【正文】 化工原理課程設(shè)計–––––板式精餾塔的設(shè)計 摘 要 4Abstract…………………………………………………………………………………………….引言第一章 設(shè)計條件與任務(wù) 8第二章 設(shè)計方案的確定 10第三章 精餾塔的工藝計算 12 實際回流比 12 全塔物料衡算 12 塔板數(shù)的計算 12 理論塔板數(shù) 12 實際塔板數(shù) 13 精餾塔物性參數(shù)的計算 12 操作壓力計算 12 操作溫度計算 13 平均摩爾質(zhì)量計算 12 平均密度計算 13 液體表面張力計算 12 液體表面黏度計算 13 精餾塔的塔體工藝尺寸的計算 12 12 精餾塔有效高度的計算 13第四章 塔板工藝尺寸的計算 14 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15第五章 設(shè)計結(jié)果匯總 17 設(shè)計小結(jié)與體會 17 參考文獻(xiàn) 18第六節(jié) 精餾裝置的附屬設(shè)備 20 回流冷凝器 20 管殼式換熱器的設(shè)計與選型 21（壓強(qiáng)降）的計算 21 22 再沸器 23 24 25 25附錄 工藝流程圖摘要一、化工原理課程設(shè)計的目的和要求課程設(shè)計是《化工原理》課程的一個總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個教學(xué)計劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的重要作用。 課程設(shè)計不同于平時的作業(yè)，在設(shè)計中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過程和設(shè)備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計。所以，課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的有益實踐。 通過課程設(shè)計,學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)： 1. 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集)的能力； 2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計思想，在這種設(shè)計思想的指導(dǎo)下去分析和解決實際問題的能力； 3. 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計算的能力； 4. 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計思想的能力。二、化工原理課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟 （一）課程設(shè)計的基本內(nèi)容 1. 設(shè)計方案簡介 對給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進(jìn)行簡要的論述； 2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3. 典型輔助設(shè)備的選型和計算 包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計算和設(shè)備型號規(guī)格的選定； 4. 帶控制點的工藝流程簡圖 以單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測量點； 5. 主體設(shè)備工藝條件圖 圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；完整的課程設(shè)計由說明書和圖紙兩部分組成。說明書是設(shè)計的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計工作的主要依據(jù)，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：（1）封面（課程設(shè)計題目、班級、姓名、指導(dǎo)教師、時間 ）；（2）目錄；（3）設(shè)計任務(wù)書；（4）設(shè)計方案簡介；（5）設(shè)計條件及主要物性參數(shù)表；（6）工藝設(shè)計計算；（7）輔助設(shè)備的計算及選型；（8）設(shè)計結(jié)果匯總表；（9）設(shè)計評述及設(shè)計者對本設(shè)計有關(guān)問題的討論；（10）工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖；（11）參考資料。 （二）課程設(shè)計的步驟 1. 動員和布置任務(wù)； 2. 閱讀指導(dǎo)書和查閱資料； 3. 現(xiàn)場調(diào)查； 4. 設(shè)計計算,繪圖和編寫說明書；5. 考核和答辯。整個設(shè)計是由論述、計算和繪圖三部分組成。論述應(yīng)該條理清晰，觀點明確；計算要求方法正確，誤差小于設(shè)計要求，計算公式和所用數(shù)據(jù)必須注明出處；圖表應(yīng)能簡要表達(dá)計算的結(jié)果。設(shè)計后期的答辯，及時了解學(xué)生設(shè)計能力的補(bǔ)充過程，也是提高設(shè)計水平，交流心得和擴(kuò)大收獲的重要過程。答辯通常包括個別答辯和公開答辯兩種形式。個別答辯的目的不僅是對學(xué)生進(jìn)行全面考核，更主要的是促進(jìn)學(xué)生開動腦筋,提高設(shè)計水平。所以，在個別答辯后，應(yīng)允許學(xué)生修改補(bǔ)充自己的圖紙和說明書。公開答辯是在個別答辯的基礎(chǔ)上，選出幾個有代表性的學(xué)生在全班公開答辯，實際上是以他們的中心發(fā)言來引導(dǎo)全班性的討論，目的是交流心得、探討問題和擴(kuò)大收獲。 三、帶控制點的工藝流程圖的繪制 帶控制點的工藝流程圖是一種示意性的圖樣,它以形象的圖形、符號、代號表示出化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等，借以表達(dá)出一個生產(chǎn)中物料及能量的變化始末。工藝流程圖繪制范圍如下：必須反映出全部工藝物料和產(chǎn)品所經(jīng)過的設(shè)備；1. 應(yīng)全部反映出主要物料管路，并表達(dá)出進(jìn)出裝置界區(qū)的流向；2. 冷卻水、冷凍鹽水、工藝用的壓縮空氣、蒸汽(不包括副產(chǎn)品蒸汽)及蒸汽冷凝液系統(tǒng)等的整套設(shè)備和管線不在圖內(nèi)表示，僅示意工藝設(shè)備使用點的進(jìn)出位置；3. 標(biāo)出有助于用戶確認(rèn)及上級或有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審批用的一些工藝數(shù)據(jù)(例如:溫度、壓力、物流的質(zhì)量流量或體積流量、密度、換熱量等)；4. 包括繪制圖例，圖畫上必要的說明和標(biāo)注，并按圖簽規(guī)定簽署；5. 必須標(biāo)注工藝設(shè)備，工藝物流線上的主要控制點符及調(diào)節(jié)閥等。這里指的控制點符包括被測變量的儀表功能(如調(diào)節(jié)、紀(jì)錄、指示、積算、連鎖、報警、分析、檢測及集中,就地儀表等)。流程圖的繪制步驟如下：1. 用細(xì)實線()畫出設(shè)備簡單外形，設(shè)備一般按1:100或1:50的比例繪制，如某種設(shè)備過高(如精餾塔)，過大或過小，則可適當(dāng)放大或縮?。?. 常用設(shè)備外形可參照圖01所示，對于無示例的設(shè)備可繪出其象征性的簡單外形，表明設(shè)備的特征即可；3. 用粗實線()畫出連接設(shè)備的主要物料管線，并注出流向箭頭；4. 物料平衡數(shù)據(jù)可直接在物料管道上用細(xì)實線引出并列成表；5. 輔助物料管道(如冷卻水、加熱蒸汽等)，用中粗實線()表示；6. 設(shè)備的布置原則上按流程圖由左至右，圖上一律不標(biāo)示設(shè)備的支腳、支架和平臺等，一般情況下也不標(biāo)注尺寸。工藝物料的介質(zhì)代碼自行編制，一般以分子式及其編寫字母表示。輔助物料如公用系統(tǒng)介質(zhì)代號規(guī)定如表01。代號中文名稱代號中文名稱W水S蒸汽BW鍋爐給水HS高壓蒸汽BR鹽水LS低壓蒸汽BRR鹽水回水MS中壓蒸汽BRS鹽水補(bǔ)給水C冷凝液CW(循環(huán))冷卻水PWW生產(chǎn)廢水CWR(循環(huán))冷卻回水CS化學(xué)污水RW冷卻水(用于零度以上)RW冷凍回水表01 輔助物料和共用系數(shù)介質(zhì)代號圖上應(yīng)標(biāo)注單元設(shè)備的代號，單元設(shè)備分類代號見表02。表02 單元設(shè)備分類代號單元設(shè)備代號單元設(shè)備代號現(xiàn)場裝置,基礎(chǔ),混凝土構(gòu)件轉(zhuǎn)化器,反應(yīng)器,再生器槽、儲罐泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、驅(qū)動機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)特殊裝置儀表ADFJLQ爐子換熱器塔管道電氣BCEMN四、主體設(shè)備工藝條件圖主體設(shè)備是指在每個單元操作中處于核心地位的關(guān)鍵設(shè)備，如傳熱中的換熱器，蒸發(fā)中的蒸發(fā)器，蒸餾和吸收中的塔設(shè)備(板式塔和填料塔)，干燥中的干燥器等。一般，主體設(shè)備在不同單元操作中是不同的，即使同一設(shè)備在不同單元操作中其作用也不相同，如某一設(shè)備在某個單元操作中為主體設(shè)備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設(shè)備。例如，換熱器在傳熱中為主體設(shè)備，而在精餾或干燥操作中就變?yōu)檩o助設(shè)備。泵、壓縮機(jī)等也有類似情況。主體設(shè)備工藝條件圖是將設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的計算結(jié)果用一張總圖表示出來。圖面上應(yīng)包括如下內(nèi)容:1. 設(shè)備圖形 指主要尺寸(外形尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸、連接尺寸)、接管、人孔等；圖01 流程圖設(shè)備外形圖例2. 技術(shù)特性 指裝置的用途、生產(chǎn)能力、最大允許壓強(qiáng)、最高介質(zhì)溫度、介質(zhì)的毒性和爆炸危險性；3. 設(shè)備組成一覽表 注明組成設(shè)備的各部件的名稱等。應(yīng)予以指出，以上設(shè)計全過程統(tǒng)稱為設(shè)備的工藝設(shè)計。完整的設(shè)備設(shè)計，應(yīng)在上述工藝設(shè)計基礎(chǔ)上再進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計，最后提供可供加工制造的施工圖。這一環(huán)節(jié)在高等院校的教學(xué)中，屬于化工機(jī)械專業(yè)中的專業(yè)課程，在設(shè)計部門則屬于機(jī)械設(shè)計組的職責(zé)。第一節(jié) 概 述 精餾所進(jìn)行的是氣(汽)、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣(汽)、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣(汽)、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求： (１) 氣(汽)、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。 (２) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)、液負(fù)荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 (３) 流體流動的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個