【正文】 化工原理課程設計–––––板式精餾塔的設計 摘 要 4Abstract…………………………………………………………………………………………….引言第一章 設計條件與任務 8第二章 設計方案的確定 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 塔板數的計算 12 理論塔板數 12 實際塔板數 13 精餾塔物性參數的計算 12 操作壓力計算 12 操作溫度計算 13 平均摩爾質量計算 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 設計結果匯總 17 設計小結與體會 17 參考文獻 18第六節(jié) 精餾裝置的附屬設備 20 回流冷凝器 20 管殼式換熱器的設計與選型 21（壓強降）的計算 21 22 再沸器 23 24 25 25附錄 工藝流程圖摘要一、化工原理課程設計的目的和要求課程設計是《化工原理》課程的一個總結性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關選修課程的基本知識去解決某一設計任務的一次訓練。在整個教學計劃中，它也起著培養(yǎng)學生獨立工作能力的重要作用。 課程設計不同于平時的作業(yè)，在設計中需要學生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進行過程和設備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經過反復的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設計。所以，課程設計是培養(yǎng)學生獨立工作能力的有益實踐。 通過課程設計,學生應該注重以下幾個能力的訓練和培養(yǎng)： 1. 查閱資料，選用公式和搜集數據(包括從已發(fā)表的文獻中和從生產現場中搜集)的能力； 2. 樹立既考慮技術上的先進性與可行性，又考慮經濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設計思想，在這種設計思想的指導下去分析和解決實際問題的能力； 3. 迅速準確的進行工程計算的能力； 4. 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設計思想的能力。二、化工原理課程設計的內容和步驟 （一）課程設計的基本內容 1. 設計方案簡介 對給定或選定的工藝流程，主要的設備型式進行簡要的論述； 2. 主要設備的工藝設計計算 包括工藝參數的選定、物料衡算、熱量衡算、設備的工藝尺寸計算及結構設計； 3. 典型輔助設備的選型和計算 包括典型輔助設備的主要工藝尺寸計算和設備型號規(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，標出主體設備和輔助設備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數測量點； 5. 主體設備工藝條件圖 圖面上應包括設備的主要工藝尺寸，技術特性表和接管表；完整的課程設計由說明書和圖紙兩部分組成。說明書是設計的書面總結，也是后續(xù)設計工作的主要依據，應包括以下主要內容：（1）封面（課程設計題目、班級、姓名、指導教師、時間 ）；（2）目錄；（3）設計任務書；（4）設計方案簡介；（5）設計條件及主要物性參數表；（6）工藝設計計算；（7）輔助設備的計算及選型；（8）設計結果匯總表；（9）設計評述及設計者對本設計有關問題的討論；（10）工藝流程圖及設備工藝條件圖；（11）參考資料。 （二）課程設計的步驟 1. 動員和布置任務； 2. 閱讀指導書和查閱資料； 3. 現場調查； 4. 設計計算,繪圖和編寫說明書；5. 考核和答辯。整個設計是由論述、計算和繪圖三部分組成。論述應該條理清晰，觀點明確；計算要求方法正確，誤差小于設計要求，計算公式和所用數據必須注明出處；圖表應能簡要表達計算的結果。設計后期的答辯，及時了解學生設計能力的補充過程，也是提高設計水平，交流心得和擴大收獲的重要過程。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生進行全面考核，更主要的是促進學生開動腦筋,提高設計水平。所以，在個別答辯后，應允許學生修改補充自己的圖紙和說明書。公開答辯是在個別答辯的基礎上，選出幾個有代表性的學生在全班公開答辯，實際上是以他們的中心發(fā)言來引導全班性的討論，目的是交流心得、探討問題和擴大收獲。 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、代號表示出化工設備、管路、附件和儀表自控等，借以表達出一個生產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品所經過的設備；1. 應全部反映出主要物料管路，并表達出進出裝置界區(qū)的流向；2. 冷卻水、冷凍鹽水、工藝用的壓縮空氣、蒸汽(不包括副產品蒸汽)及蒸汽冷凝液系統(tǒng)等的整套設備和管線不在圖內表示，僅示意工藝設備使用點的進出位置；3. 標出有助于用戶確認及上級或有關領導審批用的一些工藝數據(例如:溫度、壓力、物流的質量流量或體積流量、密度、換熱量等)；4. 包括繪制圖例，圖畫上必要的說明和標注，并按圖簽規(guī)定簽署；5. 必須標注工藝設備，工藝物流線上的主要控制點符及調節(jié)閥等。這里指的控制點符包括被測變量的儀表功能(如調節(jié)、紀錄、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. 用細實線()畫出設備簡單外形，設備一般按1:100或1:50的比例繪制，如某種設備過高(如精餾塔)，過大或過小，則可適當放大或縮??；2. 常用設備外形可參照圖01所示，對于無示例的設備可繪出其象征性的簡單外形，表明設備的特征即可；3. 用粗實線()畫出連接設備的主要物料管線，并注出流向箭頭；4. 物料平衡數據可直接在物料管道上用細實線引出并列成表；5. 輔助物料管道(如冷卻水、加熱蒸汽等)，用中粗實線()表示；6. 設備的布置原則上按流程圖由左至右，圖上一律不標示設備的支腳、支架和平臺等，一般情況下也不標注尺寸。工藝物料的介質代碼自行編制，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鹽水補給水C冷凝液CW(循環(huán))冷卻水PWW生產廢水CWR(循環(huán))冷卻回水CS化學污水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介質代號圖上應標注單元設備的代號，單元設備分類代號見表02。表02 單元設備分類代號單元設備代號單元設備代號現場裝置,基礎,混凝土構件轉化器,反應器,再生器槽、儲罐泵、壓縮機、風機、驅動機和鼓風機特殊裝置儀表ADFJLQ爐子換熱器塔管道電氣BCEMN四、主體設備工藝條件圖主體設備是指在每個單元操作中處于核心地位的關鍵設備，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備(板式塔和填料塔)，干燥中的干燥器等。一般，主體設備在不同單元操作中是不同的，即使同一設備在不同單元操作中其作用也不相同，如某一設備在某個單元操作中為主體設備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設備。例如，換熱器在傳熱中為主體設備，而在精餾或干燥操作中就變?yōu)檩o助設備。泵、壓縮機等也有類似情況。主體設備工藝條件圖是將設備的結構設計和工藝尺寸的計算結果用一張總圖表示出來。圖面上應包括如下內容:1. 設備圖形 指主要尺寸(外形尺寸、結構尺寸、連接尺寸)、接管、人孔等；圖01 流程圖設備外形圖例2. 技術特性 指裝置的用途、生產能力、最大允許壓強、最高介質溫度、介質的毒性和爆炸危險性；3. 設備組成一覽表 注明組成設備的各部件的名稱等。應予以指出，以上設計全過程統(tǒng)稱為設備的工藝設計。完整的設備設計，應在上述工藝設計基礎上再進行機械強度設計，最后提供可供加工制造的施工圖。這一環(huán)節(jié)在高等院校的教學中，屬于化工機械專業(yè)中的專業(yè)課程，在設計部門則屬于機械設計組的職責。第一節(jié) 概 述 精餾所進行的是氣(汽)、液兩相之間的傳質，而作為氣(汽)、液兩相傳質所用的塔設備，首先必須要能使氣(汽)、液兩相得到充分的接觸，以達到較高的傳質效率。但是，為了滿足工業(yè)生產和需要，塔設備還得具備下列各種基本要求： (１) 氣(汽)、液處理量大，即生產能力大時，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象。 (２) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當塔設備的氣(汽)、液負荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質效率下進行穩(wěn)定的操作并應保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 (３) 流體流動的阻力小，即流體流經塔設備的壓力降小，這將大大節(jié)省動力消耗，從而降低操作費用。對于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個