化工原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、化學(xué)化工系制藥工程專業(yè)11級(jí)化工原理課程設(shè)計(jì)計(jì)劃二0一三年五月一日目 錄1 課程設(shè)計(jì)的目的32課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容33 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容44 學(xué)時(shí)分配表45考核方法5附 錄6設(shè)計(jì)任務(wù)書16一、設(shè)計(jì)題目6二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件6三、設(shè)備形式6四、廠址6五、設(shè)計(jì)內(nèi)容6六、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)7七、主要參考文獻(xiàn)9設(shè)計(jì)任務(wù)書211一、設(shè)計(jì)題目11二、設(shè)計(jì)參數(shù)11三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求11四、主要參考文獻(xiàn)12設(shè)計(jì)任務(wù)書313一、設(shè)計(jì)題目13二、設(shè)計(jì)參數(shù)13三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求13四、主要參考文獻(xiàn)14關(guān)于工藝流程圖、主體設(shè)備工藝條件圖繪制的幾點(diǎn)說明15具體分工名單201 課程設(shè)計(jì)的目的化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜

2、合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到以化工單元操作為主的化工設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握典型單元操作設(shè)計(jì)的主要程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。2課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容化工原理課程設(shè)計(jì)一般包括如下內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡(jiǎn)要

3、的論述。（2）主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸的計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算包括典型輔助設(shè)備主要工藝尺寸的計(jì)算和設(shè)備型號(hào)、規(guī)格的選定。（4）工藝流程圖以單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備與輔助設(shè)備的物流方向、物流量、能流量、主要化工參數(shù)測(cè)量點(diǎn)。（5）主要設(shè)備的工藝條件圖圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表。3 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容完整的化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告由說明書和圖紙兩部分組成。設(shè)計(jì)說明書中就包括所有論述、原始數(shù)據(jù)、計(jì)算、表格等，其編排順序如下：（1）標(biāo)題頁（2）設(shè)計(jì)任務(wù)書；（3）目錄；（4）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；（5）工藝流程草圖及說

4、明；（6）工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)；（7）輔助設(shè)備的計(jì)算和選型；（8）設(shè)計(jì)結(jié)果概要或設(shè)計(jì)一覽表；（9）設(shè)計(jì)評(píng)述；（10）參考文獻(xiàn)；（11）主要符號(hào)說明；（12）附圖（工藝流程簡(jiǎn)圖、主體設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖）。4 學(xué)時(shí)分配表章 節(jié)內(nèi) 容學(xué) 時(shí)備 注一設(shè)計(jì)動(dòng)員，發(fā)放設(shè)計(jì)任務(wù)書0.25天二查閱資料、擬定設(shè)計(jì)程序和進(jìn)度計(jì)劃0.25天三現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查0.5天四設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、編寫設(shè)計(jì)說明書4天總學(xué)時(shí)1周5考核方法考核的內(nèi)容包括：說明書和圖紙的質(zhì)量；完成題目的難度；獨(dú)立完成設(shè)計(jì)情況；答辯情況。采取審定與答辯相結(jié)合的方式，成績(jī)?cè)u(píng)定按百分制記分。執(zhí)筆人：劉艷2013.5.1附 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書1一、設(shè)計(jì)題目苯-甲苯連續(xù)精餾塔的

5、設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件（1）進(jìn)入精餾塔的料液含苯 %，其余為甲苯。（2）塔頂餾出液中含苯 %，塔釜液中含甲苯不低于 %（3）原料液處理量為 噸/日（24小時(shí)）。（4）操作條件精餾塔頂壓強(qiáng) 4kPa(表壓)進(jìn)料熱狀態(tài) 自選回流比 加熱蒸汽壓強(qiáng) 500kPa(表壓)單板壓強(qiáng)降 0.7kPa三、設(shè)備形式設(shè)備形式為篩板塔四、廠址廠址為湖南地區(qū)五、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明。（2）塔的工藝計(jì)算。（3）塔和塔板主要尺寸的設(shè)計(jì)。塔高塔徑及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定。塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算。塔板的負(fù)荷性能圖（4）設(shè)計(jì)結(jié)果概要或設(shè)計(jì)一覽表。（5）輔助設(shè)備選型與計(jì)算。（6）生產(chǎn)工藝流程圖（手繪，A2）及精餾塔

6、的工藝條件圖（手繪，A1）。（7）對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述及有關(guān)問題的分析。六、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)/臨界溫度tc/臨界壓強(qiáng)PC/kPa苯78.1180.1288.56833.4甲苯92.13110.6318.574107.7（2）常壓下苯-甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t/液相中苯的摩爾分率x氣相中苯的摩爾分率y110.56109.91108.79107.61105.05102.79100.7598.8497.1395.5894.0992.6991.4090.1188.8087.6383.5285.4484.4083.3382.2581.1180.6680.2180.01

7、0.001.003.005.0010.015.020.025.030.035.040.045.050.055.060.065.070.075.080.085.090.095.097.099.0100.00.002.507.1111.220.829.437.244.250.756.661.966.771.375.579.182.585.788.591.293.695.998.098.899.61100.0（3）飽和蒸氣壓P0 苯和甲苯的飽和蒸氣壓可用Antoine方程求解，即 式中 t物系溫度，； P0飽和蒸汽壓，KPa； 、Antoine常數(shù)，其值見下表：組分苯6.0231206.35220.

8、24甲苯6.0781343.94219.58（4）苯和甲苯的液相密度L溫度t/8090100110120815803.9792.5780.3768.9810800.2790.3780.3770.0（5）液體表面張力溫度t/809010011012021.2720.0618.8517.6616.4921.6920.5919.9418.4117.31（6）液體黏度L溫度t/80901001101200.3080.2790.2550.2330.2150.3110.2860.2640.2540.228（7）液體汽化熱溫度t，8090100110120394.1386.9379.3371.5363.23

9、79.9373.8367.6361.2354.6（8）其它物性數(shù)據(jù) 其它物性數(shù)據(jù)可查化工原理或化工工藝設(shè)計(jì)院手冊(cè)。 試設(shè)計(jì)篩板精餾塔并選擇原料預(yù)熱器、塔頂冷凝器及塔釜再沸器等附屬設(shè)備，計(jì)算塔主要接管尺寸。七、主要參考文獻(xiàn)1 賈紹義，柴誠敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津：天津大學(xué)出版社，20022 大連理工大學(xué)化工原理教研室.化工原理課程設(shè)計(jì).大連：大連理工大學(xué)出版社，19943 譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19984 時(shí)鈞主編.化學(xué)工程手冊(cè)（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19965 潘國昌，郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，19966 上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院

10、.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20007 路秀林,王者相等.塔設(shè)備.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004參考文獻(xiàn)并不局限于上述所列。設(shè)計(jì)任務(wù)書2一、設(shè)計(jì)題目水吸收丙酮常壓填料吸收塔的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）進(jìn)入系統(tǒng)的混合氣（空氣、丙酮蒸氣）處理量m3/h。（2）進(jìn)塔混合氣含丙酮 (V)，相對(duì)濕度70。（3）設(shè)計(jì)溫度 進(jìn)塔氣體溫度35；進(jìn)塔吸收劑的溫度 25（4）操作壓強(qiáng)常壓操作。（4）設(shè)計(jì)指標(biāo)（要求）丙酮回收率       。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）吸收工藝流程的確定：本流程選擇逆流操作（2）物料計(jì)算（3）熱量

11、衡算（4）氣液平衡曲線（5）吸收劑量求?。鹤钚∥談┯昧?，吸收劑用量（6）塔底吸收液組成（7）操作線方程式（8）塔徑求取選擇填料，液泛速度，空塔速度，塔徑及圓整，最小潤(rùn)濕速度求取及潤(rùn)濕速度的選取，塔徑的校正（9）填料層高度計(jì)算（10）填料層壓降計(jì)算（11）填料吸收塔附屬設(shè)備液體分布，再分布器及分布器的選型，其他塔附件及氣液出口裝置計(jì)算與選擇（12）風(fēng)機(jī)等計(jì)算與選取（13）吸收塔工藝流程示意圖（手繪，A2）。（17）吸收塔工藝條件圖（手繪，A1）。四、主要參考文獻(xiàn)1 賈紹義,柴誠敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津:天津大學(xué)出版社，20022 大連理工大學(xué)化工原理教研室.化工原理課程設(shè)計(jì).大連:大連理工大

12、學(xué)出版社,19943 譚天恩,麥本熙,丁惠華.化工原理（第二版）.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19984 時(shí)鈞主編.化學(xué)工程手冊(cè)（第二版）.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，19965 潘國昌,郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,19966 上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，20007 路秀林,王者相等.塔設(shè)備.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004參考文獻(xiàn)并不局限于上述所列。設(shè)計(jì)任務(wù)書31、 設(shè)計(jì)題目熱水冷卻器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）處理能力 t/a熱水。（2）設(shè)備型式 鋸齒形板式換熱器（3）操作條件1 熱水：入口溫度 ，出口溫度 。2 冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度 ，出口溫度 。3 允許

13、壓降：不大于105Pa。4 每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。5 建廠地址：湖南地區(qū)。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）計(jì)算熱負(fù)荷（2）計(jì)算平均溫差（3）初估換熱面積及初選板型（4）核算總傳熱系數(shù)K（5）計(jì)算傳熱面積S（6）壓降計(jì)算（7）板式換熱器規(guī)格選型（8）附屬設(shè)備的選型（9）換熱工藝流程圖（手繪A2），主體設(shè)備工藝條件圖（手繪A1)。四、主要參考文獻(xiàn)1 柴誠敬.張國亮等.化工流體流動(dòng)與傳熱.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20002 余國琮等.化工容器及設(shè)備.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19803 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB151-89鋼制管殼式換熱器.國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布,19894 匡國柱,史啟才,化工

14、單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19885 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編委會(huì),換熱器設(shè)計(jì).上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,19886 徐中全譯,尾花英郎著.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:石油工業(yè)出版社，19827 卓震主.化工容器及設(shè)備.北京:中國石化出版社，19988 潘繼紅等.管殼式換熱器的分析與計(jì)算.北京:科學(xué)出版社,19969 朱聘冠.換熱器原理及計(jì)算.北京:清華大學(xué)出版社,198710 大連理工大學(xué).化工原理(上冊(cè)).大連:大連理工大學(xué)出版社,199311 蘭州石油機(jī)械研究所.換熱器(上冊(cè)).北京:中國石化出版社,199212 時(shí)均等,化學(xué)工程手冊(cè)(第二版,上卷).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，19

15、96參考文獻(xiàn)并不局限于上述所列。關(guān)于工藝流程圖、主體設(shè)備工藝條件圖繪制的幾點(diǎn)說明1帶控制點(diǎn)的工藝流程圖的繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖是一種示意性的圖樣,它以形象的圖形、符號(hào)、代號(hào)表示出化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等，借以表達(dá)出一個(gè)生產(chǎn)中物料及能量的變化始末。工藝流程圖繪制范圍如下：1.必須反映出全部工藝物料和產(chǎn)品所經(jīng)過的設(shè)備；2.應(yīng)全部反映出主要物料管路，并表達(dá)出進(jìn)出裝置界區(qū)的流向；3.冷卻水、冷凍鹽水、工藝用的壓縮空氣、蒸汽(不包括副產(chǎn)品蒸汽)及蒸汽冷凝液系統(tǒng)等的整套設(shè)備和管線不在圖內(nèi)表示，僅示意工藝設(shè)備使用點(diǎn)的進(jìn)出位置；4.標(biāo)出有助于用戶確認(rèn)及上級(jí)或有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審批用的一些工藝數(shù)據(jù)(例如:溫度、

16、壓力、物流的質(zhì)量流量或體積流量、密度、換熱量等)；5.包括繪制圖例，圖畫上必要的說明和標(biāo)注，并按圖簽規(guī)定簽署；6.必須標(biāo)注工藝設(shè)備，工藝物流線上的主要控制點(diǎn)符及調(diào)節(jié)閥等。這里指的控制點(diǎn)符包括被測(cè)變量的儀表功能(如調(diào)節(jié)、紀(jì)錄、指示、積算、連鎖、報(bào)警、分析、檢測(cè)及集中,就地儀表等)。流程圖的繪制步驟如下：1.用細(xì)實(shí)線(0.3mm)畫出設(shè)備簡(jiǎn)單外形，設(shè)備一般按1:100或1:50的比例繪制，如某種設(shè)備過高(如精餾塔)，過大或過小，則可適當(dāng)放大或縮??；2.常用設(shè)備外形可參照?qǐng)D0-1所示，對(duì)于無示例的設(shè)備可繪出其象征性的簡(jiǎn)單外形，表明設(shè)備的特征即可；3.用粗實(shí)線(0.9mm)畫出連接設(shè)備的主要物料管線，

17、并注出流向箭頭；4.物料平衡數(shù)據(jù)可直接在物料管道上用細(xì)實(shí)線引出并列成表；5.輔助物料管道(如冷卻水、加熱蒸汽等)，用中粗實(shí)線(0.6mm)表示；6.設(shè)備的布置原則上按流程圖由左至右，圖上一律不標(biāo)示設(shè)備的支腳、支架和平臺(tái)等，一般情況下也不標(biāo)注尺寸。工藝物料的介質(zhì)代碼自行編制，一般以分子式及其編寫字母表示。輔助物料如公用系統(tǒng)介質(zhì)代號(hào)規(guī)定如表0-1。表0-1 輔助物料和共用系數(shù)介質(zhì)代號(hào)代號(hào)中文名稱代號(hào)中文名稱W水S蒸汽BW鍋爐給水HS高壓蒸汽BR鹽水LS低壓蒸汽BRR鹽水回水MS中壓蒸汽BRS鹽水補(bǔ)給水C冷凝液CW(循環(huán))冷卻水PWW生產(chǎn)廢水CWR(循環(huán))冷卻回水CS化學(xué)污水RW冷卻水(用于零度以上

18、)RW冷凍回水圖上應(yīng)標(biāo)注單元設(shè)備的代號(hào)，單元設(shè)備分類代號(hào)見表0-2。表0-2 單元設(shè)備分類代號(hào)單元設(shè)備代號(hào)單元設(shè)備代號(hào)現(xiàn)場(chǎng)裝置,基礎(chǔ),混凝土構(gòu)件轉(zhuǎn)化器,反應(yīng)器,再生器槽、儲(chǔ)罐泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)特殊裝置儀表ADFJLQ爐子換熱器塔管道電氣BCEMN 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖一般是由工藝專業(yè)和自控專業(yè)人員合作繪制出來的。作為課程設(shè)計(jì)只要求能標(biāo)繪出測(cè)量點(diǎn)位置即可。2 主體設(shè)備工藝條件圖主體設(shè)備是指在每個(gè)單元操作中處于核心地位的關(guān)鍵設(shè)備，如傳熱中的換熱器，蒸發(fā)中的蒸發(fā)器，蒸餾和吸收中的塔設(shè)備(板式塔和填料塔)，干燥中的干燥器等。一般，主體設(shè)備在不同單元操作中是不同的，即使同一設(shè)備在不同單元操

19、作中其作用也不相同，如某一設(shè)備在某個(gè)單元操作中為主體設(shè)備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設(shè)備。例如，換熱器在傳熱中為主體設(shè)備，而在精餾或干燥操作中就變?yōu)檩o助設(shè)備。泵、壓縮機(jī)等也有類似情況。主體設(shè)備工藝條件圖是將設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的計(jì)算結(jié)果用一張總圖表示出來。圖面上應(yīng)包括如下內(nèi)容:1.設(shè)備圖形 指主要尺寸(外形尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸、連接尺寸)、接管、人孔等；2.技術(shù)特性 指裝置的用途、生產(chǎn)能力、最大允許壓強(qiáng)、最高介質(zhì)溫度、介質(zhì)的毒性和爆炸危險(xiǎn)性；3.設(shè)備組成一覽表 注明組成設(shè)備的各部件的名稱等。應(yīng)予以指出，以上設(shè)計(jì)全過程統(tǒng)稱為設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)。完整的設(shè)備設(shè)計(jì)，應(yīng)在上述工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上再進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度設(shè)

20、計(jì)，最后提供可供加工制造的施工圖。這一環(huán)節(jié)在高等院校的教學(xué)中，屬于化工機(jī)械專業(yè)中的專業(yè)課程，在設(shè)計(jì)部門則屬于機(jī)械設(shè)計(jì)組的職責(zé)。圖0-1 流程圖設(shè)備外形圖例具體分工名單學(xué)號(hào)苯甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)日處理量原料濃度塔頂濃度塔釜濃度111140100172t32%96%2%1111401002111140100372t32%92%2%1111401004111140100572t32%92%3%1111401006111140100796t36%94%2%1111401008111140100996t36%96%2%11114010101111402011120t40%96%4%11114020121

21、111402013120t40%92%2%11114020141111402015144t40%94%2%11114020161111402017144t40%94%3%11114020181111402019144t40%96%2%11114020201111403021144t38%94%3%1111403022111140302372t32%94%3%1111403024111140302572t32%96%5%1111403026111140302796t38%96%3%1111403028111140302996t38%92%2%11114030301111402031120t40%

22、94%2%11114020321111402033120t40%94%4%11114020341111402035120t40%96%2%11114020361111402037120t38%96%4%11114020381111402039144t40%92%4%11114020401111401041144t38%96%2%11114010421111401043144t38%94%2%1111401044學(xué)號(hào)水吸收丙酮常壓填料吸收塔的設(shè)計(jì)混合氣處理量混合氣丙酮含量丙酮回收率111140101113201.2%86%1111401012111140101313202.0%90%111140

23、1014111140101514001.6%88%1111401016111140101714001.2%86%1111401018111140101914002.0%90%1111401020111140202114801.6%88%1111402022111140202314801.2%86%1111402024111140202514802.0%90%1111402026111140202715601.6%88%1111402028111140202913201.2%88%1111402030111140303113201.6%90%1111403032111140303313201.2

24、%92%1111403034111140303514001.2%90%1111403036111140303714002.0%88%1111403038111140303914801.6%86%1111403040111140204114802.0%88%1111402042111140204315601.2%92%1111402044111140304015602.0%88%1111403041111140304213202.0%86%1111403043111140304414001.2%92%1111403045111140102114001.6%90%1111401022111140102315601.2%88%1111401024111140102515601.6%90%1111401026111140102715602.0%92%學(xué)號(hào)換熱器的設(shè)計(jì)處理能力熱水入口溫度熱水出口溫度冷水入口溫度冷水出口溫度11114030011.8×10480603240111140300211114030031.8×10485603240111140300411114030052.0