【2017年整理】设计目的.doc

河北化工医药职业技术学院教案 第 页一、设计目的 化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。通过课程设计达到如下目的：1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化；2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法；4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力； 7．学会编写设计说明书。二、浮阀塔设计程序（一）前言（设计方案的确定，对本设计概要介绍和有关说明）精馏方案的确定包括流程的安排、设备结构类型的选择和操作条件的确定等。1．操作压力的选择塔内操作压力的选择不仅涉及到分离问题，而且与塔顶和塔底的温度有关。应根据所处理的物料性质，并兼顾技术上的可行性和经济上的合理性来综合考虑。加压蒸馏可提高设备的处理能力，但会增加塔壁的厚度，使设备费用增加。另外，压力增加使溶液的泡点和露点温度均增加，物系的相对挥发度减小，使物系分离困难。减压蒸馏不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下其体积增大，需要的塔径增加，因此设备费用增加。对热敏性物料可采用减压蒸馏，如苯乙烯-乙苯溶液。对常压下呈气态的混合物应采用加压蒸馏，如从空气中分离氧和氮。而对于苯-甲苯、乙醇-水、甲醇-水这一类的溶液不是热敏性物料，且沸点又不高，所以不需采用减压蒸馏。这类溶液在常压下又是液态，塔顶蒸气又可以用普通冷却水冷凝，因而也不需采用加压蒸馏。所以为了有效的降低设备造价和操作费用对这类溶液可采用常压蒸馏。2．加料方式的选择加料方式可以用加料泵直接加料也可以用高位槽加料。用泵直接加料，简单易行，但用高位槽加料流量稳定，以免受泵操作波动的影响。3．进料热状态的选择进料热状态有五种。原则上，在供热一定的情况下，热量应尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷也进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温的影响，常采用泡点进料。这样，塔内精馏段和提留段上升的气体量变化较小，可采用相同的塔径，便于设计和制造。但将原料预热到泡点，就需要增设一个预热器，使设备费用增加。4．加热方式的选择塔釜可采用间接蒸汽加热或直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是，可利用压强较低的加热蒸汽，并省掉间接加热设备，以节省操作费用和设备费用。但直接蒸汽加热，只适用于釜中残液是水或与水不互溶而易于分离的物料，所以通常情况下，多采用间接蒸汽加热。5．回流方式的选择液体回流可借助位差采用重力回流或用泵强制回流。采用重力回流可节省一台回流泵，节省设备费用，但用泵强制回流，便于控制回流比。（二）流程图及流程说明（三）工艺计算1．物性数据及相平衡数据查图表、化工基础数据手册确定相关物性数据。如A，Ｂ组分的液相密度、汽化潜热表面张力、黏度等2．物料衡算求D、W 参照教材149页、150页例题7-3（1）将质量分数换算成摩尔分数（2）求平均摩尔质量，（3）物料衡算求D、W将F、D、W的单位由kg/h换算成kmol/h 3．求最小回流比R小 （教材158页）（1）作y-x图（20×20）；t-x-y图（10×10）用t-x-y图查t泡，根据由t-x-y图中查yA、yB、xA、xB，算出， 由作y-x图（2）计算液化分率q值 教材152页例题7-4（3）在y-x图上作q线，求yq、xq 教材155页、教材159页例题7-5（4）求 式中yq、xq由y -x查取 教材159页例题7-54．确定操作回流比RR=（1.1~2）R小讨论回流比的变化对精馏操作的影响5．确定实际塔板数和实际进料板位置（1）图解理论塔板数N理 教材159页例题7-5（2）确定全塔效率ET 查教材157页图7-18，ET也可由下式计算 （a）式中 yA、xA 根据由t-x-y图中查取 μL=μAxA+μBxB=μAxA+μB(1-xA) xA为进料液的摩尔分数（xA=xF）μA、μB查下纯A、B组分的黏度mPa·s图7-18和式（a）只限于泡罩塔和筛板塔，对浮阀塔应乘以1.1~1.2进行修正设→选取（单板压降）→求→计算→→→ 比较和，相近为止。（单板压降）：常压、加压塔；减压塔（3）确定实际塔板数N实和实际进料板位置 6．计算塔径　精馏段、提镏段气相负荷不同必须分段计算塔径 m式中　—塔内汽相流量，m3/s；—空塔汽速，m/s。（1）