化工原理實驗設計

1、化學化工系制藥工程專業(yè)11級化工原理課程設計計劃二0一三年五月一日目 錄1 課程設計的目的32課程設計的基本內容33 設計說明書內容44 學時分配表45考核方法5附 錄6設計任務書16一、設計題目6二、設計任務及操作條件6三、設備形式6四、廠址6五、設計內容6六、設計基礎數(shù)據(jù)7七、主要參考文獻9設計任務書211一、設計題目11二、設計參數(shù)11三、設計內容及要求11四、主要參考文獻12設計任務書313一、設計題目13二、設計參數(shù)13三、設計內容及要求13四、主要參考文獻14關于工藝流程圖、主體設備工藝條件圖繪制的幾點說明15具體分工名單201 課程設計的目的化工原理課程設計是化工原理課程教學中綜

2、合性和實踐性較強的教學環(huán)節(jié)，是理論系實際的橋梁，是使學生體察工程實際問題復雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設計，要求學生能綜合運用本課程和前修課程的基本知識，進行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內完成指定的設計任務，從而得到以化工單元操作為主的化工設計的初步訓練。通過課程設計，要求學生了解工程設計的基本內容，掌握典型單元操作設計的主要程序和方法，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設計，還可以使學生樹立正確的設計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高度負責的工作作風。2課程設計的基本內容化工原理課程設計一般包括如下內容：（1）設計方案簡介對給定或選定的工藝流程、主要設備的型式進行簡要

3、的論述。（2）主要設備的工藝設計計算包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設備的工藝尺寸的計算及結構設計。（3）典型輔助設備的選型和計算包括典型輔助設備主要工藝尺寸的計算和設備型號、規(guī)格的選定。（4）工藝流程圖以單線圖的形式繪制，標出主體設備與輔助設備的物流方向、物流量、能流量、主要化工參數(shù)測量點。（5）主要設備的工藝條件圖圖面應包括設備的主要工藝尺寸，技術特性表和接管表。3 設計說明書內容完整的化工原理課程設計報告由說明書和圖紙兩部分組成。設計說明書中就包括所有論述、原始數(shù)據(jù)、計算、表格等，其編排順序如下：（1）標題頁（2）設計任務書；（3）目錄；（4）設計方案簡介；（5）工藝流程草圖及說

4、明；（6）工藝計算及主要設備設計；（7）輔助設備的計算和選型；（8）設計結果概要或設計一覽表；（9）設計評述；（10）參考文獻；（11）主要符號說明；（12）附圖（工藝流程簡圖、主體設備設計條件圖）。4 學時分配表章 節(jié)內 容學 時備 注一設計動員，發(fā)放設計任務書0.25天二查閱資料、擬定設計程序和進度計劃0.25天三現(xiàn)場調查0.5天四設計計算、繪圖、編寫設計說明書4天總學時1周5考核方法考核的內容包括：說明書和圖紙的質量；完成題目的難度；獨立完成設計情況；答辯情況。采取審定與答辯相結合的方式，成績評定按百分制記分。執(zhí)筆人：劉艷2013.5.1附 錄設計任務書1一、設計題目苯-甲苯連續(xù)精餾塔的

5、設計二、設計任務及操作條件（1）進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）。（4）操作條件精餾塔頂壓強 4kPa(表壓)進料熱狀態(tài) 自選回流比 加熱蒸汽壓強 500kPa(表壓)單板壓強降 0.7kPa三、設備形式設備形式為篩板塔四、廠址廠址為湖南地區(qū)五、設計內容（1）設計方案的確定及流程說明。（2）塔的工藝計算。（3）塔和塔板主要尺寸的設計。塔高塔徑及塔板結構尺寸的確定。塔板的流體力學驗算。塔板的負荷性能圖（4）設計結果概要或設計一覽表。（5）輔助設備選型與計算。（6）生產工藝流程圖（手繪，A2）及精餾塔

6、的工藝條件圖（手繪，A1）。（7）對本設計的評述及有關問題的分析。六、設計基礎數(shù)據(jù)（1）苯和甲苯的物理性質項目分子式分子量M沸點/臨界溫度tc/臨界壓強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計院手冊。 試設計篩板精餾塔并選擇原料預熱器、塔頂冷凝器及塔釜再沸器等附屬設備，計算塔主要接管尺寸。七、主要參考文獻1 賈紹義，柴誠敬.化工原理課程設計.天津：天津大學出版社，20022 大連理工大學化工原理教研室.化工原理課程設計.大連：大連理工大學出版社，19943 譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理（第二版）.北京：化學工業(yè)出版社，19984 時鈞主編.化學工程手冊（第二版）.北京：化學工業(yè)出版社，19965 潘國昌，郭慶豐.化工設備設計.北京：清華大學出版社，19966 上海醫(yī)藥設計院

10、.化工工藝設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，20007 路秀林,王者相等.塔設備.北京:化學工業(yè)出版社,2004參考文獻并不局限于上述所列。設計任務書2一、設計題目水吸收丙酮常壓填料吸收塔的設計二、設計參數(shù)（1）進入系統(tǒng)的混合氣（空氣、丙酮蒸氣）處理量m3/h。（2）進塔混合氣含丙酮 (V)，相對濕度70。（3）設計溫度 進塔氣體溫度35；進塔吸收劑的溫度 25（4）操作壓強常壓操作。（4）設計指標（要求）丙酮回收率       。三、設計內容及要求（1）吸收工藝流程的確定：本流程選擇逆流操作（2）物料計算（3）熱量

11、衡算（4）氣液平衡曲線（5）吸收劑量求取：最小吸收劑用量，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，最小潤濕速度求取及潤濕速度的選取，塔徑的校正（9）填料層高度計算（10）填料層壓降計算（11）填料吸收塔附屬設備液體分布，再分布器及分布器的選型，其他塔附件及氣液出口裝置計算與選擇（12）風機等計算與選?。?3）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1 賈紹義,柴誠敬.化工原理課程設計.天津:天津大學出版社，20022 大連理工大學化工原理教研室.化工原理課程設計.大連:大連理工大

12、學出版社,19943 譚天恩,麥本熙,丁惠華.化工原理（第二版）.北京:化學工業(yè)出版社,19984 時鈞主編.化學工程手冊（第二版）.北京:化學工業(yè)出版社，19965 潘國昌,郭慶豐.化工設備設計.北京:清華大學出版社,19966 上海醫(yī)藥設計院.化工工藝設計手冊.北京:化學工業(yè)出版社，20007 路秀林,王者相等.塔設備.北京:化學工業(yè)出版社,2004參考文獻并不局限于上述所列。設計任務書31、 設計題目熱水冷卻器的設計二、設計參數(shù)（1）處理能力 t/a熱水。（2）設備型式 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：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，每天24小時連續(xù)運行。5 建廠地址：湖南地區(qū)。三、設計內容及要求（1）計算熱負荷（2）計算平均溫差（3）初估換熱面積及初選板型（4）核算總傳熱系數(shù)K（5）計算傳熱面積S（6）壓降計算（7）板式換熱器規(guī)格選型（8）附屬設備的選型（9）換熱工藝流程圖（手繪A2），主體設備工藝條件圖（手繪A1)。四、主要參考文獻1 柴誠敬.張國亮等.化工流體流動與傳熱.北京:化學工業(yè)出版社,20002 余國琮等.化工容器及設備.北京:化學工業(yè)出版社,19803 中華人民共和國國家標準.GB151-89鋼制管殼式換熱器.國家技術監(jiān)督局發(fā)布,19894 匡國柱,史啟才,化工

14、單元過程及設備課程設計.北京:化學工業(yè)出版社,19885 化工設備設計全書編委會,換熱器設計.上海:上海科學技術出版社,19886 徐中全譯,尾花英郎著.熱交換器設計手冊.北京:石油工業(yè)出版社，19827 卓震主.化工容器及設備.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算.北京:科學出版社,19969 朱聘冠.換熱器原理及計算.北京:清華大學出版社,198710 大連理工大學.化工原理(上冊).大連:大連理工大學出版社,199311 蘭州石油機械研究所.換熱器(上冊).北京:中國石化出版社,199212 時均等,化學工程手冊(第二版,上卷).北京:化學工業(yè)出版社，19

15、96參考文獻并不局限于上述所列。關于工藝流程圖、主體設備工藝條件圖繪制的幾點說明1帶控制點的工藝流程圖的繪制帶控制點的工藝流程圖是一種示意性的圖樣,它以形象的圖形、符號、代號表示出化工設備、管路、附件和儀表自控等，借以表達出一個生產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品所經過的設備；2.應全部反映出主要物料管路，并表達出進出裝置界區(qū)的流向；3.冷卻水、冷凍鹽水、工藝用的壓縮空氣、蒸汽(不包括副產品蒸汽)及蒸汽冷凝液系統(tǒng)等的整套設備和管線不在圖內表示，僅示意工藝設備使用點的進出位置；4.標出有助于用戶確認及上級或有關領導審批用的一些工藝數(shù)據(jù)(例如:溫度、

16、壓力、物流的質量流量或體積流量、密度、換熱量等)；5.包括繪制圖例，圖畫上必要的說明和標注，并按圖簽規(guī)定簽署；6.必須標注工藝設備，工藝物流線上的主要控制點符及調節(jié)閥等。這里指的控制點符包括被測變量的儀表功能(如調節(jié)、紀錄、指示、積算、連鎖、報警、分析、檢測及集中,就地儀表等)。流程圖的繪制步驟如下：1.用細實線(0.3mm)畫出設備簡單外形，設備一般按1:100或1:50的比例繪制，如某種設備過高(如精餾塔)，過大或過小，則可適當放大或縮?。?.常用設備外形可參照圖0-1所示，對于無示例的設備可繪出其象征性的簡單外形，表明設備的特征即可；3.用粗實線(0.9mm)畫出連接設備的主要物料管線，

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實線引出并列成表；5.輔助物料管道(如冷卻水、加熱蒸汽等)，用中粗實線(0.6mm)表示；6.設備的布置原則上按流程圖由左至右，圖上一律不標示設備的支腳、支架和平臺等，一般情況下也不標注尺寸。工藝物料的介質代碼自行編制，一般以分子式及其編寫字母表示。輔助物料如公用系統(tǒng)介質代號規(guī)定如表0-1。表0-1 輔助物料和共用系數(shù)介質代號代號中文名稱代號中文名稱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鹽水補給水C冷凝液CW(循環(huán))冷卻水PWW生產廢水CWR(循環(huán))冷卻回水CS化學污水RW冷卻水(用于零度以上

18、)RW冷凍回水圖上應標注單元設備的代號，單元設備分類代號見表0-2。表0-2 單元設備分類代號單元設備代號單元設備代號現(xiàn)場裝置,基礎,混凝土構件轉化器,反應器,再生器槽、儲罐泵、壓縮機、風機、驅動機和鼓風機特殊裝置儀表ADFJLQ爐子換熱器塔管道電氣BCEMN 帶控制點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。作為課程設計只要求能標繪出測量點位置即可。2 主體設備工藝條件圖主體設備是指在每個單元操作中處于核心地位的關鍵設備，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備(板式塔和填料塔)，干燥中的干燥器等。一般，主體設備在不同單元操作中是不同的，即使同一設備在不同單元操

19、作中其作用也不相同，如某一設備在某個單元操作中為主體設備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設備。例如，換熱器在傳熱中為主體設備，而在精餾或干燥操作中就變?yōu)檩o助設備。泵、壓縮機等也有類似情況。主體設備工藝條件圖是將設備的結構設計和工藝尺寸的計算結果用一張總圖表示出來。圖面上應包括如下內容:1.設備圖形 指主要尺寸(外形尺寸、結構尺寸、連接尺寸)、接管、人孔等；2.技術特性 指裝置的用途、生產能力、最大允許壓強、最高介質溫度、介質的毒性和爆炸危險性；3.設備組成一覽表 注明組成設備的各部件的名稱等。應予以指出，以上設計全過程統(tǒng)稱為設備的工藝設計。完整的設備設計，應在上述工藝設計基礎上再進行機械強度設

20、計，最后提供可供加工制造的施工圖。這一環(huán)節(jié)在高等院校的教學中，屬于化工機械專業(yè)中的專業(yè)課程，在設計部門則屬于機械設計組的職責。圖0-1 流程圖設備外形圖例具體分工名單學號苯甲苯連續(xù)精餾塔的設計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學號水吸收丙酮常壓填料吸收塔的設計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%學號換熱器的設計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