华东理工化工原理课程设计优秀课件

1、化工原理课程设计化工原理课程设计教师：刘玉兰教师：刘玉兰 2012.6一一. 设计的特点设计的特点 有多种解、多种方案，选优有多种解、多种方案，选优 选择的原则：技术上可行，经济上合理选择的原则：技术上可行，经济上合理 r rmin nmin n 设设备备费费 r 费费用用 操操作作费费 总总费费用用 r选择的原则：总费用最低选择的原则：总费用最低1.1.概述概述 分为两大类：逐级接触式（如板式塔）分为两大类：逐级接触式（如板式塔） 微分接触式（如填料塔）微分接触式（如填料塔）二二.精馏塔精馏塔 常用板式塔塔板型式常用板式塔塔板型式: : 筛板塔、浮阀塔、泡罩塔筛板塔、浮阀塔、泡罩塔回流液 原

2、料塔底液体塔顶蒸汽塔釜蒸气两相总体上逆流两相总体上逆流每块塔板上错流每块塔板上错流lwd降液区受液盘wsaawcafwswchwhowho lw堰长堰长af降液管面积降液管面积aa鼓泡区面积鼓泡区面积wc边缘区边缘区ws入口安定区入口安定区ws出口安定区出口安定区 返回返回2 2筛板塔的构造筛板塔的构造 1 1）筛孔）筛孔气体通道，气体通道，338mm8mm 2 2）溢流堰）溢流堰保证板上有液体保证板上有液体 3 3）降液管及入口堰）降液管及入口堰液体下降通道液体下降通道 3 3 汽液两相的非理想流动汽液两相的非理想流动 1 1）液沫夹带）液沫夹带气体带液滴气体带液滴 2 2）气泡夹带）气泡夹

3、带降液管液体来不及脱气降液管液体来不及脱气335 5秒秒 3 3）液体沿塔板的不均匀流动）液体沿塔板的不均匀流动 4 4）气体沿塔板的不均匀分布）气体沿塔板的不均匀分布vel+evv4 4 不正常操作现象不正常操作现象 1 1）夹带液泛）夹带液泛 2 2）溢流液泛）溢流液泛 降液管通过能力的限制降液管通过能力的限制 3 3）漏液）漏液 严重漏液会使板上不能积液严重漏液会使板上不能积液 5 5 板效率的各种表示方法板效率的各种表示方法 1 1）点效率）点效率 与两相接触状态有关与两相接触状态有关 2 2）默弗里板效率）默弗里板效率 与点效率、板上流动情况有关与点效率、板上流动情况有关1*1nno

4、gyyyye1*1nnmvyyyyeyyxn+16 6 塔板的负荷性能图塔板的负荷性能图 1 1）过量液沫夹带线）过量液沫夹带线 2 2）漏液线）漏液线 3 3）溢流液泛线）溢流液泛线 4 4）液量下限线）液量下限线 5 5）液量上限线）液量上限线12354vlm s3m s33 3）全塔效率）全塔效率 全塔效率全塔效率板效率板效率 et=f (,等因素等因素) )实nnettx用加料2/ )t(t底底顶顶定定性性温温度度三三.设计要求设计要求 图纸：设备总装图图纸：设备总装图 3 3号图纸号图纸 报告：格式及内容见附件报告：格式及内容见附件 报告目录报告目录 设计任务书设计任务书 一一. .

5、前言（性质，用途，工艺流程）前言（性质，用途，工艺流程） 二二. .设计内容设计内容 2.12.1物料衡算（模拟结果或逐板计算）物料衡算（模拟结果或逐板计算） 2.22.2实际板数及加料板位置的确定实际板数及加料板位置的确定 2.3筛板塔工艺计算筛板塔工艺计算 2.3.1塔径计算塔径计算 2.3.2塔板详细设计塔板详细设计 2.3.3塔板流体力学校核塔板流体力学校核 板压降校核板压降校核 液沫夹带量校核液沫夹带量校核 溢流液泛条件校核溢流液泛条件校核 液体在降液管内停留时间校核液体在降液管内停留时间校核 漏液点的校核漏液点的校核 2.3.4负荷性能图负荷性能图 液相下限线液相下限线 液相上限线

6、液相上限线 漏液线漏液线 过量液沫夹带线过量液沫夹带线 溢流液泛线溢流液泛线 精馏线和提馏线精馏线和提馏线2.4塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸2.5辅助设备的选型辅助设备的选型三三.控制点说明控制点说明 3.1精馏段灵敏板温度控制精馏段灵敏板温度控制 3.2塔釜液位控制塔釜液位控制 3.3进料流量控制进料流量控制 3.4塔釜加热蒸汽温度控制塔釜加热蒸汽温度控制四四.数据汇总表数据汇总表五五.符号说明符号说明六参考文献六参考文献 一一.前言前言 工业背景工业背景:详细描述工艺流程详细描述工艺流程 (方块图，流程说明方块图，流程说明) 产品性质产品性质:(用途、物理性质、毒性用途、物理性质、毒性)二

7、二. .设计内容设计内容2.12.1物料衡算及逐板计算物料衡算及逐板计算 软件模拟列数据表软件模拟列数据表(气液相流量及物性数据气液相流量及物性数据) 手算需要逐板计算精馏塔内各板数据手算需要逐板计算精馏塔内各板数据tmb0ba0a331iime)(/ppx)x(查由用加料c et 2.22.2实际板数及加料板位置的确定实际板数及加料板位置的确定2/ )t(t,ba底底顶顶定性温度定性温度算算查查实n1nett塔釜为一块理论板，塔釜为一块理论板，实际加料板位置实际加料板位置nr为提馏段理论板数为提馏段理论板数( (包括塔釜包括塔釜) )trmenn1参考参考66p118加料组成计算液体平均黏度

8、加料组成计算液体平均黏度轻重关键组分的相对挥发度轻重关键组分的相对挥发度2.3.1塔径计算塔径计算 参考参考11p116 vlsslvvlfvs气相流率，气相流率，m m3 3/s/s ls液相流率，液相流率，m m3 3/s/s2.3筛板塔工艺计算筛板塔工艺计算初选板间距初选板间距 表表4-10(塔径定后及流体力学校核时可调整塔径定后及流体力学校核时可调整)计算两相流动参数计算两相流动参数 查图查图4-9得气相负荷因子得气相负荷因子c20 计算液泛速度计算液泛速度uf5 . 02 . 020)()20(vvlfcu 溶液的表面张力溶液的表面张力手算参考文献手算参考文献11p25 取取lw (

9、0.6-0.8)d(单单) (0.5-0.7)d(双双) 查图查图4-214-21得得af/at 可计算塔径可计算塔径塔径要圆整塔径要圆整( (重算重算af at un lw 泛点百分率泛点百分率un/uf) )由液流量初定流型见表由液流量初定流型见表4-91(u4-91(u单双四液流单双四液流) ) 取操作气速取操作气速un 一般一般取液泛气速的取液泛气速的80%80%85%85% 对于易起泡物系可取对于易起泡物系可取75%75% nsnftuvaaaat塔横截面积，塔横截面积，m m2 2af降液管面积，降液管面积，m m2 2(塔径定后及流体力学校核时可调整塔径定后及流体力学校核时可调整

10、)how6mm 35s2.3.2塔板详细设计塔板详细设计 参考参考11p117 参考参考表表4-11取取hw 取取ho (为为保证液封保证液封hohw或用凹受液盘折降液板或用凹受液盘折降液板) 由塔径取由塔径取ws wc 参考参考11p119 由由lw/d查图查图 4-21得得wd 计算鼓泡区面积计算鼓泡区面积aa 取筛孔直径取筛孔直径d0 (3-8;10-25mm )及及t/d0(2.54) 计算开孔率计算开孔率及筛孔面积及筛孔面积a0 2.3.3塔板流体力学校核塔板流体力学校核 板压降校核板压降校核 干板压降干板压降+液层阻力液层阻力 p总总p允许允许 液沫夹带量校核液沫夹带量校核 ev0

11、.1kg液液/kg汽汽 溢流液泛条件校核溢流液泛条件校核 降液管内泡沫层高度降液管内泡沫层高度 hfd35s 漏液点的校核（需试差）漏液点的校核（需试差） k=uo /uow1.52 参考参考11p1332.3.4负荷性能图负荷性能图 要详细计算要详细计算 液相下限线液相下限线 液相上限线液相上限线 漏液线漏液线 过量液沫夹带线过量液沫夹带线 溢流液泛线溢流液泛线 精馏线和提馏线精馏线和提馏线 （精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内） 5 a 精精馏馏线线 1 3 2 4 b 提提馏馏线线 m3/s m3/s l v 参考参考11p135液相下限线液相下限线 由

12、由how=6mm计算计算液相上限线液相上限线 由由=3s计算计算漏液线漏液线 设计时已有一点设计时已有一点 改变液体量，再求漏液点孔速得气体流量改变液体量，再求漏液点孔速得气体流量 5 a 精馏线精馏线 1 3 2 4 b 提馏线提馏线 m3/s m3/s l v 过量液沫夹带线过量液沫夹带线 与设计点两相流动参数与设计点两相流动参数flv相同，令相同，令ev=0.1， 计算雾沫夹带分率、查泛点百分率计算雾沫夹带分率、查泛点百分率 算液泛速度算液泛速度uf 和实际气速和实际气速un 得气相流量和液相流量得气相流量和液相流量 第一点；第一点； 改变液气质量流率比改变液气质量流率比wl/wv 计算

13、计算flv， 重复以上步骤可再得一点重复以上步骤可再得一点 溢流液泛线溢流液泛线 当降液管内当量清液高度当降液管内当量清液高度 将液泛将液泛 取取lh 求求how 液层阻力液层阻力hl 计算干板压降计算干板压降hd、泛点孔速、泛点孔速u0 得第一点得第一点)h(hhwtdfh，3600auvooh再取一再取一lh 值，重复上述步骤，得第二点值，重复上述步骤，得第二点液相降液管内阻力损失液相降液管内阻力损失lwd降液区受液盘边缘区塔板出口安定区塔板入口安定区有效传质区wswsaawcafwsaawcwswchwhowho how6mm, 否则否则lw /d =af hd /ls35s, 否则否则

14、af或或 hw k=uo /uow1.52, 否则否则 ev0.1kg液液/kg汽汽,否则否则ht或或lw /d或或d hfdht+hw，否则否则ht或或或或h0或或 lw p总总p允许允许, 否则否则或或 hw 1线左移线左移2线右移线右移 板压降增大，板压降增大，hd增大增大a0下降下降3线下移线下移4线上移线上移阻力降低阻力降低5线上移线上移at-af 气速气速una0增大增大2.4塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸 人孔设置，大小人孔设置，大小(450-550mm) 间距间距 4-6块块 常清洗常清洗 8-10块块 无需常清洗无需常清洗 15块块 可拆可拆 带人孔板间距带人孔板间距600mm

15、 bfttdhhshhsnhh )2(h hd d塔顶空间塔顶空间h ht t塔板间距塔板间距h ht t有人孔板间距有人孔板间距h hf f进料段高度进料段高度h hb b塔底空间塔底空间nn实际塔板数实际塔板数ss人孔数目（不含塔顶和塔底空间人孔）人孔数目（不含塔顶和塔底空间人孔） 蒸汽管、回流管、加料管、底部蒸汽管、出蒸汽管、回流管、加料管、底部蒸汽管、出液管的接管尺寸用水、蒸汽的经济流速计液管的接管尺寸用水、蒸汽的经济流速计算算 参考参考11p1382.5辅助设备的选型辅助设备的选型 加料泵加料泵 冷凝器冷凝器 再沸器再沸器由由qv he定型号定型号选合适选合适k由热负荷由热负荷算算a

16、 a选型号选型号核算传热系数、传热面积核算传热系数、传热面积 1)1)选择适当的垢层热阻选择适当的垢层热阻r ri i( (见见p210)p210) 2) 2)详细计算详细计算和和k k计计值（参照书式值（参照书式6-1186-118） 3)3)算算 4)4)换热器实际面积换热器实际面积 5)5)校核校核 逆逆计计计计mtkqaldna0实实25. 115. 1计计实实aa三三.控制点说明控制点说明 控制什么，调节什么控制什么，调节什么 3.1精馏段灵敏板温度控制精馏段灵敏板温度控制 灵敏板位置确定（改变条件）灵敏板位置确定（改变条件） 3.2塔釜液位控制塔釜液位控制 3.3进料流量控制进料流

17、量控制 3.4塔釜加热蒸汽温度控制塔釜加热蒸汽温度控制 例例 p3 压力指示，调节仪表。压力指示，调节仪表。 zt 编号为编号为3，表装在控制室，表装在控制室 无横线为就地仪表，有横线为表头集中安装无横线为就地仪表，有横线为表头集中安装 在控制室在控制室控制点的表示和安排控制点的表示和安排 1.控制参数：控制参数：t温度温度 p压力压力 g流量流量 h液位液位 2.仪表功能：仪表功能：z指示指示 t调节调节 j记录记录 s积算积算 l联锁联锁 参考书参考书1.陈英南，刘玉兰陈英南，刘玉兰.常用化工单元设备的设计常用化工单元设备的设计.华华东理工大学出版社东理工大学出版社.20052.上海医药设计院编上海医药设计院编.化工工艺设计手册化工工艺设计手册(第二第二版版).化学工业出版社化学工业出版社.19963.化学工程手册编委化学工程手册编委.化学工程手册化学工程手册(第第1篇篇)化工化工基础数据基础数据.化学工业出版社化学工业出版社.19894.华东化工学院机械制图教研组华东化工学院