化工原理课程设计汇本汇本

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1、《化工原理》课程设计设计（论文）题目：板式精馏塔的设计学院名称：材料与化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工151姓名：学号指导教师：职称定稿日期：2018年1月7日目录1设计任务书41.1设计任务41.2工艺操作条件41.3设计内容要求42精馏塔设计52.1塔设备设计思路52.2乙醇—水溶液的分析52.2.1乙醇—水溶液的性质52.2.2乙醇—水溶液气液平衡数据的获取52.3工艺操作条件的确定72.3.1压力的确定72.3.2进料热状态的确定72.3.3回流比的确定82.3.4塔盘类型与选择92.3.5塔

2、釜加热、塔顶冷凝方式122.3.6工艺流程图123精馏塔的工艺计算133.1物料衡算133.2操作线的计算133.3精馏塔工艺条件及有关物性数据143.3.1Aspenplus简捷计算法143.3.2AspenPlus严格计算法143.4塔径计算163.5溢流装置计算173.6塔板布置及浮阀数目与排列203.7塔板流体力学校验213.7.1气相通过浮阀塔板的压强降213.7.2液泛213.7.3雾沫夹带223.8塔板负荷性能图233.8.1雾沫夹带线233.8.2液泛线243.8.3液相负荷上限线243.8.4

3、漏液线253.8.5液相负荷下限线253.9水力学校核264计算结果汇总305Aspen软件验算315.1达到目标要求回流比的计算315.2最佳进料位置的计算315.3塔径验算326参考文献341设计任务书1.1设计任务（1）原料液：乙醇水溶液，其中乙醇（质量分数）：55%（2）塔顶产品中乙醇（质量分数）不低于：90%（3）塔釜中乙醇质量分数不高于：1%（4）生产能力：年开工时间>300天，乙醇产量：20000吨/年+上浮量=20000+18*1000=38000吨/年（上浮量=学号*1000吨/年）（5）安装

4、地点：自选（这里选在宁波石化基地镇海炼化）1.2工艺操作条件（1）精馏塔顶压强：自选；（2）进料热状态：自选；（3）回流比：自选；（4）塔板类型：自选。（5）塔釜加热、塔顶冷凝方式：自选注：工艺自选条件由分析后得到。1.3设计内容要求（1）设计方案的确定及流程说明（2）塔的工艺计算（3）塔和塔板主要工艺尺寸的设计，包括塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定；塔板的流体力学验算；塔板的负荷性能图。（4）编制设计结果概要或设计一览表（5）绘制塔设备结构图(包括塔板的局部放大图)一张，工艺流程图一张：采用CAD软件绘制并用

5、3号图纸打印，与设计说明书一起装订。（6）设计说明书的编写格式按照本科毕业设计（论文）书写格式。（7）选做：Aspen软件验算，精馏塔附属设备的设计。21精馏塔设计1.1塔设备设计思路1)塔高的计算，包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度，裙座高度。2)塔径的计算装置的有关条件→给定塔板设计条件→准备事项→确定塔径溢流区的设计→气液接触区的设计→各项校核计算3)塔内件的设计，主要是塔盘的工艺和结构设计。此外还有塔的进出口、防冲挡板、放涡器、除沫器等的设计计算。1.2乙醇—水溶液的分析1.2.1乙醇—水溶液的性质

6、由化工原理下册（课本P7两组分非理想物系的气液平衡）可知：非理想溶液，其表现是溶液各组分的平衡分压与拉乌尔定律发生偏差，此偏差可正可负，相应的，溶液分别称为正偏差溶液和负偏差溶液。乙醇—水物系是具有很大正偏差溶液的典型例子。乙醇—水溶液是极性溶液，水与乙醇的混合物的极性比水小比乙醇大。1.2.2乙醇—水溶液气液平衡数据的获取依据化工热力学（课本P143第4章溶液热力学性质计算）可知如下图：图21用AspenPlus8.4软件采用Wilson方程分析乙醇—水溶液的气液平衡关系：其中乙醇是易挥发组分，过程如下图：

7、图22解：乙醇的摩尔质量=46，水的摩尔质量=18由已知条件得：进料组成（摩尔分数，下同）塔顶产品组成残釜液组成由以上条件，作Txy图，结果如下：图23由上图可知：常压下，进料乙醇的摩尔分数为0.324时，溶液的泡点温度为81.2℃，露点温度为90.5℃。1.1工艺操作条件的确定1.1.1压力的确定蒸馏可在常压、加压和减压下进行，通常，对常压下沸点在室温至150℃左右的混合液，可以采用常压蒸馏。一般来说，常压蒸馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压下操作。对于乙醇—水体系，在常压下是液态，且乙醇—水

8、不是热敏性材料，在常压下也可成功分离，所以选用常压精馏。因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加。因此，本设计选择常压操作条件。1.1.2进料热状态的确定进料有5种状态，分别为过冷进料（q>1）；泡点进料（q=l）；气液混合进料（0