化工原理课程设计任务书VIP免费

第1页共43页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共43页化工原理课程设计任务书一设计题目浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力：13200吨/年（料液）年工作日：300天原料组成：50%甲醇，50%水（质量分率，下同）产品组成：馏出液98%甲醇，釜液0.8%甲醇操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选三设计内容1确定精馏装置流程，绘出流程示意图、塔器设备图。2工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。3主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。料液泵设计计算：流程计算及选型。四设计结果总汇五主要符号说明六参考文献一、装置流程图二、工艺参数的确定第2页共43页第1页共43页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共43页1.物料衡算 生产能力为13200吨/年，进料甲醇组成为50%（m），馏出液98%甲醇，釜液0.8%甲醇。甲醇M1=32.0㎏/kmol,水M2=18.0kg/kmol.∴Xf=(0.5/32)/(0.5/32+0.5/18)=0.36Xd=(0.98/32)/(0.98/32+0.02/18)=0.965Xw=(0.8%/32)/(0.8%/32+99.2%/18)=0.45%料液平均摩尔量M=32*0.36+18*0.64=23.04kg/kmol料液流量F=13200*10^3/(300*24*23.04)=79.57kmol/h由总物料守恒有：F+S=W+D对甲醇有：F*Xf=W*Xw+D*Xd对于直接蒸汽加热有：V′=S,L′=WV′=V–(1-q)*F,L′=L+q*F对于泡点加料有：V′=V，L′=L+F又 V=(R+1)D,L=R*D∴L′=W=R*D+F,S=(R+1)*D∴要算得流出液，釜夜及加热蒸汽的量，得先算出最小回流比及回流比。常压下甲醇和水的气液平衡表(T—x—y)T(℃)XYT(℃)XY92.90.05310.283476.70.33330.691890.30.07670.400176.20.35130.737488.90.09260.435373.80.46200.7756第3页共43页第2页共43页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共43页86.60.12570.483172.70.52920.797185.00.13150.545571.30.59370.818383.20.16740.558570.00.68490.849282.30.18180.577568.00.77010.896281.60.20830.627366.90.87410.919480.20.23190.64851000.00.078.00.28180.6775由y=49.388*x^2-73.544*x+95.708,将Xf=0.36，Xd=0.965，Xw=0.45%代入得到相映的温度：第4页共43页第3页共43页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共43页Tf=75.63℃Td=70.73℃Tw=95.38℃将Tf、Td、Tw代入y=-20.024*x^2-18.335*x+100.13得Yf=0.74Yd=0.85Yw=0.21 y=ɑ*x/(1+(ɑ-1)*x)∴ɑ=y(x-1)/(x*(y-1))∴ɑf=0.74*(1-0.36)/((1-0.74)*0.36)=5.06ɑd=0.85*(1-0.965)/(0.965*(1-0.85))=0.206ɑw=0.21*(1-0.45%)/(0.45%*(1-0.21))=58.81ɑˉ=(5.06*0.206*58.81)∧(1/3)=3.94 q=1，∴Xq=Xf=0.36,Yq=3.94*0.36/(1+2.94*0.36)=0.689Rm/(Rm+1)=(0.965-0.689)/(0.965-0.36)=0.456∴Rm=0.839取R=1.5Rm=1.5*0.839=1.26∴S=(R+1)*D=2.26D由:F+S=W+D,F*Xf=W*Xw+D*Xd有：79.57+2.26D=D+W79.57*0.36=D*0.965+W*0.45%得:D=29.14kmol/hW=116.29kmol/hS=65.86kmol/h2.理论塔板数的计算精馏段操作线方程：y=R/(R+1)x+Xd/(R+1)y=0.558x+0.427提馏段操作线方程：y=W*x/S-W*Xw/S=1.766x-0.00795利用作图法得到，理论塔板数NT=11，进料板为第5块；精馏段理论板数为4块，提馏段理论板数为7块第5页共43页第4页共43页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共43页 Td=70.73℃Tw=95.38℃∴T′=(70.73+95.38)/2=83.06℃y′=0.58x′=0.20平均相对挥发度ɑ=3.9483.06℃时甲醇跟水的粘度分别为ū1=0.4106mPa.sū2=0.3436mPa.sū=0.4106*0.20+0.3436*0.8=0.357mPa.s由奥康奈尔公式ET=0.492(αμL)-0.245得E=0.492*(3.94*0.357)-0.245E=0.453∴实际塔板数N=11/0.453=24.3块取实际塔板数为25块，其中精馏段4/0.453=8.83提馏段7/0.453=15.45块，取精馏段9块，提馏段16块。第6页共4...