
经过重复多次精馏，在冷凝其中可以得到高纯度的乙醇，然后将乙醇通入储罐中。
塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。
最终，完成乙醇和水的分离。
乙醇—水混合液经原料预热器加热，进料状况为汽液混合物q=1 送入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回流，其余经塔顶产品冷却器冷却后，送至储罐，塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品冷却后，送入贮罐(附流程图)。
图1 流程示意图第二部分 工艺计算2.1 平均相对挥发度的计算由相平衡方程 xx y )1(1-+=αα （1-1） 得： )1()1(--=y x x y α （1-2） 查阅相关资料，常压下乙醇和水的气液平衡数据如下表表2 常温常压下乙醇-水的平衡数据x 0.180 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400y 0.510 0.525 0.551 0.575 0.595 0.610x 0.450 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700y 0.635 0.657 0.678 0.690 0.725 0.755由道尔顿分压定律 y i P P = B B AA BA i x P x P V V ==α （1-3） 得 )1()1(A A A A B A B A i x x y y x x y y --==α （1-4） 将上表数据代入得：序号 1 2 3 4 5α 3.6815 3.1569 2.7254 2.3501 2.1263 序号 678910α1.9155 1.7228 1.5408 1.4196 1.3207则 α2.2绘制t-x-y 图及x-y 图表3乙醇—水系统t —x —y 数据沸点t/℃ 乙醇摩尔数/% 沸点t/℃ 乙醇摩尔数/%气相 液相 气相 液相99.9 0.004 0.053 82 27.3 56.4499.8 0.04 0.51 81.3 33.24 58.7899.7 0.05 0.77 80.6 42.09 62.2299.5 0.12 1.57 80.1 48.92 64.7099.2 0.23 2.90 79.85 52.68 66.2899.0 0.31 3.725 79.5 61.02 70.2998.75 0.39 4.51 79.2 65.64 72.7197.65 0.79 8.76 78.95 68.92 74.6995.8 1.61 16.34 78.75 72.36 76.9391.3 4.16 29.92 78.6 75.99 79.2687.9 7.41 39.16 78.4 79.82 81.8385.2 12.64 47.49 78.27 83.87 84.9183.75 17.41 51.67 78.2 85.97 86.4082.3 25.75 55.74 78.15 89.41 89.41根据上面表中的数据绘制乙醇-水的t-x-y 相图，如下：图2 乙醇-水相图有图可知：=t F 84℃, =t D 79℃, =t w 100℃精馏段平均温度：m t =（t F +t D ）/2=（84+79）/2=81.5℃ 提馏段平均温度：m t =（t F +t w ）/2=(84+100)/2=92℃2.3 全塔物料衡算查阅相关文献，整理有关物性参数表4 乙醇-水物性参数项目 数值天处理原料能力F=30t/天质量分数ωF=0.32ωD=0.9241ωW=0.003分子量M 乙醇=46.07kg/kmol M 水=18.01kg/kmol2.3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数F ：进料量（kmol/h ） F x ：原料组成（摩尔分数。
