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一、课程基本信息1. 课程名称：化工原路2. 课程代码：XXXXXX3. 课程类型：专业基础课4. 学时：XX学时5. 学分：XX学分6. 教学对象：化学工程与工艺专业本科生7. 教学目标：使学生掌握化工原路的基本原理、方法和技术，培养学生解决实际工程问题的能力。
二、课程内容与教学目标1. 课程内容：（1）化工原路的基本概念和分类（2）化工原路的设计原则和方法（3）化工原路设备的选择与计算（4）化工原路的操作与控制（5）化工原路的安全与环保2. 教学目标：（1）使学生掌握化工原路的基本原理、方法和技术；（2）培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力；（3）提高学生的创新意识和团队合作精神；（4）增强学生的工程实践能力和综合素质。
三、教学方法与手段1. 教学方法：（1）讲授法：系统讲解化工原路的基本原理、方法和技术；（2）案例分析法：通过典型工程案例分析，提高学生的实际操作能力；（3）实验教学法：通过实验操作，加深学生对化工原路的理解；（4）讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的创新思维。
2. 教学手段：（1）多媒体教学：利用PPT、视频等多媒体手段，提高教学效果；（2）网络教学：通过在线课程、论坛等方式，拓宽学生的学习渠道；（3）实践环节：组织学生参加实习、参观等活动，增强学生的实践能力。
四、教学评价与考核1. 教学评价：（1）平时成绩：包括课堂出勤、课堂讨论、实验报告等；（2）期中考核：对课程内容进行考核，检验学生的学习效果；（3）期末考核：采用闭卷考试或开卷考试，全面评价学生的学习成果。
2. 考核方式：（1）平时成绩（30%）：包括课堂出勤、课堂讨论、实验报告等；（2）期中考核（30%）：对课程内容进行考核；（3）期末考核（40%）：采用闭卷考试或开卷考试。
五、教学资源与保障1. 教学资源：（1）教材：选用权威的化工原路教材，确保教学质量；（2）课件：制作精美的课件，提高教学效果；（3）实验设备：配备完善的实验设备，确保实验教学质量。
目录一、化工原理课程设计的目的与要求二、化工原理课程设计的内容三、安排与要求四、设计步骤1．收集基础数据2．工艺流程的选择3．做全塔的物料平衡4．确定操作条件5．确定回流比6．理论板数与实际板数7．确定冷凝器与再沸器的热负荷8．初估冷凝器与再沸器的传热面积9．塔径计算与板间距确定10．堰及降液管的设计11．塔板布置及筛板塔的主要结构参数12．筛板塔的水力学计算13．塔板结构14．塔高参考文献设计任务书一、化工原理课程设计的目的与要求通过理论课的学习和生产实习，学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识。
对于一个未来的工程技术人员来说，如何运用所学知识去分析和解决实际问题室至关重要的。
本课程设计的目的也正是如此。
化工原理课程设计是化工专业的学生在校学习期间第一次进行的设计，要求每位同学独立完成一个实际装置(本次设计为精馏装置)的设计。
设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑，最终以简洁的文字，表格及图纸正确地把设计表达出来．本次设计是在教师指导下，由学生独立进行的没计，因此，对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会，是培养化工技术人员的一个重要坏节。
通过设计，学生应培养和掌握：1，正确的设计思想和认真负责的设计态度设计应结合实际进行，力求经济、实用、可靠和先进。
2，独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力设计由学生独立完成，教师只起指导作用。
学生在设计中碰到问题可和教师进行讨论，教师只做提示和启发，由学生自已去解决问题，指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性，学生应自己负责计算结果的准确性，可靠性．’学生在设计中可以相互讨论，但不能照抄。
为了更好地了解和检查学生独立分析问题和解决向题的能力，设计的最后阶段安排有答辩．若答辩不通过，设计不能通过。
3，精馏装置设计的一般方法和步骤4，正确运用各种参考资料，合理选用各种经验公式和数据由于所用资料不同，各种经验公式和数据可能会有一些差别。
化⼯原理课程设计⼀、计题⽬：奶粉喷雾⼲燥⼆、设计条件：1、⽣产任务：年产全脂奶粉750吨（学号：1--6）；800吨（学号：7—12）；850吨（学号：13--18）；900吨（学号：19--24）；950吨（学号：25--30）；1000吨（学号：31--36）以年⼯作⽇310天（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号），⽇⼯作⼆班，班实际喷雾时间6⼩时计。
产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准”。
2、进料状态：浓缩奶总固形物含量46%（学号5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,36）48%（学号：3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34）50%（学号：1,2,8,7,13,14,19,20,25,26,31,32）温度55℃、密度1120kg/m2、表⾯张⼒0.049N/m、黏度15cp。
成品奶粉含⽔量≯2.5%（⼀级品）、密度600 kg/m2、⽐热2.1kJ/kg.K。
3、新鲜空⽓状态：t0=20℃、ф=50%（学号1—12）；t0=23℃、ф0=55%（学号13—24）；t 0=25℃、ф=60%（学号25—36）⼤⽓压760mmHg4、热源：饱和⽔蒸⽓。
三、设计项⽬：a)⼯艺流程的确定b)喷雾⼲燥装置的计算c)辅助设备的选型及计算d)绘制⼯艺流程图e)编制设计说明书四、设计时间和设计要求时间：1.5周要求：根据设计任务，确定⽅案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图纸整洁⽆误，书写整齐清洁。
1、⼯艺流程确定及论证本⼯艺采⽤并流、离⼼式喷雾⼲燥法进⾏奶粉的喷雾⼲燥。
1.1论证奶粉喷雾⼲燥的原理是将浓缩乳借⽤机械⼒量，即压⼒或离⼼的⽅法，通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴（直径为10-15um），⼤⼤增加了其表⾯积，同时送⼊热风的情况下雾滴和热风接触，浓乳中的⽔分便在0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被⼲燥成球形颗粒落⼊⼲燥室的底部，⽔蒸⽓被热风带⾛，从⼲燥室排风⼝排出，⽽且微粒表⾯的温度为⼲燥介质的湿球温度（50～60℃），若连续出料，整个⼲燥过程仅需10～30s，故特别适⽤于热敏性物料的⼲燥，蛋⽩质的变性很少，乳清蛋⽩依然保持良好的溶解性，酶的活性也没有丧失。
化工原理课程设计指导老师：伟良学生：曾喜凤王梓学号： 11 15年级： 2012级专业：化学工程与工艺队伍名称： Only one 设计题目：甲苯-乙苯的精馏工艺2014 年 12 月 04 日目录化工原理课程设计任务书............................................................. ................- 1 -前言 ............................................................ ...................................................- 2 -第一章流程确定和说明 ............................................................ ..................- 3 -1.1. 进料状况............................................................. ......................................- 3 -1.2. 塔顶冷凝方式............................................................. .............................- 3 -1.3. 加热方式............................................................. ......................................- 3 -1.4. 再沸器型式............................................................. .................................- 3 -第二章精馏塔的设计计算............................................................. ...............- 5 -一操作条件与基础数据 ............................................................ ..................- 5 -2.1.1. 操作压力 ............................................................ ................................ - 5 -2.1.2. 气液平衡关系及平衡数据 ............................................................... - 5 -2.1.3. 相对挥发度的计算 ............................................................ ............... - 7 -2.1.4. 最小回流比及操作回流比的确定 .................................................. - 8 -二精馏塔的工艺计算............................................................. ........................- 8 -2.2.1. 热量衡算 ............................................................ ................................ - 8 -2.2.2. 理论塔板数的计算............................................................. .............. - 13 -2.2.3. 全塔效率的估算............................................................. ...................- 14 - 2.2.4. 实际塔板数 ............................................................ ..........................- 16 -三.精馏塔主要尺寸的设计计算............................................................. ..... - 16 -2.3.1. 塔和塔板设计的主要依据和条件 .................................................- 16 -2.3.2. 塔体工艺尺寸的计算 ............................................................ ..........- 22 -2.3.3 筛板塔工艺尺寸计算与选取............................................................- 23 -2.3.4 筛板的流体力学验算 ............................................................ ...........- 27 -四.塔板负荷性能图 ............................................................ ........................ - 29 -2.4.1 液相下限线 ............................................................ ...........................- 29 -2.4.2 液相上限线 ............................................................ ...........................- 30 -2.4.3 漏液线 ............................................................ ....................................- 30 -2.4.4 液沫夹带线 ............................................................ ...........................- 31 -2.4.5 液泛线 ............................................................ ....................................- 32 -2.4.6 操作弹性 ............................................................ ................................- 34 -第三章辅助设备及主要附件的选型设计 ...............................................- 36 -3.1 冷凝器的选择............................................................. ............................- 36 -3.1.1 确定流体进入的空间............................................................. ............- 36 -3.1.2 就算平均值的传热温差............................................................. ........- 36 -3.1.3 选k值估算传热面积............................................................. ..............- 36 -3.1.4 初选换热器的规格............................................................. ................- 36 -3.2 再沸器的选择............................................................. ........................... - 403.3 预热器的选择............................................................. ........................... - 433.4 塔顶蒸汽出口管 ............................................................ .......................- 44-3.4.1 进料管径 ............................................................ ................................- 44-3.4.2 回流管管径 ............................................................ ...........................- 44 -3.4.3 塔顶出料管管径 ............................................................ ...................- 44-3.4.4 塔顶蒸汽接管直径 ............................................................ ...............- 45-3.4.4 塔底出料管直径 ............................................................ ...............- 453.5 储罐的设计............................................................. ................................- 46-3.6 泵的选型计算............................................................. ............................- 49 -3.7 手孔、裙座等附件设计............................................................. .............- 53-3.8 精馏塔实际高度计算与设计 ..............................................................- 54 -第四章设计结果的自我总结与评价........................................................ -55 - 4.1 设计结果的自我总结与评价 ............................................................. - 554.2 精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (56)附录............................................................. ................................................... - 57-一、符号说明............................................................. ..................................... - 57-二、参考文献............................................................. ..................................... - 58化工原理课程设计任务书（2012级）一、设计题目生产过程中欲建立一座乙苯回收塔，分离甲苯与乙苯形成的混合物，其组成为甲苯30%、乙苯70%（摩尔分率），拟采用板式精馏塔，以对其进行精馏分离，塔顶得到含甲苯≧99.6%（摩尔分率）的甲苯。
《化工原理》课程设计报告设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔2014-09-14（一）设计任务书: 苯—氯苯精馏塔设计（二）设计题目（三）要求: 试设计一座苯-氯苯连续精馏塔, 要求产量纯度为99.8%的氯苯3.0吨/小时, 塔顶流出液中含氯苯不得高于2%, 原料液中含氯苯38%（均为质量分数）, 其他条件见下面（二）至（五）。
（四）另外, 在确定一些自选操作参数或结构参数时（如进料状况、回流比、冷却水出口温度、板间距等）, 应选取两个不同数值（产生两种局部或整体方案）, 进行适当比较分析, 确定优选方案, 以便建立经济、节能、环保等设计意识。
主要内容见下页（六）。
（五）操作条件（1）塔顶压力4kPa（表压）（2）进料热状况自选（3）回流比R=1.6Rmin（4）塔底加热蒸汽压强 0.5MPa（表压）（5）单板压降≤0.7kPa（六）塔板类型塔设备型式为板式塔（错流筛板塔）（七）设备工作日（八）每年300天, 每天24小时连续运行（九）厂址选在天津地区（十）设计内容1 设计方案简介2 精馏塔的物料衡算3 精馏塔塔板数确定4 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5 精馏塔主要工艺尺寸（塔高、塔径及塔板结构尺寸）计算6 精馏塔的流体力学验算7 精馏塔塔板的负荷性能图8 精馏塔辅助设备选型与计算9 设计结果一览表10 带控制点的生产工艺流程及精馏塔的主体设备条件图11设计总结和评述一、 设计方案简介本次设计的内容是分离苯-氯苯的板式精馏塔, 基本流程是原料由管道运送到原料罐之后, 由泵打入精馏塔, 其间要经过一个原料预热器, 从塔顶出来的组分由管道通过冷凝器之后, 一部分作为产品输送到产品罐, 一部分回流作为塔内的下降液体；塔底的部分液体在经过再沸器气化之后成为塔内上升蒸汽, 部分液体存在塔底, 一部分液体由管道流出作为氯苯的产品, 并由泵输送至氯苯储罐。
其中冷凝器的冷却水可以采用自来水, 原料可以使用塔底液体进行预热, 再沸器的加热蒸汽来自锅炉房。
吉林化⼯学院化⼯原理课程设计⽬录⽬录 ..................................................... 1 摘要 ................................................ 4 第⼀章绪论 (5)1.1 设计流程 ..................................................................................................................................................... 5 1.2 设计思路..................................................................................................................................................... 6 第2章塔板的⼯艺设计 (7)2.1 精馏塔全塔物料衡算 ......................................................................................................................... 7 2.2 常压下⼄醇-⽔⽓液平衡组成（摩尔）与温度的关系 . (7)2.2.1 温度 ................................................................................................................................................. 7 2.2.2 密度 . (8)2.2.2.1 精馏段 ................................................................................................................................. 8 2.2.2.2提馏段.................................................................................................................................... 8 2.2.3 混合液体表⾯张⼒的计算............................................................................................................. 9 2.2.4 混合液混合物的粘度计算........................................................................................................... 10 2.2.5 相对挥发度................................................................................................................................... 10 2.3 理论塔板的计算 (11)2.3.1 适宜回流⽐的确定 ....................................................................................................................... 11 2.3.2 精馏塔的⽓液相负荷................................................................................................................... 11 2.3.3 操作线⽅程................................................................................................... 错误！未定义书签。
（精馏塔及辅助设备设计）设计日期： 2005年9月班级：化药0215*名：**学号： *********指导老师：前言本课程设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共七章。
说明书中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了说明。
鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指导和支持目录1概述 (1)2流程简介 (2)3精馏塔工艺设计 (3)4再沸器的设计 (10)5辅助设备的设计 (16)6管路设计 (21)7控制方案 (21)设计心得及总结 (22)附录一主要符号说明 (24)附录二参考文献 (27)第一章概述精馏是分离分离液体混合物最常用的一种单元操作，所用设备主体核心设备是精馏塔，辅助设备包括再沸器、冷凝器、储罐、预热器及冷却器。
1．精馏塔精馏塔是精馏装置的主体核心设备，气、液两相在塔内多级逆向接触进行传质、传热，实现混合物的分离。
精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。
两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
常规或简单精馏塔设有一个进料口，进料位置将塔分为精馏段和提馏段两段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。
精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。
本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。
但易漏液，易堵塞。
然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。
2. 再沸器再沸器是精馏装置的重要附属设备，用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。
立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
化工原理课程设计题目：SO2气体吸收塔的设计系别：化学与环境工程学院专业：过程装备与控制工程姓名：***学号： ************ 指导老师：***2015年 6 月 22 日目录一设计任务书二设计方案简介三工艺计算一设计任务书（一）设计题目过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除混水吸收SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。
合气体(先冷却)中的SO2（二）操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度 20℃（三）设计内容（1）流程的选择：本流程选择逆流操作；（2）工艺计算：吸收剂量求取、操作线方程式、填料塔径求取、填料层高度、最小润湿速度求取及润湿速度的选取、单位填料层压降的求取、吸收塔高度等的计算；（3）附件选型：液体分布，分布器及再分布器、支座等的选型；（4）编写设计说明书和设计结果一览表，绘制填料塔的工艺条件图。
二设计方案简介2.1方案的确定2.1.1装置流程的确定本流程选择逆流操作。
2.1.2吸收剂的选择吸收剂为清水2.1.3操作温度与压力的确定（1）操作压力常压（2）操作温度 20℃2.2填料的类型与选择的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料对于水吸收SO2散装填料。
本流程选用N38塑料鲍尔环填料。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计：（1）吸收塔的物料衡算；（2）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（3）设计液体分布器及辅助设备的选型；（4）绘制有关吸收操作图纸。
三 工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据20℃时水的有关物性数据如下： 密度为 ρL =998.2 kg/m 3 粘度为 µL =1.0050mPa ·s 表面张力为σL =72.6×103 N/mSO 2在水中的扩散系数为 D L =147×10-9m 2/s=5.29×10-6m 2/h （依Wilke-Chang 0.518r 0.6()1.85910M TD V φμ-=⨯计算，查《化学工程基础》）3.1.2 气相物性数据设进塔混合气体温度为20℃， 混合气体的平均摩尔质量为M Vm =Σy i M i =0.04×64+0.96×29=30.4g/mol 混合气体的平均密度为 ρVm =RT PM =293314.84.30325.101⨯⨯=1.2645kg/ m 3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查化工原理得20℃空气的粘度为 μV =1.81×105Pa ·s查手册得SO 2在空气中的扩散系数为 D V =1.08×10-5m 2/s=0.039 m 2/h3.1.3 气液相平衡数据由手册查得，常压下20℃时SO 2在水中的亨利系数为 E=3.55×103kPa 相平衡常数为m=E/P=3.55×103/101.3=35.04 溶解度系数为H=ρ/EM=998.2/（3.55×103×18）=0.0156kmol/kN ·m 3.1.4 物料衡算（1）进塔混合气中各组分的量 塔平均操作压强为101.3kPa ，故： 混合气量＝3000×20273273+×4.221=124.79 kmol/h混合气SO 2中量＝124.78×0.04＝4.99 kmol/h ＝4.99×64=319.44kg/h 设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量＝124.78-4.99＝119.79kmol/h ＝119.79×29＝3473.88kg/h（2）混合气进出塔的摩尔组成y 1=0.04 y 2=0.0014（3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为 Y 1=11y 1y -=04.0104.0-=0.04167出塔气相摩尔比为 Y 2=22y 1y -=0014.010014.0-=0.001401963（4）出塔混合气量出塔混合气量=119.79÷（1-0.0014）=119.96kmol/h （5）吸收剂（水）的用量L该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算12min 12()Y Y LY V X m -=-对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X 2=0（V L ）min =004.3504167.0001401963.004167.0--=33.86取操作液气比为min 4.1）（V L V L = 404.4786.334.1=⨯=VL53.567879.119404.47=⨯=L kmol/h(6)塔底吸收液组成X 11212()()V Y Y L X X -=-000848.0)(211=-=LY Y V X (7)操作线方程 依操作线方程0014.0404.47)(22+=-+=X X VLY X V L Y 3.2填料塔的工艺尺寸的计算3.2.1塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
第一章绪论本次化工原理课程设计我们的任务是设计筛板塔分离苯和甲苯的混合物。
分离苯和甲苯对现实有着很重要的意义。
苯是染料、塑料、合成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成药物和农药等的重要原料，也是涂料、橡胶、胶水等的溶剂，也可以作为燃料。
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。
甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。
甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料、医药、农药、火炸药、助剂、香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。
甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄、二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇、苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药、农药、染料，特别是香料合成中应用广泛。
甲苯的环氯化产物是农药、医药、染料的中间体。
甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。
甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐、CLT酸、甲苯-2,4-二磺酸、苯甲醛-2,4-二磺酸、甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂、有机颜料、医药、染料的生产。
甲苯硝化制得大量的中间体。
可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品、染料和有机颜料、橡胶助剂、医药、炸药等方面最为重要。
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）。
化工原理课程设计题目乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计年级专业学号学生姓名2009年12月21日目录第一节 化工原理课程设计（精馏装置） (4)1.1设计题目 .......................................................................................................................... 4 1.2操作条件 .......................................................................................................................... 4 1.3设计内容 .......................................................................................................................... 4 1.4基础数据 .......................................................................................................................... 4 第二节 设计方案的确定及工艺流程的说明 . (5)2.1 设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................. 5 2.2 流程图 .. (6)第三节 精馏塔（精馏段）计算 (6)3.1塔的工艺计算 (6)3.1.1全塔物料衡算 ....................................................................................................... 7 3.1.2 塔板数的确定 ...................................................................................................... 7 3.1.3操作工艺条件及相关物性数据计算 ................................................................... 9 3.1.4汽液负荷计算 ..................................................................................................... 11 3.2塔与塔板工艺结构计算 (12)3.2.1塔径确定 ............................................................................................................. 12 3.2.2塔板工艺结构尺寸设计计算 ............................................................................. 12 3.3塔板上流体力学及性能计算 . (14)3.3.1气体通过筛板压降p h 和p p Δ的验算 .............................................14 3.3.2 雾沫夹带量v e 的验算 ..................................................................16 3.3.3漏液的验算 (16)3.3.4液泛的验算 (16)3.4塔板负荷性能图 (17)3.5精馏塔精馏段的设计计算结果汇总一览表 (21)第四节精馏塔（提馏段）计算 (22)4.1 提馏段的物性及状态参数 (22)4.2 提馏段的汽液负荷计算 (23)4.3塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (24)4.4 塔板上的流体力学验算 (26)4.5塔的负荷性能图 (28)4.6精馏塔提馏段的设计计算结果汇总一览表 (32)第五节精馏塔的设计计算结果汇总一览 (33)第六节精馏装置的附属设备 (34)6.1塔高 (34)6.2裙座的相关尺寸计算 (34)6.3 精馏塔的管口直径 (34)6.4塔顶全凝器 (35)6.4塔釜再沸器.................................................................. (40)附图 (46)参考文献 (47)第一节化工原理课程设计（精馏装置）的内容1.1设计题目课程设计题目——乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计：设计一座乙苯-苯乙烯连续精馏塔，要求年处理原料液（40%乙苯）30000t/a，塔底馏出液中含乙苯不高于2%。
课程设计说明书题 目： 碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计 学生姓名： 学 院： 化工学院 班 级： 化学工程与工艺 指导教师：二〇一一 年 一 月 六 日内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称：化工原理课程设计学院：化工学院班级：化09-2学生姓名：学号： _ 指导教师：前言吸收是利用气体在液体中的溶解度差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。
塔设备可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：生产能力大，分离效率高，操作弹性大，气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
对于实际生产来讲，塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时需考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
填料塔由填料、塔内件及筒体构成。
填料分规整填料和散装填料两大类。
塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
目录第1章设计方案的确定 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.1.1流程布置设计 (1)1.1.2设备方案 (1)1.2吸收剂的选择 (1)1.3填料的选择 (1)1.3.1填料的种类选择 (1)1.3.2填料的尺寸选择 (2)1.3.3填料的材质选择 (2)第2章设计基础数据 (3)2.1碳酸丙烯酯（PC） (3)2.2变换气 (3)第3章工艺计算 (4)3.1气液平衡关系 (4)3.2吸收剂用量及操作线关系 (4)3.3设备尺寸计算 (5)3.3.1塔径的计算 (5)3.3.2塔高的计算 (8)3.3.2.1传质系数的计算 (8)3.3.2.2填料层高度的计算 (12)第4章填料吸收塔附属装置及辅助设备选型 (14)4.1填料吸收塔附属装置的选型 (14)4.1.1 液体分布器 (14)4.1.2 液体再分布器 (14)4.1.3 填料支承板 (14)4.2辅助设备选型 (14)4.2.1 管径的计算 (14)4.2.2 泵的选型 (15)4.2.3 风机的选型 (16)第5章设计数据汇总 (17)5-1 数据汇总表 (17)总结 (18)参考文献： (19)第1章设计方案的确定1.1设计方案的确定1.1.1流程布置设计吸收过程的流程布置是指气体和液体进出吸收塔的流向安排。
通常塔内液相作为分散剂，依靠重力的作用自上而下流动；而含有溶质的混合气体则靠压力差的作用通过填料层。
本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。
逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高，溶质的吸收率高。
工业生产中多采用逆流操作。
1.1.2设备方案根据设计要求，选用填料塔。
这是由于填料塔具有结构简单、容易加工，便于用耐腐蚀材料制造，以及压降小、吸收效果好、装置灵活等优点，尤其适用于小塔径的场合。
1.2吸收剂的选择在吸收过程中，吸收剂性能的优劣，往往是决定吸收操作效果的关键。
在选择吸收剂时，对溶质组分的溶解度要大；要对溶质组分有良好的吸收能力，而对混合气体中的其他组分无吸收或吸收甚微；操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小；吸收剂在操作温度下黏度要小；还应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、廉价易得以及化学性质稳定等要求。
综合以上，本设计采用碳酸丙烯酯做吸收剂。
表1-1 工业常用吸收剂1.3填料的选择1.3.1填料的种类选择本次采用散装填料。
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。
初选鲍尔环与阶梯环，比较，采用较好的。
1.3.2填料的尺寸选择同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。
而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。
因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。
1.3.3填料的材质选择工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。
一般操作温度较高而物系无显著腐蚀性时，可选用金属材料；若温度较低可选用塑料填料；物系具有腐蚀性、操作温度又较高时，宜采用陶瓷填料。
综上，可选用d=50mm的金属鲍尔环与金属阶梯环进行比较选择，填料参数见表1-2。
表1-2 金属鲍尔环与金属阶梯环填料参数第2章 设计基础数据2.1碳酸丙烯酯（PC ）①分子式：CH 3CHOCO 2CH 2。
②物理性质见表2-1。
表2-1 碳酸丙烯酯的物理性质③密度与温度的关系见表2-2。
表2-2 温度与密度的关系利用上面数据作图，得密度与温度的关联表达式为:t 9858.01223-=ρ（式中t 为温度，℃；ρ为密度，kg/m 3）图2-1 密度与温度的关系2.2变换气变换气流量：9000Nm 3/h 变换气组成及分压见表2-3。
表2-3 变换气组成及分压第3章工艺计算3.1 气液平衡关系在PC中的亨利定律与温度近似呈直线：E=（1.6204t+39.594）×101.3kPa 查得CO220℃时，E=7293.8026kPa的浓度：χ1=0.8χ1*=0.8(P/E)=0.8×(352/7293.8026)=0.0386⑴出塔溶液中CO2⑵根据CO2在PC中溶解的相平衡关系：logΧCO2 = logP CO2 + 644.25/T - 4.112 =log3.5904 + 644.25/293 – 4.112 = -1.358 ΧCO2 = 0.04385式中：ΧCO2——摩尔比，kmolCO2/kmolPC；P CO2——CO2的分压，kgf/cm2；T ——热力学温度，K。
χ1 = 0.8χ1* = 0.8×0.04385/(1+0.04385) = 0.0336与前者结果相比要小，为安全起见，本设计取后者作为计算依据。
即χ1 = 0.0336 3.2 吸收剂用量及操作线关系亨利定律也可表示为: y e=mχm=E/P=7293.8026/(1.76×103)=4.144最小吸收剂用量：(L/V)min=(Y1-Y2)/(X e1-X2)χe1= y1/m=0.2/4.144=0.04826X e1=χe1/(1-χe1)=0.04826/(1-0.04826)=0.0507L min=V(Y1-Y2)/(X e1-X2)Y1=y1/(1- y1)=0.2/(1-0.2)=0.25Y2=y2/(1- y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101X1=χ1/(1- χ1)=0.0336/(1-0.0336)=0.0348X2=χ2/(1- χ2)=2×10-5/(1-2×10-5)= 2×10-5L min=321.4286×(0.25-0.0101)/(0.0507- 2×10-5)=1521.5217 kmol/h取L=1.5L min=1.5×1521.5217 = 2282.2826 kmol/h操作线方程：y/(1-y)=(L/V) ·χ/(1- χ) + y1/(1- y1) - (L/V) ·χ1/(1- χ1)y/(1-y)=(2282.2826/321.4286)·χ/(1-χ)+0.25-(2282.2826/321.4286) ×0.0348=7.1004χ/(1-χ)+2.9049×10-33.3 设备尺寸计算3.3.1塔径的计算uV D sπ4=()F u u 8.0~5.0=采用Bian ﹠Hougen 关联法求取泛点气速u F ，并计算操作气速。
入塔混合气体的平均分子量：M 1=44×0.2＋28×0.025＋2×0.57＋28×0.18＋16×0.025＝16.08 kg/kmol 入塔混合气体的密度（未考虑压缩分子）：ρV1 ＝PM 1/(RT) = 1.76×106×16.08/[8314×﹙273＋40﹚] ＝10.88 kg/m³ 入塔混合气体质量流量：W v1＝﹙9000/22.4﹚×16.08＝6460.7143 kg/h 入塔液的密度：ρL2＝1203.284 kg/m ³入塔液的质量流量：W L2 ＝2282.2826×102.9＝234846.8795 kg/h CO 2在PC 中的吸收率：φ＝﹙Y 1-Y 2﹚/Y 2 ＝﹙0.25-0.0101﹚/0.25＝0.9596 CO 2在PC 中的溶解量：9000×20％/22.4×φ＝77.1107kmol/h出塔气体的摩尔流量应为入塔气体的摩尔流量与溶于PC 中CO 2的摩尔流量之差。
CO 2：9000/22.4×0.2-77.1107= 3.2464 kmol/h 0.999% CO ： 9000/22.4×0.025=10.0446 kmol/h 3.094% H 2： 9000/22.4×0.57=229.0179 kmol/h 70.538% N 2： 9000/22.4×0.18=72.3214 kmol/h 22.275% CH 4: 9000/22.4×0.025=10.0446 kmol/h 3.094%324.6747kmol/h 100%入塔混合气体的平均分子量：M 1=44×0.00999＋28×0.03093＋2×0.70538＋28×0.22275＋16×0.03093 ＝9.45 kg/kmol出塔混合气体的密度（未考虑压缩分子）：361/39.6)40273(831445.91076.11m kg RT PM V =+⨯⨯⨯==ρ 出塔混合气体质量流量：W v2＝W v1-77.1107×44＝6460.7143-77.1107×44＝3067.8435 kg/h 出塔液的密度：查得混合液密度可由下式计算：1/ρ＝∑g i ρi -1 带入得：ρL1＝1193.6665kg/m ³出塔液的质量流量：W L1 ＝W L2+77.1107×44＝238239.7503 kg/h 则：W L =( W L1+ W L2)/2=(238239.7503+234846.8795)/2=236543.3149 kg/h W V =( W V1+ W V2)/2=(6460.7143+3067.8435)/2=4764.2789 kg/h ρL =( ρL1+ ρL2)/2=(1193.6665+1203.284)/2=1198.4753 kg/m ³ ρV =( ρV1+ ρV2)/2=(10.88+6.39)/2=8.63 kg/m ³ 吸收液的粘度，依下式计算得到：1.1532935.185822.01.1535.185822.0log -+-=-+-=T L μL μ=3.19mPa·s 3.3.1.1金属鲍尔环填料的气速及相关校核：Bian ﹠Hougen 关联式中常数值：A=0.1，K=1.758/14/12.0328/14/12.0326665.119388.102789.47643149.23654375.11.019.36665.119388.10949.03.11281.9lg lg ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛FL V V L L L Vt F u WW K A a g u ρρμρρε得u F =0.1794m/s取u=0.8u F =0.8×0.1794=0.1435 s m h m V V s /165.0/9105.59390002731076.13133.1012731076.1)27340(3.1013333==⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯+⨯=m u V D s 21.11435.0165.044=⨯⨯==ππ 圆整D=1.4m1) 喷淋密度（U ）核算U min =(L w )min ζU min =0.08×112.3=8.984m 3/(m 2·h))/(984.87858.12644.1284.12038795.2348464232222h m m D W U L L ⋅>=⨯==ππρU ＞U min ,满足要求。
