化工原理课程设计ppt

化工原理课程设计南京工业大学南京工业大学化工原理课程设计的作用1.化工原理的培养目标之一；工程观点/定量计算/实验技能/设计能力2.培养自学和综合运用所学知识的能力；3.通过设计计算培养“四心”；－－细心、耐心、信心、责任心4.通过设计计算，了解做事的“程序”。－－“胸有成竹”南京工业大学南京工业大学掌握化工原理课程设计的方法英文中的“5WH”1.What+Why----知其然，知其所以然；设计目的、设计原理2.Who+When+Where-----故事的三要素；3.How-----1)Howtodesign设计步骤2)Howtodealwithdesigndata设计数据处理－－计算规则、圆整、校核等南京工业大学南京工业大学设计型计算的主要特征1.“从无到有”－－－为设计施工单位提供设备尺寸、接管方位、工艺条件参数等。2.“校核设备”－－－由于条件变化对现有设备进行校核计算，为实际生产节省资源。南京工业大学南京工业大学南京工业大学南京工业大学南京工业大学化工原理课程设计任务书专业:化学工程与工艺班级:化工0705～8/化强0701姓名：.设计日期：2010年06月14日至2010年06月25日设计题目：常压二元筛板精馏塔的设计设计条件：南京工业大学南京工业大学设计题目：常压二元筛板精馏塔的设计设计条件：体系：丙酮－水已知：进料量F：240kmol/h进料浓度ZF：0.15进料状态：q1,冷液进料(1.08)南京工业大学南京工业大学设计题目：常压二元筛板精馏塔的设计设计条件：操作条件：塔顶压强p顶=4kPa(表压)，单板压降不大于0.7kPa。塔顶冷凝水一般采用深井水，温度t＝12℃；塔釜加热方式：1）直接蒸汽加热；2)间接蒸汽加热，一般采用3kgf/cm2水蒸汽。全塔效率：ET=52%分离要求：1)xD=99.5％(乙醇－水体系xD=88％)；2)xW=0.2％（乙醇－水体系xW=1％）；3)回流比R/Rmin=1.6。南京工业大学南京工业大学设计计算的内容：一、流程的设计；二、物料衡算；三、1.理论板数NT；2.ET；3.N；四、工艺计算和物性1.Pm；2.tm；3.Mm；4.m；5.m；6.Lm；五、负荷计算南京工业大学南京工业大学设计计算的内容：六、1、塔径D2、溢流装置单溢流弓形降液管；平形降液管平形溢流堰lw＝0.66D,hw；wd；Ad；h03、塔板布置4、n,5、Z6、塔高南京工业大学南京工业大学设计计算的内容：七、流体力学验证1.Hp；2.ev；3.漏液；4.液泛八、塔板负荷图九、总图十、附属设备及接管尺寸核心：精馏段、提馏段计算及校核换热器的计算及校核南京工业大学南京工业大学氯仿－苯体系汽液平衡数据(101.325kPa)氯仿质量分数液相汽相t(℃)0.00.080.20.100.13679.90.200.272790.300.40678.10.400.5377.20.500.65760.600.7574.60.700.8372.80.800.9070.50.900.961671.01.061南京工业大学南京工业大学甲醇－水体系汽液平衡数据(101.325kPa)甲醇mol分数xyt(℃)0.00.01000.020.13496.40.040.2393.50.060.30491.20.080.36589.30.100.41887.70.150.51784.40.200.57981.7甲醇mol分数xyt(℃)0.300.665780.400.72975.30.500.77973.10.600.82571.20.700.8769.30.800.91567.50.900.958660.950.979651.01.064.5南京工业大学南京工业大学丙酮－水体系汽液平衡数据(101.325kPa)参考教材P306丙酮mol分数xyt(℃)0.00.01000.010.25392.70.020.42586.50.050.62475.80.100.75566.50.150.79863.40.200.81562.10.300.83061.0丙酮mol分数xyt(℃)0.400.83960.40.500.84960.00.600.85959.70.700.87459.00.800.89858.20.900.93557.50.950.96357.01.01.056.13南京工业大学南京工业大学丙酮－水体系汽液平衡数据(101.325kPa)[5]，刘雪暖，汤景凝。《化工原理课程设计》。丙酮mol分数xyt(℃)0.00.01000.010.27992.00.0250.4784.20.050.6375.60.100.75466.90.200.81362.40.300.83261.10.400.84260.3丙酮mol分数xyt(℃)0.500.85159.80.600.86359.20.700.87558.80.800.89758.20.900.93557.40.950.96256.90.9750.97956.71.01.056.5南京工业大学南京工业大学丙酮－水体系汽液平衡数据(101.325kPa)，时钧，余国淙，汪家鼎。《化学工程手册》。丙酮mol分数xyt(℃)0.050.638174.80.100.730168.530.150.771665.260.200.791663.590.300.812461.870.400.826960.750.500.838759.950.600.853259.120.700.871258.290.800.895057.490.900.933556.680.950.962756.3南京工业大学南京工业大学丙酮－水体系汽液平衡数据0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0yx刘雪暖化学工程手册教材板式塔一、板式塔结构及性能（1）板式塔结构进料回流液塔顶气相塔底液相南京工业大学南京工业大学塔板结构①气体通道形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔板性能影响很大。②降液管（液体通道）液体流通通道，多为弓形。③受液盘塔板上接受液体的部分。④溢流堰使塔板上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。南京工业大学南京工业大学浮阀塔板结构南京工业大学南京工业大学（2）塔板上的气—液两相流动南京工业大学南京工业大学汽、液两相接触方式两相流动的推动力全塔：逆流接触塔板上：错流接触液体：重力气体：压力差南京工业大学南京工业大学塔板上理想流动情况：液体横向均匀流过塔板，气体从气体通道上升，均匀穿过液层。气液两相接触传质，达相平衡，分离后，继续流动。塔板上的非理想流动情况：①气相或液相返混液沫夹带、气泡夹带，即：返混现象后果：板效率降低。②不均匀流动液面落差（水力坡度）：引起塔板上气体分布不均匀；塔壁作用（阻力）：引起塔板上液体分布不均匀。后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。南京工业大学南京工业大学液泛现象二、塔内气、液两相异常流动（1）液泛如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。南京工业大学南京工业大学1)过量雾沫夹带液泛原因：①气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板；②气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。液泛气速：开始发生液泛时的气速。南京工业大学南京工业大学2）降液管液泛当塔内气、液两相流量较大，导致塔板阻力及降液管内阻力增大时，均会引起降液管液层升高，以致达到上一层塔板，破坏降液管的正常流动，直至液相逐渐充满塔板空间，发生液泛。说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。南京工业大学南京工业大学（2）严重漏液漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速。南京工业大学南京工业大学三、常用塔板的类型（1）泡罩塔板优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大。组成：升气管和泡罩南京工业大学南京工业大学圆形泡罩条形泡罩泡罩塔南京工业大学南京工业大学（2）筛板塔板优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。目前，广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔，孔径：3-8mm，大孔径筛板：12-25mm。南京工业大学南京工业大学（3）浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀南京工业大学南京工业大学优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用。缺点：浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀南京工业大学南京工业大学（4）多降液管（MD）塔板优点：提高允许液体流量南京工业大学南京工业大学五.筛板塔化工设计计算（1）塔的有效高度Z已知：实际塔板数NP；塔板间距HT；pTNHZ选取塔板间距HT：理论塔板数计算软件塔径D，m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4塔板间距HT，m0.2-0.30.3-0.350.35-0.450.45-0.60.5-0.8≥0.6塔板间距和塔径的经验关系塔体高度：有效高+顶部+底部+其它有效塔高：南京工业大学南京工业大学VVLfCuLVmVmLvlVVVLLVqqqqFssC：气体负荷因子，与HT、液体表面张力和两相接触状况有关。①液泛气速两相流动参数FLV：（2）塔径确定原则：防止过量液沫夹带液泛步骤：先确定液泛气速uf(m/s)；然后选设计气速u；最后计算塔径D。2.02020CC南京工业大学南京工业大学对于筛板塔(浮阀、泡罩塔)，可查图，C20=(HT、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05vlVVVLLVssqqFVLVf20uC筛板塔泛点关联图南京工业大学南京工业大学②选取设计气速u选取泛点率：u/uf一般液体，0.6~0.8易起泡液体，0.5~0.6uVAs所需气体流通截面积设计气速u=泛点率×ufADAd③计算塔径DTdTAAAA1塔截面积：A=AT-AdTAD4塔径说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。南京工业大学南京工业大学（3）溢流装置设计①溢流型式的选择依据：塔径、流量；型式：单流型、U形流型、双流型、阶梯流型等。②降液管形式和底隙降液管：弓形、圆形。降液管截面积：由Ad/AT=0.06~0.12确定；底隙hb：通常在30~40mm。③溢流堰（出口堰）作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。南京工业大学南京工业大学南京工业大学南京工业大学堰长lW：影响液层高度。堰高hW：直接影响塔板上液层厚度过小，相际传质面积过小；过大，塔板阻力大，效率低。常、加压塔：40~80mm；减压塔：25mm左右。TdWAAfDlDbfDldW75.06.0DlW7.05.0DlW说明：通常应使溢流强度qVLh/lW不大于100~130m3/（mh）。或：双流型:单流型：南京工业大学南京工业大学3/231084.2WVLowlqEhh(4)塔板及其布置①受液区和降液区一般两区面积相等。②入口安定区和出口安定区其中，E：液流收缩系数，一般可近似取E=1。mmhOW6mmbbss10050mmbc50堰上方液头高度hOW：要求：③边缘区：bcbdbslWrx南京工业大学南京工业大学)sin(21222rxrxrxAa)sin(2)sin(211221211222rxrxrxrxrxrxAa（5）筛孔的尺寸和排列筛孔：有效传质区内，常按正三角形排列。筛板开孔率：单流型弓形降液管塔板：④有效传质区：双流型弓形降液管塔板：20220907.060sin21421tdtdAAoaob