化工原理课程设计(共享版1).docx

设计任务书1设计题目：分别苯一甲苯混合液的浮阀板式精储塔工艺设计2设计参数(1)设计规模：苯一一甲苯混合液处理量2万t/a(2)生产制度：年开工330天，每天小时连续生产(3)原料组成：苯含量为35%(质量百分率，下同)(4)进料状况：含苯35%的苯一一甲苯混合溶液20(5)分别要求：塔顶苯含量不低于98.5%,塔底甲苯含量不小于98%(6)建厂地区：大气压为76OmfnHg,自来水年平均温度为20C的盐城市V3设计要求和工作量(1) 完成设计说明书一份<2)完成精储塔工艺条件图一张4设计说明书主要内容摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分别以达到提纯或回收有用组分的目的，精储是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分别目的的方法。精储操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，驾驭气液相平衡关系，熟识各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分别过程中的各种参数是特别重要的。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设得类型之-本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精储问题进行分析、选取、计算、核算,绘图等，是较完整的精情设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采纳“本设计书对苯和甲苯的分别设备一浮阀精锚塔做了较具体的叙述，主要包括：工艺计算.协助设备计算,塔设备等的附图。采纳浮阀精储塔，塔高18.81米,塔径1.0米，按逐板计算理论板数为29。算得全塔效率为0539.塔顶运用全凝器，部分回流.精储段实际板数为12,提惚段实际板数为17.实际加料位置在第13块板（从上往下数），操作弹性为3.75。通过板压降、淘液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在平安操作范用内。塔的附展设备中，全部管线均采纳无钢管。再沸器采纳卧式浮头式换热器。用MoC饱和蒸汽加热，用20C循水作冷凝剂。饱和蒸汽走管程，釜液走光程。关能词：聚一甲笨、精惆、图解法、负荷性能图,精惚塔设备结构设计方案的选择和论证1设计流程本设计任务为分别苯一甲苯混合物对于二元混合物的分别，采纳连续精惚流程。设计中采纳泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精储塔内。塔顶上升蒸气采纳全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝得冷却后送至储廓，该物系属易分别物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采纳间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储城，2设计思路在本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馔分别，简洁蒸谭和平衡蒸愉只能达到组分的部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分别，是精储塔的基本原理,事实上，蒸值装置包括精馅塔、原料预热器、蒸情釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备，蒸馅过程按操作方式不同，分为连续蒸储和间歇蒸懒，我们这次所用的就是浮阀式连续精匍塔。蒸馈是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分别的。热量自塔釜输入，由冷凝渊和冷却涔中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。要保持塔的稳定性,流程中除用泵干脆送入塔原料外也可以采纳高位槽。塔顶冷凝器可采纳全凝器、分凝器-全能器连种不同的设置。在这里打算用全凝器，因为可以精确的限制回流比,此次设计是在常压下操作。因为这次设计采纳间接加热，所以须要再沸器，回流比是精储操作的我要工艺条件。选择的原则是使设备和操作费用之和最低。在设计时要依据实际须要选定回流比。1、本设计采纳连续精馈操作方式。2、常压操作。3、20C进料。4、间接蒸汽加热。5、选'R=2Rmin06、塔顶选用全藤器。7、选用浮阀塔。在此运用浮阀塔，浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它汲取了两行的优点，其突出优点是可以依据气体的流量自行调整开度，这样就可以避开过多的漏液,另外还具有结构简洁，造价低，制造便利，塔板开孔率大，生产实力大等优点.浮阀塔始终成为化工生中主要的传历设备,其多用不锈钢板或合金.近年来所探讨开发出的新型浮设进一步加强了流体的导向作用和气体的分散作用，使气液两相的流淌接触更加有效，可显著提高操作弹性和效率。从苯一甲苯的相关物性中可看出它们可近似地看作志向物系。而且浮阀与塔盘板之间的流通面枳能随气体负荷的变动而自动阚整，因而在较宽的气体负荷范国内，均能保持稔定操作。气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫央带员少，液面落差也较小。第一章塔板的工艺设计1.1 物料衡算1.1.j塔的物料衡(1)茶的摩尔质量：=78.11kgIkmo1.甲苯的摩尔班量：Af92.13依mR<2>阻料液平均摩尔质量：xf.=0.35778./<0.35/78+0.65/92)=0.388X1,=0.985/78/(0.985/78+0.015m)却.987Mr=O.388×78+(1-0.388)x92=86.568/wjo002/78002/78+H98/92=00235M1.=0.44×78+(1.-0.44)×92=85.8依/hno1.(3)物料衡算原料液流量：F=200×IOtKV(7920x86.568)=29A7kg/kmo1.总物料衡算：F=D+W即D+W=29.17瓜”+湫”=Fxt-即0.987D+O.O235W=29.17x0.388解得：D=I1.04kmo1./h.W=18.13hto1./1.2.2平衡线方程的确定由文献中苯与甲苯的汽-液平衡组成可以找出HI=Wa0算出。如表1-6苯一甲苯(IOIJkPa)的t-x-y相平衡数据苯摩尔分数温度t苯摩尔分数温度C液相气相液相气相().00.0110.60.5920.78989.40.0880.212106.10.7000.85386.80.2(X)0.370102.20.8030.91484.40.3000.50098.60.9030.95782.303970.61895.20.9500.97981.20.4890.71092.11.001.0()80.2a2%«5%2.352.332.462.562.582.492.612.392.45xkrO.212(1.-O.212k279y4/y1.1.O.()88(1.-O.()88)同理可兑出其它的从而推出au=2.46所以平衡线方程ax2.46.vy=1+(«-1.)x1.+1.46.vC11*A，+r因为q.查表知：军和甲笨的热络均为1.83kJkg,笈=393.9划/依.卬c=363/kg:C=O,44O1.83×78+O.56O×1.83×92=157fc(.C)=1.36C.XAr+r157X(93-20)+32220.4一32220.40.966-0.720.72-0.513所以q线方程为：y=38x-I.26;和平衡线方程联立求得:xm=0.513,yv=0.720=1.2r阳4O.579n,.1D=.1=.=0.64ImV11uV11×1.796选取不锈钢除沫器类型：标准型：规格：40To0：材料：不锈钢丝网<!Cr1.8Ni1.9Ti);丝网尺寸:圆丝0.234.4裙座塔底常用裙座支探，褶座的结构性能好，连接处产生的局部阻力小，所以它是塔设备的主要支座形式，为了制作便利，一般采纳圆筒形。由于裙座内径>80Omm,故裙座壁厚取16mm。基础环内径：DM=(100o+2X16)-(0.2X0.4)×IO'=632mm基础环外径：Db,=(1.(XX)+2×16)+(0.2×0.4)0,=1432mm经圆整后裙座取DZ=O.7m,Dbo=1.5m；基础环厚度考虑到腐蚀余量去1.2m；考虑到再沸器，裙座高度取2.2m,地脚螺栓直径取M22。4.5人孔人孔是安装或检修人员进出塔的唯一通道，人孔的设置应使丁人进出任何一U塔板“由丁设置人孔处塔间Mi离大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，一般每隔10、20块板才设一个孔，本塔中共24块板，需设置2个人孔,每个人孔直径为45Omnb板间距为60Omm,裙座上应开2个人孔，直径为450e,人孔深化塔内部应与塔内碓修平，其边缘需倒梭和磨圆，人孔法兰的密封面形态及举片用材，一般与塔的接管法兰相同，本设计也是如此。4.6塔总体高度的设计4.6.1塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头的直线距离，取除沫器到第一块板的距离为600三塔顶部空间高度为1200三,1.6.2塔的底部空间高度塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线的距离，釜液停留时间取5min.H8=(1.,.X60-RJA+(0.5×0.7)一(5x0.00372x60-0.142)/0.785+0.35=1.591m设计结果汇总浮阀塔的工艺设计计算结果汇总表项目内容'数值或说明备注精储/提储段段塔径D/m/1.0板间距HJm/0.45塔板形式单溢流弓形降液管分块式塔板空塔气速U(<ns)/0.679垠长(IW)/0.660堪海hw/m0.50/0.6063板上液U离度h1.m0.070降液管底隙高度hnm0.23/0.6469浮阀数N/个82等腰三角形叉排阀孔气速1.V(ms)5.59临界阀孔气速UtC(B1/S)5.94/5.81阀孔动能因数3/9.59孔心距t/m/0.07同一横排的孔心距排间距h/m0.06相邻两横排中心线距离单板压降AP/Pa540/537液体在降液管内停留时间s/24.6/8.96降液管内清液层高度Hd/m/0.13/0.1490泛点率(%)/35.3/43.0气相负荷上Vsmax/(b3s)限/1.101.05雾沫夹带限制气相负荷下限,0.290.28漏液限制Vsmin/(m's)15操作弗性3.78/3.58设计总结经过这段时间的查阅文献、计算和整理，使我们对以往学过的学问有了进步的相识，同时培育了我们理论联系实际的实力，这次精馀塔设计加深我们时化工生产过程的理解和相识，并熬炼J'我们的逻辑思维实力，同时也让我们深深地感受到工程设计的困难性以及我们了解的学问的狭隘性。此次设计培育了我们的自学实力，设计中的很多学问都须要查阅资料和文献，并要求加以归纳、整理和息结。通过自学及老帅的指导，不仅巩固了所学的化工原理学问，更极大地拓宽了我们的学问面，让我们更加相识到实际化工生产过程和理论的联系和差别，这对将来工作无疑将起到重要的作用。在此次计过程中，我们的收获很大，感受也很深，更觉得学好基础学问的重要性.同时通过这次设计，我们深深地体会到与沟通的重要性.通过与同学或者是老师的交换看法很简洁发觉自己相识的不足，从而让自己少走弯路。致谢感谢我们的化工原理老师*和CAD制图老师*,同时感谢*老师和*老师在课下蜴予的辅导。老师们仔细辅导使我们在设计过程中方向明确，加深了我们对化工原理这门可相识。老牌们刚好指出我们设计过程中出现的些错误，让我们少走很多弯路.这不仅节约/我们的设计时间，更使我们加深了印象，在以后的设计过程中不至再犯同样的错误.经过老师们的指导，我们学习到很多在书本中学不到的学问，提高了运用理论学问解决实际问题的实力，自身的综合素养也不断提升。感谢老师为我们供应这次将所学理论学问转化为实践运用的机会，为我们供应了熬炼自己平台。在此，对老牌们表达真诚的谢意！参考文献“陈敏恒，从德滋，方图南等.化工原理（上册其次版）.北京：化学工业出版社，19992陈敏恒，从德滋，方图南等.化工原理（下册第三版）.北京：化学工业出版社，20063刘光启，马连湘，刘杰.化学化工物性数据手册（有机卷）.北京:化学工业出版社,20024贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津:天津高校出版社,20025张受谦.化工手册（上卷）.济南：山东科学技术出版社，19866张受谦.化工手册（下卷）.济南：山东科学技术出版社，19847路秀林，王者相塔设缸北京：化学工业出版社，2004唐伦成.化工原理课程设计筒明教程.哈尔滨：哈尔滨工程离校出版社:,20059王国胜,化工原理课程设计（其次版）.大连:大连理工高校出版社，200610王静康.化工设计.北京:化学工业出版社，1995I1.1.AutoCAD2002培训教程.北京：电子工业出版社,200312周大军,揭福.化工工艺制图.北京:化学工业出版社教材出版中心,200513贺匡国.化工容器及设备简明设计手册.北京：化学工业出版社,200214姚玉英.化工馀理（上册）.天津：天津科学技术出版社,2005主要符号说明符号意义SI单位传热面积m2At塔截面积mrA,降液管截面积in'Ar鼓泡区面积m*Cp摩尔定压热容kj(kmo1.K)D塔径m阀孔直径mE1板效率已液沫夹带量F进料流量kmo1./hH折流挡板间距mH塔的有效高度mI1.1板间距mh1.板上液层高度mH.液体通过降液管的高度mh.堰上液层高度m人孔高度mh,外展高m%降液管底隙高度mh(塔板静压头mK干板静压头降mht含气液层静压头降mh.表面张力造成的岸压头降mK1.降液管的静压头降mh液面落差mK传热系数W/(mjK)1.堰长m1.下降液体流盘kmo1./h1.液相流量m7sM摩尔质量kg/kmo1.N塔板数P操作压力kPaPr普朗特数P压力降Paq进料状况参数Q热负荷kj/hr鼓泡区半径nK回流比Re雷诺数t温度rAt.平均温度差,cU空气速m/sUo阀孔气速m/sUcv临界阳孔气速m/sV上升蒸汽流量kmo1./hVs气相流量117sW塔底产品流量kmo1./h*降液管宽度m边缘区宽度*冷却水用量kg/hWs安定区宽度m附录C-IO1.coQ5v，Qvw»*c)Hrn<t>:<IV.I.Z«UCt1.Vt>1.tE±2)A-IQ1.rM*Air¼“Hi1.1.«)1”ESKyIImwire*«(TA冷Wd冷11已M1.RM%tHR0w