化工原理课程设计
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化工原理课程设计前言
化工原理是化学工程专业的一门重要课程,它是学生在学习化学工程专业知识
的基础上,进一步深入了解化工过程的基本原理和技术。
本课程设计旨在通过实际案例分析和计算,帮助学生加深对化工原理的理解,提高解决实际工程问题的能力。
在化工原理课程设计中,我们将涉及到化工原理的基本概念、热力学、传质和
反应工程等内容。
通过对这些内容的学习和实践,学生将能够掌握化工过程中的基本原理和技术,为将来的工程实践打下坚实的基础。
本课程设计将以实际工程案例为背景,通过对案例的分析和计算,让学生了解
化工原理在实际工程中的应用。
同时,我们还将引导学生运用所学知识,解决实际工程中的问题,培养学生的工程实践能力和创新意识。
通过本课程设计的学习,学生将不仅能够掌握化工原理的基本理论,还能够了
解化工工程中的现实问题和挑战。
我们希望学生能够通过本课程设计,对化工原理有一个更加深入和全面的理解,为将来的工程实践做好充分的准备。
最后,希望学生能够认真对待本课程设计,积极参与课程学习和实践,不断提
高自己的专业能力和素质,为将来的工程实践做好充分的准备。
同时,也希望学生在学习过程中能够保持好奇心和求知欲,不断探索和创新,为化工行业的发展做出自己的贡献。
化工原理课程设计将是一次知识的盛宴,也将是一次思维的碰撞。
让我们一起
期待这个过程,为自己的未来梦想努力奋斗!。
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。
化工原理课程设计 柴诚敬一、课程目标知识目标:1. 理解并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. 学会运用化学工程的基本原理分析典型化工过程中的现象与问题;3. 掌握化工流程设计的基本方法和步骤,能结合实际案例进行流程分析与优化。
技能目标:1. 能够运用数学工具解决化工过程中的计算问题,如物料平衡、能量平衡等;2. 培养学生运用实验、图表、模拟等方法对化工过程进行研究和评价的能力;3. 培养学生团队协作、沟通表达及解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学科的兴趣和热爱,激发学习积极性;2. 增强学生的环保意识,使其认识到化工过程对环境的影响及责任感;3. 培养学生严谨、求实的科学态度,提高其创新意识和实践能力。
本课程针对高年级学生,结合化工原理课程性质,注重理论与实践相结合,旨在培养学生运用基本原理解决实际问题的能力。
教学要求以学生为中心,注重启发式教学,激发学生的主动性和创造性。
课程目标分解为具体学习成果,以便于后续教学设计和评估。
通过本课程的学习,使学生能够全面掌握化工原理知识,为未来从事化工领域工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括:1. 化工流体力学基础:流体静力学、流体动力学、流体阻力与流动形态等;参考教材第二章:流体力学基础。
2. 热力学原理及应用:热力学第一定律、第二定律,以及理想气体、实际气体的热力学性质;参考教材第三章:热力学原理及其在化工中的应用。
3. 传质与传热过程:质量传递、热量传递的基本原理,以及相应的传递速率计算;参考教材第四章:传质与传热。
4. 化工过程模拟与优化:介绍化工过程模拟的基本方法,如流程模拟、动态模拟等,以及优化策略;参考教材第五章:化工过程模拟与优化。
5. 典型化工单元操作:分析各类单元操作的基本原理及设备选型,如反应器、塔器、换热器等;参考教材第六章:典型化工单元操作。
教学大纲安排如下:第一周:化工流体力学基础;第二周:热力学原理及应用;第三周:传质与传热过程;第四周:化工过程模拟与优化;第五周:典型化工单元操作。
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计:精馏塔
一、设计题目
设计一个年产10万吨的乙醇-水溶液精馏塔。
该精馏塔将采用连续多级蒸馏的方式,将乙醇与水进行分离。
乙醇的浓度要求为95%(质量分数),水含量要求低于5%。
二、设计要求
1. 设计参数:
操作压力:常压
进料流量:10万吨/年
进料组成:乙醇40%,水60%(质量分数)
产品要求:乙醇95%,水5%
2. 设计内容:
完成精馏塔的整体设计,包括塔高、塔径、填料类型、进料位置、塔板数、回流比等参数的计算和选择。
同时,还需完成塔内件(如进料口、液体分布器、再沸器等)的设计。
3. 绘图要求:
需要绘制精馏塔的工艺流程图和结构示意图,并标注主要设备参数。
4. 报告要求:
完成设计报告,包括设计计算过程、结果分析、经济性分析等内容。
三、设计步骤
1. 确定设计方案:根据题目要求,选择合适的精馏塔类型(如筛板塔、浮阀塔等),并确定进料位置、塔板数和回流比等参数。
2. 计算塔高和塔径:根据精馏原理和物料性质,计算所需塔高和塔径,以满足分离要求。
3. 选择填料类型:根据物料的特性和分离要求,选择合适的填料类型,以提高传质效率。
4. 设计塔内件:根据塔板数和填料类型,设计合适的进料口、液体分布器、再沸器等塔内件。
5. 进行工艺计算:根据进料组成、产品要求和操作条件,计算每块塔板的温度和组成,以及回流比等参数。
6. 进行经济性分析:根据设计方案和工艺计算结果,分析项目的投资成本和运行成本,评估项目的经济可行性。
化工原理课程设计(一)——碳八分离工段原料预热器设计学生姓名:왕량学校:대련대학专业班级:화공101学号:10412041指导老师:왕위징时间:2012.07.08目录一、设计任务书 (3)二、概述及设计方案简介 (4)1.碳八芳烃分离工艺简介 (4)2.换热器简介 (4)三、设计条件及主要物性参数 (7)1.设计条件 (7)2.主要物性参数 (7)四、工艺设计计算 (9)1.估算传热面积 (9)2.选择管径和管内流速 (11)3.选取管长、确定管程数和总管数 (12)4.平均传热温差校正及壳程数 (13)5.传热管排列 (14)6.管心距 (15)7.管束的分程方法 (15)8.壳体内径 (16)9.折流板和支承板 (16)10.其它主要附件 (17)11.接管 (17)五、换热器核算 (17)1.热流量核算 (17)2. 传热管和壳体壁温核算 (24)3. 换热器内流体阻力计算 (26)六、设计自我评述 (31)七、参考文献 (32)八、主要符号表 (32)八、附录 (33)附录1 工艺尺寸图 (33)附录2工艺流程图 (34)一、设计任务书化工原理课程设计任务书姓名:王亮班级:化工101碳八分离工段原料预热器设计冷流体:液体(流量15Koml/h)组成摩尔分率乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯18% 18% 40% 24%加热水蒸气压力为122Kg cm/由20℃加热到162℃要求管程和壳程压差均小于50KPa,设计标准式列管换热器二、概述及设计方案简介1.碳八芳烃分离工艺简介碳八芳烃分离即C8芳烃分离,根据工业需要将碳八芳烃分离成单一组分或馏分的过程。
C8芳烃分离的主要目的是活的经济价值较高的对二甲苯和邻二甲苯。
因此,C8芳烃分离有常常与碳八芳烃异构化结合在一起,以获得更多的对、邻二甲苯。
在个别情况下,也要分离出高纯度的乙苯、苯乙烯。
各种C8芳烃间沸点很接近难以用一般的精馏方法分离,各种C8芳烃沸点如表所示。
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。
化工原理课程设计成果简述一、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. 使学生了解化工过程中常见单元操作的基本原理,如流体输送、热交换、吸收和蒸馏等;3. 帮助学生理解化工过程的基本规律,并能运用这些规律分析实际问题。
技能目标:1. 培养学生运用数学和物理知识解决化工过程中实际问题的能力;2. 提高学生进行实验操作、数据分析和处理的能力;3. 培养学生运用计算机软件进行化工过程模拟和优化的技能。
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,激发他们探索未知、追求真理的精神;2. 培养学生的团队合作意识,使他们学会在化工项目中与他人协作;3. 增强学生的环保意识,让他们了解化工生产对环境的影响,培养他们绿色化学的理念。
本课程针对高年级学生,结合化工原理的学科特点,注重理论知识与实际应用相结合。
在教学过程中,注重启发式教学,培养学生的创新能力和实践能力。
通过本课程的学习,期望学生能够掌握化工原理的基本知识,具备解决实际问题的能力,并形成积极的情感态度和价值观。
为后续的教学设计和评估,课程目标已分解为具体的学习成果,以便更好地实现教学目标。
二、教学内容本课程教学内容紧密结合课程目标,选取以下重点内容进行讲解:1. 化工原理基本概念:包括流体力学、热力学、传质和反应工程等基本原理;- 教材章节:第1章 流体力学基础,第2章 热力学基础,第3章 传质过程原理,第4章 化学反应工程。
2. 常见单元操作原理:涵盖流体输送、热交换、吸收和蒸馏等单元操作;- 教材章节:第5章 流体输送设备,第6章 热交换设备,第7章 吸收与解吸,第8章 蒸馏与萃取。
3. 化工过程规律:分析化工过程中能量、质量和动量平衡,以及相应的工艺计算;- 教材章节:第9章 化工过程分析与计算。
4. 化工实验与数据处理:开展实验操作,学会使用实验数据和计算机软件进行数据处理;- 教材章节:第10章 化工实验技术,第11章 数据处理与计算机应用。
————大学化工原理课程设计说明书专业:班级:学生姓名:学生学号:指导教师:提交时间:成绩:化工原理课程设计任务书专业班级设计人一、设计题目分离乙醇-水混合液(混合气)的填料精馏塔二、设计数据及条件生产能力:年处理乙醇-水混合液(混合气):0.7 万吨(开工率300天/年);原料:乙醇含量为40 %(质量百分率,下同)的常温液体(气体);分离要求:塔顶乙醇含量不低于(不高于)93 %;塔底乙醇含量不高于(不低于)0.3 %。
建厂地址:沈阳三、设计要求(一)编制一份设计说明书,主要内容包括:1、前言;2、流程的确定和说明(附流程简图);3、生产条件的确定和说明;4、精馏(吸收)塔的设计计算;5、附属设备的选型和计算;6、设计结果列表;7、设计结果的讨论与说明;8、注明参考和使用的设计资料;9、结束语。
(二)绘制一个带控制点的工艺流程图(2#图)(三)绘制精馏(吸收)塔的工艺条件图(坐标纸)四、设计日期:2012 年03 月07 日至2012 年03 月18 日目录前言 (1)第一章流程确定和说明 (2)1.1加料方式的确定 (2)1.2进料状况的确定 (2)1.3冷凝方式的确定 (2)1.4回流方式的确定 (3)1.5加热方式的确定 (3)1.6再沸器型式的确定 (3)第二章精馏塔设计计算 (4)2.1操作条件与基础数据 (4)2.1.1操作压力 (4)2.1.2气液平衡关系与平衡数据 (4)2.1.3回流比 (4)2.2精馏塔工艺计算 (5)2.2.1物料衡算 (5)2.2.2 热量衡算 (9)2.2.3理论塔板数的计算 (12)2.2.4实际塔板数的计算 (13)2.3精馏塔主要尺寸的设计计算 (15)2.3.1塔和塔板设计的主要依据和条件 (15)2.3.2. 塔体工艺尺寸的计算 (18)2.3.3填料层高度的计算 (21)2.3.4填料层压降的计算 (22)2.3.5填料层的分段 (24)第三章附属设备及主要附件的选型计算 (25)3.1冷凝器的选择 (25)3.1.1 冷凝剂的选择 (25)3.2再沸器的选择 (26)3.2.1间接加热蒸气量 (26)3.2.2再沸器加热面积 (26)3.3塔内其他构件 (27)3.3.1 接管的计算与选择 (27)3.3.2 液体分布器 (29)3.3.3 除沫器的选择 (30)3.3.4 液体再分布器 (31)3.3.5填料及支撑板的选择 (31)3.3.6裙座的设计 (31)3.3.7手孔的设计 (32)3.3.8 塔釜设计 (32)3.3.9 塔的顶部空间高度 (32)3.4精馏塔高度计算 (32)第四章设计结果的自我总结和评价 (34)4.1精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (34)4.2精馏塔主要工艺尺寸 (34)4.3同组数据比较 (35)4.4设计结果的自我总结与评价 (35)附录 (37)一、符号说明 (37)二、不同设计条件下设计结果比较 (38)前言在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中,气液传质设备必不可少。
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)。
化工原理课程设计吸收前言一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握化工原理中吸收过程的基本概念和原理;2. 学习并熟悉吸收塔的结构、类型及其在化工过程中的应用;3. 掌握吸收过程的基本数学模型和计算方法,能进行简单吸收过程的设计计算。
技能目标:1. 能够运用吸收原理分析和解决实际问题,具备一定的工程实践能力;2. 学会使用相关软件或工具对吸收过程进行模拟和优化,提高计算准确性;3. 培养团队合作意识,提高沟通与协作能力,共同完成吸收过程的设计任务。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学习的兴趣,激发学习热情,形成主动学习的态度;2. 增强学生的环保意识,认识化工过程对环境的影响,树立绿色化学观念;3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念,提高学生的职业素养。
课程性质:本课程为化工原理的重要组成部分,旨在通过吸收过程的学习,使学生掌握基本理论,具备实际工程问题的分析和解决能力。
学生特点:学生已具备一定的化学基础和工程观念,具有一定的数学和物理学习能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的工程实践能力和创新意识。
通过课程目标的具体分解,实现对学生知识、技能和情感态度价值观的全面提升。
二、教学内容1. 吸收过程的基本概念:包括吸收塔的定义、作用及其在化工生产中的应用。
教材章节:第二章 吸收与吸附2. 吸收塔的结构与类型:学习不同类型的吸收塔结构特点及其在工业中的应用。
教材章节:第二章 吸收与吸附3. 吸收过程的数学模型与计算方法:掌握吸收过程的速率方程、平衡关系及传质系数的计算。
教材章节:第三章 传质过程4. 吸收塔的设计计算:学习并运用吸收塔设计的相关公式,进行实际案例计算。
教材章节:第四章 化工设备的设计计算5. 吸收过程的模拟与优化:介绍吸收过程模拟软件,通过软件对吸收过程进行模拟和优化。
教材章节:第六章 化工过程模拟与优化6. 吸收塔的工业应用案例:分析吸收塔在实际工业生产中的应用案例,提高学生的工程实践能力。
目录1.序言 (2)2.原始数据 (2)3.精馏塔的工艺设计 (3)一、物料衡算 (3)二、塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算 (3)三、确定最佳操作回流比与塔板层数 (5)四、塔板结构计算 (11)五、溢流堰高度h及堰上液层高度ow h的确定 (12)w六、板面筛孔布置的设计 (13)七、力学性能参数计算及校核 (13)八、塔板负荷性能图 (15)4.筛板设计计算的主要结果 (18)5.主要符号说明 (18)6.参考文献 (18)7.双组分筛板塔流程图 (19)8.结束语 (20)序言化工生产常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏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部分冷凝达到轻重组分分离的方法。
精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。
为此,掌握气液相平衡关系,熟悉各种塔型的操作特性,对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计苯—甲苯物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等,是较完整的精馏设计过程,该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
精馏设计包括设计方案的选取,主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算,工艺流程图、主要设备的工艺条件图等内容。
通过对精馏塔的运算,可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的,换热器和泵及各种尺寸是合理的,以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
Ⅰ.原始数据1.设计题目:双组分连续精馏筛板塔的设计2.原料处理量:1.25×104kg/h3.原料组成:4.分离要求:(1):馏出液中低沸点组分的含量不低于0.970(质量分率)。
(2):馏出液中低沸点组分的收率不低于0.985(质量分率)5.操作条件:(1):操作压力:常压。
(2):进料及回流状态:泡点液体。
化工原理课程设计-热交换器引言热交换器是化工工艺中常用的一种设备,其作用是实现热量的交换,从而实现能量的转移。
本文将从热交换器的原理、设计要点、性能评价等方面进行介绍和讨论。
一、热交换器的原理热交换器是通过两个介质之间的热传导来实现能量转移的设备。
它由一个或多个传热表面组成,介质在这些表面上相互接触,并通过传热表面之间的热传导来实现热量的传递。
根据介质的流动方式,热交换器可以分为管壳式热交换器和板式热交换器。
1.1 管壳式热交换器管壳式热交换器是目前最常用的一种热交换器。
它由一个管子和一个外壳组成,在外壳内部通过一个或多个管子,介质在管子内部流动,通过管子和外壳之间的热传导来实现热量的传递。
管壳式热交换器结构简单、可靠性高,广泛应用于化工、制冷等领域。
1.2 板式热交换器板式热交换器是近年来发展起来的一种新型热交换器。
它由一系列平行排列的波纹板组成,流体通过波纹板之间的间隙流动,通过波纹板的热传导来实现热量的传递。
板式热交换器具有传热效率高、体积小、重量轻等优点,因此在化工工艺中得到广泛应用。
二、热交换器的设计要点热交换器的设计是化工工艺中非常重要的一部分,设计的好坏直接影响到热交换器的性能。
下面将介绍热交换器设计的几个关键要点。
2.1 热传导热传导是热交换器实现热量传递的基本方式。
在设计热交换器时,需要考虑介质之间的热传导系数、传热表面的材料、传热表面的形状等因素,并通过合理的设计来提高热传导效率。
2.2 流体流动流体的流动方式对热交换器的传热效果有着重要影响。
在设计热交换器时,需要考虑流体的流动速度、流动的方式(如层流、湍流)、流体的阻力等因素,并通过合理的设计来优化流体的流动方式,提高传热效率。
2.3 温度差温度差是热交换器实现热量转移的驱动力。
在设计热交换器时,需要考虑介质之间的温度差、介质的流量、介质的性质等因素,并通过合理的设计来控制温度差,提高传热效率。
2.4 材料选择热交换器的材料选择直接影响到其耐腐蚀性、耐高温性、传热效率等性能。
化工原理课程设计任务
本次化工原理课程设计的任务是通过理论学习和实践操作,深入了解化工原理的基本原理和应用,并通过具体的项目任务来提高学生的实践能力和解决问题的能力。
具体任务包括:
1. 学习化工原理的基本理论知识,包括流体力学、热传递、传质分离等方面的内容。
2. 进行实验操作,学习使用各种化工仪器设备,如流量计、温度计、压力计等,掌握实验数据记录和分析的方法。
3. 进行项目设计和实施,根据实际需求,设计并完成一个小型化工过程,如液体混合、蒸馏、萃取等。
4. 学习并掌握化工过程的模拟和优化方法,使用相关软件进行模拟计算和优化设计。
5. 进行结果分析和报告撰写,对实验数据进行处理和分析,撰写实验报告和项目报告,总结经验和教训。
通过以上的任务,学生将能够全面了解化工原理的应用和实践操作,培养解决实际问题的能力,提高团队合作和沟通能力。
同时,也能够培养学生的创新思维和科学研究能力,为将来从事相关工作打下坚实的基础。
《化工原理》课程设计报告精馏塔设计学院专业班级学号姓名指导教师目录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3)一.设计题目 (3)二.操作条件 (3)三.塔设备型式 (3)四.工作日 (3)五.厂址 (3)六.设计内容 (3)设计方案 (4)一.工艺流程 (4)二.操作压力 (4)三.进料热状态 (4)四.加热方式 (4)精馏塔工艺计算书 (5)一.全塔的物料衡算 (5)二.理论塔板数的确定 (5)三.实际塔板数的确定 (7)四.精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8)五.塔体工艺尺寸设计 (10)六.塔板工艺尺寸设计 (12)七.塔板流体力学检验 (14)八.塔板负荷性能图 (17)九.接管尺寸计算 (19)十.附属设备计算 (21)设计结果一览表 (24)设计总结 (26)参考文献 (26)苯-氯苯精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务一.设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t,塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。
原料液中含氯苯为22%(以上均为质量%)。
二.操作条件1.塔顶压强自选;2.进料热状况自选;3.回流比自选;4.塔底加热蒸汽压强自选;5.单板压降不大于0.9kPa;三.塔板类型板式塔或填料塔。
四.工作日每年300天,每天24小时连续运行。
五.厂址厂址为天津地区。
六.设计内容1.设计方案的确定及流程说明2. 精馏塔的物料衡算;3.塔板数的确定;4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;5.精馏塔主要工艺尺寸;6.精馏塔塔板的流体力学验算;7.精馏塔塔板负荷性能图;8.精馏塔辅助设备选型与计算;9.设计结果概要或设计一览表;10.带控制点的生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图;11.设计总结和评述;设计方案的确定一、工艺流程苯和氯苯原料液经换热器由塔釜液预热至泡点连续进入精馏塔内,塔顶蒸气经塔顶冷凝器冷凝后,一部分馏分回流,一部分馏分作为产物连续采出;塔底液的一部分经塔釜再沸器气化后回到塔底,另一部分连续采出。
塔顶设置全凝器,塔釜设置再沸器,进料及回流液的输送采用离心泵。
本设计采用筛板塔,因其结构简单、易于加工、造价低廉,且具有处理能力大、塔板效率高、压降较低、适用于黏度不大的物系的分离等优点。
二、操作压力精馏过程按操作压力可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。
确定操作压力时,必须根据所处理物料的性质,兼顾技术上的可行性和经济上的合理性的综合考虑。
一般优先使用常压精馏,对热敏性物料或混合物泡点过高的物系,宜采用减压精馏。
对于沸点低、在常压下为气态的物料,应在加压下进行精馏在本方案所涉及的浓度范围内,苯和氯苯的相对挥发度相差较大,易于分离,而且苯和氯苯在操作条件下均非热敏性物质,因此选用普通的常压精馏,并采取连续操作的方式。
三、进料热状态进料热状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的关系。
q值增加,则冷凝器负荷降低,再沸器负荷增加。
对于低温精馏,采用较高q值更经济;对于高温精馏,当D/F值较大时,宜采用较小的q值;当D/F值较大时,宜采用q值较大的气液混合物。
本方案采用泡点进料。
四、加热方式塔釜的加热方式通常分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。
当塔底产物近于纯水且在浓度很低时溶液的相对挥发度仍较大时,可采用直接蒸汽加热。
本方案采用间接蒸汽加热,塔釜设置再沸器。
饱和水蒸汽的冷凝潜热较大,价格较低廉,因此本方案采用饱和水蒸气作为加热剂。
精馏塔工艺计算书一、全塔的物料衡算苯的摩尔质量氯苯的摩尔质量进料及塔顶、塔底产品中苯的摩尔分数进料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量塔底产品量根据总物料衡算式及苯的物料衡算式联立求得二、理论塔板数的确定苯-氯苯属理想体系,采用图解法求理论板数。
由手册查得不同温度下苯和氯苯的饱和蒸气压数据,根据查阅气象资料可知天津地区年平均气压为101.6kPa。
计算塔顶压力对应的汽液平衡数据,绘制x-y图。
图1 图解法求理论板数本工艺采用泡点进料,进料热状况q=1。
q线与平衡曲线的交点坐标为x q = 0.836,y q = 0.961。
最小回流比取操作回流比精馏段气相及液相负荷提馏段气相及液相负荷精馏段操作线方程提馏段操作线方程采用图解法求理论板数。
求解结果为总理论板数N T= 16,其中精馏段理论板数N T,精= 9,提馏段理论板数N T,提= 6(不含再沸器),进料板位置N F = 10。
设全塔效率E T = 0.5,则精馏段实际板数N精= 9 / 0.5 = 18,提馏段实际板数N提= 6 / 0.5 = 12,总板数N = 18(不含再沸器)。
三、实际塔板数的确定前已得出,塔顶压力则塔底压力由Antoine方程及泡点方程通过试差法分别计算塔顶和塔底的温度(泡点)。
计算得塔顶温度塔底温度则全塔平均温度由手册查得此温度下苯的黏度氯苯的黏度。
进料液的黏度相对挥发度通过O’connell法估算全塔效率该数值低于假设值,故通过迭代重新计算。
最终得到满足精度要求的全塔效率值按此值计算得精馏段实际板数N精= 19,提馏段实际板数N提= 13,总板数N = 32(不含再沸器)。
四、精馏塔的工艺条件及相关物性数据的计算1操作压力根据塔顶压力及单板压降,可计算进料板压力及塔底压力精馏段平均压力提馏段平均压力2操作温度前已求得塔顶温度通过前文所述的泡点温度计算方法求取下,对应的进料板泡点温度以及下,对应的塔底泡点温度精馏段平均温度提馏段平均温度3平均摩尔质量塔顶查平衡曲线得气相平均摩尔质量液相平均摩尔质量进料板由图解法已知第10块理论板为进料板。
查平衡曲线得对应的气液相组成为气相平均摩尔质量液相平均摩尔质量塔底查平衡曲线得气相平均摩尔质量液相平均摩尔质量精馏段平均摩尔质量提馏段平均摩尔质量4密度精馏段气相平均密度提馏段气相平均密度由手册查得塔顶()则进料板()苯的质量分数则塔底()则精馏段液相平均密度提馏段液相平均密度5表面张力塔顶()则进料板()则塔底()则精馏段平均表面张力提馏段平均表面张力五、塔体工艺尺寸设计1 塔径精馏段气液相流量分别为取塔板间距,板上液层高度,则查Smith关联图得,则负荷因子最大允许气速取安全系数为0.6,则空塔气速提馏段气液相流量分别为取塔板间距,板上液层高度,则查Smith关联图得,则负荷因子最大允许气速取安全系数为0.6,则空塔气速按标准塔径圆整,取。
塔截面积为精馏段实际空塔气速提馏段实际空塔气速2 塔高塔板间距H T取0.80m。
塔顶空间高度H D取2倍塔板间距,即1.60m。
塔底空间高度H B按下式计算。
塔釜储液高度其中,塔釜料液停留时间取30min,查手册可知DN 3200mm的封头容积为0.635m3。
塔底页面至最下层塔板间距h2取2.065m,则全塔开6个人孔,分别位于塔顶、第7块板、第13块板、进料板、第26块板和塔釜,塔板间距可保证足够的工作空间。
塔的有效高度六、塔板工艺尺寸设计1 溢流装置塔径为3.2m,故选用单溢流弓形降液管及凹形受液盘。
精馏段取,则溢流堰堰长选用平直堰,Francis公式中液流收缩系数近似取。
堰上层液高度堰高度由查手册得到降液管宽度与塔径之比及降液管截面积与塔截面积之比则液体在降液管中的停留时间故降液管设计合理取液体通过降液板底隙的流速,则底隙高度提馏段取,则溢流堰堰长选用平直堰,Francis公式中液流收缩系数近似取。
堰上层液高度堰高度由查得则停留时间故降液管设计合理取液体通过降液板底隙的流速,则底隙高度2 板面组成因塔径较大,采用分块式塔板,塔板分为7块。
安定区宽度取,边缘区宽度取。
开孔区面积A a用下式计算精馏段同理,可算得提馏段3 筛孔设计选取厚度的碳钢塔板,筛孔直径。
精馏段和提馏段的筛孔均按正三角形排列,取筛孔中心距。
精馏段筛孔数目开孔率气体通过阀孔的气速同理可得提馏段七、塔板流体力学检验1 塔板压降塔板压降包括干板阻力、板上液层的有效阻力及液体表面张力引起的阻力。
干板阻力由查得流量系数。
则精馏段干板阻力同理,提馏段干板阻力气体通过液层的阻力精馏段以塔截面面积与降液区面积之差为基准计算的气体速度气相动能因子查手册得,充气系数,则板上液层的有效阻力提馏段液体表面张力引起的阻力精馏段提馏段由以上各项分别计算得精馏段和提馏段的塔板压降精馏段提馏段均满足设计任务书给定的要求2 漏液精馏段漏液点气速实际孔速稳定系数提馏段漏液点气速实际孔速稳定系数3 液沫夹带精馏段鼓泡层高度根据Hunt关联式算得液沫夹带量提馏段鼓泡层高度液沫夹带量精馏段和提馏段液沫夹带量均位于允许范围内。
4 液泛为防止塔内发生液泛,降液管内液层高度应服从关系式,苯-氯苯物系属一般物系,取安全系数。
精馏段满足提馏段满足故精馏段和提馏段均不会发生液泛。
八、塔的负荷性能图1 漏液线带入数据得,精馏段漏液线方程提馏段漏液线方程2液沫夹带线以为限,由以上各式联立求得精馏段液沫夹带线方程提馏段液沫夹带线方程3 液泛线由以上各式联立,得精馏段液泛线方程提馏段液泛线方程4 液相负荷下线对于平直堰,取堰上液层高度作为最小液体负荷标准,即精馏段提馏段图2 精馏段负荷性能图5 液相负荷上线精馏段和提馏段液体在降液管中停留时间的下限分别取10s和8s,由可得,精馏段提馏段由上述五条线可分别作出精馏段和提馏段的负荷性能图。
图3 提馏段负荷性能图九、接管尺寸计算1 进料管道进料体积流量利用泵输送料液,取液体流速则管径选用的无缝钢管,实际流速2塔顶回流液管道塔顶回流液体积流量利用泵输送回流液,取液体流速则管径选用的无缝钢管,实际流速3 塔底料液排出管道塔底产品体积流量取液体流速则管径选用的无缝钢管,实际流速4 塔顶蒸气出口管道塔顶蒸气体积流量取气体流速则管径选用的无缝钢管,实际流速5 塔底蒸气进口管道塔底蒸气体积流量取气体流速则管径选用的无缝钢管,实际流速十、辅助设备计算1 原料预热器将20的原料液预热至泡点温度(),加热介质采用113饱和水蒸汽(0.16MPa),冷凝液在饱和温度下流出。
选定原料液走管程,加热蒸汽走壳程。
壳程加热蒸汽定性温度管程流体定性温度根据定性温度查取有关物性数据。
水的汽化潜热水蒸气的密度苯及氯苯的恒压热容则原料液的恒压热容原料液的质量流量则热流量为平均传热温差加热蒸汽用量设总传热系数传热面积考虑15%面积裕度,则选用碳钢换热管,取管内流速单管程换热管数所需换热管长度为圆整为6m。
可按单管程设计,换热管数2 回流冷凝器塔顶蒸气为81.5的饱和蒸汽,冷却水进出口温度分别设为20和30。
冷却水走管程,塔顶蒸气走壳程。
壳程蒸汽定性温度管程流体定性温度根据定性温度查取有关物性数据。
冷却水的比热苯及氯苯的蒸发潜热则塔顶蒸气的蒸发潜热蒸气的质量流量则热流量为平均传热温差冷却水用量设总传热系数传热面积考虑15%面积裕度,则选用碳钢换热管,取管内流速单管程换热管数所需换热管长度为圆整为4.5m。