化工原理课程设计动员会
37页1、2011级生物工程专业化工原理课程设计动员会,一 设计题目,苯-甲苯连续精馏流程的工艺设计,二 设计条件,1、原料:苯-甲苯混合液,苯含量25%(质量分率),其余为甲苯。2. 分离要求:塔顶产品中苯含量学号以1结尾的为94,往后每学号依次增加0.2%;塔底甲苯中苯含量不高于2.5。3. 生产能力:学号是110:每小时处理原料液12 t;学号尾是1120:每小时处理原料液16 t;学号尾是2130:每小时处理原料液20 t。4、操作条件精馏塔顶压强:4kPa(表压) 单板压降:0.7 kPa 进料热状态:泡点进料 加热蒸气:0.6MPa(绝压)饱和蒸气回流比:自选 5、塔设备类型:筛板塔6、厂址:湘潭地区(年平均气温为17.4),三 设计内容,1、设计方案的确定及工艺流程叙述2、物料衡算与热量衡算3、塔设备的主要工艺尺寸的设计计算 塔高(含裙座)及塔径 塔板结构尺寸 塔板流体力学验算 塔板的负荷性能图(用毫米坐标纸绘制) 4、辅助设备的工艺设计计算与选型(换热器、贮槽、泵)5、工艺管道的设计计算与选择6、编制设计说明书7、绘制设计图纸,四 设计计算的相关问题,按8000小时进行设计计算,
2、(一)年生产时间,(二)公用工程条件,加热蒸汽等级:0.6MPa(绝压)饱和蒸汽循环冷却水:30 (5的温差), 即:30 (进)35(出)深井水:18(1012的温差,出口温度最高不超过42)建议:在本设计中全凝器采用深井水,成品冷却采用循环水。,四 设计计算的相关问题,塔高Z=裙座Z1+塔釜Z2+有效段Z3+塔顶Z41.裙座的高度Z1确定因素: 再沸器形式及尺寸; 接管高度和出入孔位置; 釜液是否依靠位差排至其它设备; 安装与检修; 避免塔底泵产生气蚀,等。一般在1.52m左右。,(三)塔高的计算,四 设计计算的相关问题,2.塔釜的高度Z2釜液高度Z取釜液在釜内的停留时间=20min,最下一层塔板的液相流量为Lm3/h,釜液高度为Z,则由:,釜液上方气液分离器空间高度根据防雾沫夹带,最低要求净空高度为800mm,本设计可取12001500mm。塔底封头高度一般采用标准椭圆形封头,查标准封头尺寸得到。Z2=+,四 设计计算的相关问题,3.塔的有效段高度Z3Z3=(N精1)HT精+N提HT提另外要增加: 人孔所在板的板间距增加值对于分块式塔板而言,为了塔板安装方便,一般810块塔板设置
3、一人孔,对于易结焦、结垢的物系,46块塔板设置一人孔。 进料所在板的板间距增加值设计时可按:人孔所在板的板间距取600mm 进料所在板的板间距取700mm,四 设计计算的相关问题,4.塔顶的高度Z4,第一层塔板上方气液分离器空间高度同样,根据防雾沫夹带,最低要求净空高度为800mm,本设计可取14001500mm左右(考虑安装除沫器的高度)。一般而言,该高度应为板间距的1.52.0倍。塔顶封头高度一般采用标准椭圆形封头,查标准封头尺寸得到。Z4=+,塔高Z=裙座Z1+塔釜Z2+有效段Z3+塔顶Z4,四 设计计算的相关问题,(四)塔径,原则上:要根据精馏段数据和提馏段数据分别计算精馏段和提馏段的塔径,因本设计两段的塔径相差不大,为简化计算过程,可采用等径塔。计算时注意:因提馏段气相流量较大,故以提馏段数据确定全塔塔径较为安全可靠。将计算值与设计规范值比较进行圆整,得到设计塔径。,四 设计计算的相关问题,(五)辅助设备的设计, 由两流体的定性温度tm、Tm计算温差t,然后根据t确定列管换热器的类型:t50采用固定管板式;t50采用浮头式。 计算热负荷:确定冷剂或热剂量;初步估算K值;根据热
4、负荷计算换热面积。 对于再沸器而言,按QKSt进行计算时,其中的t就是“加热蒸汽的温度与塔底温度之差”。 根据换热面积查相应系列标准,选择换热器。,换热设备,1,四 设计计算的相关问题, 原料贮槽及产品贮槽 容量按储存7天的量进行设计,同时考虑装填系数。 产品中间贮槽 容量按储存8小时的量进行设计,同时考虑装填系数。 回流罐 容量按冷凝液在回流罐中停留10min、罐的装填系数取0.7,进行设计。,贮槽,2,注意:上述贮槽类容器的设计,都要严格注意高径比!,四 设计计算的相关问题,式中:Z为两截面处位头差;p/g为两截面处静压头差;u2/2g为两截面处动压头差;hf1为直管阻力;hf2为管件、阀门局部阻力;hf3为流体流经设备的阻力。根据物性、扬程及需要流量,初步选泵,3,泵,初步计算泵扬程H根据贮槽内液面与输送到的设备进口处的管截面建立机械能衡算式:,注意:当厂址确定及平面、立面布置完成后,还应按管线走向及长度进一步核定,对初选泵的参数进一步核算。,四 设计计算的相关问题,4,辅助设备汇总表,辅助设备汇总表,四 设计计算的相关问题,(六)管道的设计计算与选择,按右式计算管径:,式中:体
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