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化工原理课程设计模板.pdf

化工原理课程设计模板

hbmgsjyq8
2011-01-14 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《化工原理课程设计模板pdf》,可适用于高等教育领域

应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计化工原理课程设计苯―甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计学院、系:化学工程学院专业班级:应用化学6级班学生姓名:太井超()指导教师:张泉泓赵振宁成绩:9年6月2日应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计目录序言…………………………………………………………………第一部分工艺设计物料衡算…………………………………………………………………塔顶温度、塔底温度及Rmin……………………………………………确定最佳操作回流比及塔板层数………………………………………第二部分结构设计塔顶实际气液相体积流量………………………………………………塔板间距HT的选择……………………………………………………确定液泛的动能参数……………………………………………………计算液泛速度UF(Umax)……………………………………………空塔气速UG……………………………………………………………确定溢流方式…………………………………………………………根据VG求D……………………………………………………………计算圆整后实际气速…………………………………………………确定溢流堰高度hw及堰上液层高度how……………………………板面筛孔位置设计……………………………………………………水力学性能参数的计算、校核………………………………………负荷性能图及操作性能评定…………………………………………筛板塔工艺设计计算结果总表………………………………………第三部分结束语结束语…………………………………………………………………应化太井超课程设计序言化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计苯甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计第一部分工艺设计一、物料衡算原料苯(Mkgkmol=)甲苯(Mkgkmol=)馏出液中低沸点组分的含量不低于(质量分率)进料组成Fx==流出液组成Dx==Fkgh=将F换成kmolh平均摩尔质量Mkgkmol=××=kghFkmolhkgkmol==回收率DAFDxFxη==D×=×流出液的流量Dk××==molhw釜底流量WFDkmolh=−=−=易挥发组分(苯)物料衡算FDFxDxWx=釜底组成FDwFxDxxW−×−×===二、塔顶温度、塔底温度及minR、确定操作压力PmmHg=顶化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计假设有块板PmmHg=×=底、计算塔顶温度(露点)tα设otC=αlgoAAAAaBPACt=−据查表得:lnoAaPt=−代入数据得:lgoAP=−=oAPmmHg=oAAPKP===顶lnoBBBBaBPACt=−=−=同理mmoBPH=goBBPKP===顶AAAyxK=其中ADyx=AAAyxK===BBByxK=其中BAyy=−BBByxK===化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计iABxxx−=−−=−=<∑所以确定塔顶温度otC=顶oAoBPPα∴===顶、塔底温度tβ(泡点)设塔底温度otCβ=lgoAAAABPACtβ=−lgoBBBBBPACtβ=−查表得:lglgoAoBPtPtββ=−=−代入数据得:lglgoAoBPP=−==−=oAPmmHg=oBPmmHg=oAAwPyxP===底同理()oBBwPyxP=−=×=底()AByiyyε−=−=−=<∑所以确定otC=底应化太井超课程设计BoAoPPα===底所以ααα=×=×=顶底求最小回流比minR泡点进料q=PFxx==()PPPxyxαα×===−×最小回流比minDDPPxyRyx−−===−−三、确定最佳操作回流比及塔板层数、确定最佳操作回流及理论塔板数采用逐板法计算R=(,,,,)minR的理论塔板层数已知条件有Fx=Dx=wx=Fkmo=lhDkmolh=Wkmolh=α=minR=()minRR=×=×=相平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==Y=XD=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:mnnLFWyxLFWLFWx=−−−=−DxX=Fx=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=Y=X=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minR=R=×=相平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==Y=XD=X=y=X=y=X=y=X=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=相平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=XD=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=向平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=XD=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=向平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=XD=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−应化太井超课程设计X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=向平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=XD=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR=×=×=向平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=XD=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=相平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计相平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==y=XD=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−−=−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)()minRR==×=相平衡方程()nnnnnyyxyyα==−−−精馏段:DnnnxRyxxRR==化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XF()所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为(块)提馏段:wmnnWxDRFyxDRFWDRFWx=−−=−−X=XF=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=y=X=<XW()此操作回流比下提馏段理论塔板数为(块)全塔理论塔板数NT==(块)回流比R为倍:minR步长为minR时各塔段及全塔理论塔板数如下表:R为n倍minR全塔理论塔板数NTR为n倍minR全塔理论塔板数NT化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计RNT曲线图R(最小回流比倍数)NT(块)最佳操作回流比minRR==×=最佳理论塔板数NT=(块)塔板效率()otttCαβ===tμμμ⎛⎞=×⎜⎟⎝⎠VV苯苯苯(t)=()=tμμμ⎛⎞=×⎜⎟⎝⎠VV甲苯甲苯甲苯(t)=()=()LiiFFXXXμμμμ==−=××=∑苯甲苯塔板效率()αμ−=××=TLE=()实际塔板数TNNE===理实取整为块(minRR==(块))N理第二部分结构设计塔精馏段第一块塔板的设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计)一、塔顶实际气液相体积流量(GLVVmh及tρρρ⎛⎞=⎜⎟⎝⎠VV(t)对液相来说:苯的实际密度()=kgmtαρρρ⎛⎞=⎜⎟⎝⎠VV苯苯(t)=甲苯的实际密度()=kgmtαρρρ⎛⎞=⎜⎟⎝⎠VV甲苯甲苯(t)=塔顶汽相平均摩尔质量GMyMyMkgkmol==××=苯苯甲苯甲苯汽相平均密度()GGPMkgmRTρ−×==×=×平衡时的液相组成:X=其中苯与甲苯的质量分数分别为w×==××苯ww=−=甲苯苯混合液的密度为LρLwρρρρ==苯甲苯苯甲苯所以Lkgmρ=液相平均摩尔质量为()LMXMXMkgkmol=−=××=苯甲苯汽相体积流量()GGGRDMVmρ××===h应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计LLLRDMVmρ××===h塔板间距HT的选择二、选取踏板间距:THm=三、确定液汽的动能参数GLLGVVρρ⎛⎞=⎜⎟⎝⎠g查表得C=C=Cσ⎛⎞⎜⎟⎝⎠()=ttσσσ−VV()()otttαβ===C()=()()dynecmttσσσ⎛⎞−=−×−=⎜⎟⎝⎠VV苯苯苯()=()()tdtσσσ⎛⎞−=−×−=⎜⎟⎝⎠VV甲苯甲苯甲苯ynecm()iDDiXXXdynecmσσσσ==−=××=∑苯甲苯C=C=σ⎛⎞⎛⎞∴×=⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠四、计算液泛速度max()FUULGFGUCmρρρ−−==×=gss四、空塔汽速(截面的操作汽速)设液泛的分率值为GFUUm==×=五、确定溢流方式选取单流型的溢流方式选取堰长同塔径的比值为WLD=查取降液管面积同塔截面的比值为DAA=WdD=应化太井超课程设计七、根据VG求塔径DGGGVAmU===()GAdAAAdAA=−=−GAAmAdA∴===−−由于ADπ=ADmπ∴==圆整查表后取Dm=八、计算塔径圆整后实际气速ADmπ==()()GAdAAAdAmA=−=−=×−=GGGVUmA===s实际液泛分率GFUU==符合条件堰长WlD==×=m降液管宽度WdDm==×=降液管面积AdA==×=m(二)、确定溢流堰高度hw和堰上液层高度how选hwmmm==平直堰LWWVhowEl⎛⎞=⎜⎟⎝⎠LWVl⎛⎞==⎜⎟⎝⎠查表得WE=化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计LWWVhowEmmml⎛⎞⎛⎞==××=⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠=hwhowmmm===(三)、板面筛孔位置的设计、板面筛孔孔径取domm=孔中心距孔径tdo=塔板板厚取tptpmm=Wcmm=Wsmm=、计算开孔区面积Aa()()AaAAdlwWsDWdWcm=−−−−=−×−××−×−××=、求开孔率φ开孔率AodoAt⎛⎞⎛⎞Φ===×=⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠、计算塔板开孔面积AoAm=Φ=×=、气体通过筛孔的流速GoVUmsAo===、孔数()()AoNdoππ===取(个)(四)、水力学性能参数的计算、校核、液沫夹带分率的校核()()GTGUHhwhowEσ⎡⎤⎢⎥−⎣⎦=⎡⎤⎢⎥−⎣⎦==<应化太井超课程设计、塔板压降的计算①干板压降GLUohogCoρρ⎛⎞=⎜⎟⎝⎠dotp==查图可知Co=GLUohomgCoρρ⎛⎞⎛⎞===⎜⎟⎜⎟×⎝⎠⎝⎠g②液体静压降GGUρ=×=查表可知充气系数β=()hehwhowmβ==×=③液层表面压力降Lhmgdoσσρ−××===××Hhohehmσ===V、液面落差校验()()LLbhfVZbhfμρ=V代入数值ho=<=V忽略、塔板漏液情况校验①产生漏液的干板压降'ho'()hohwhow==×=②工作状态下的温度系数~''UohoKUoho⎛⎞====>⎜⎟⎝⎠不会产生严重漏液、降液管液泛情况校验①选取降液管下缘到下层塔板距离homm=Adaholwm==×=g②液体流出降液管的阻力损失LdaVhmgAda⎛⎞⎛⎞===⎜⎟⎜⎟×⎝⎠⎝⎠③计算液层高度Hd泡沫层高度'Hd化学工程学院应化太井超化工原理课程设计应化太井超课程设计化学工程学院应化太井超化工原理课程设计TdadaHdHhwhowhhohehwhowhm====VVV泡沫层高度'HdHdm===Φ''THdHdHhw===<符合条件④液体在降液管中停留时间校验LHdAdsVτ×===g>符合条件十二、负荷性能图及操作性能评定、负荷性能图()最大气相负荷线(最大允许液沫夹带线)LGGTWVVAHhwElwσ⎡⎤⎛⎞⎛⎞⎢⎥⎜⎟=−⎜⎟⎢⎥⎜⎟⎝⎠⎢⎥⎝⎠⎣⎦代入数据得()GLVV=−LVmh−gGVmh−

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