南昌大学甲醇-水连续精馏塔的课程设计
化工原理课程设计
一、设计题目
甲醇-水连续精馏塔的设计
二、设计条件
1、常压操作：p=1atm
2、进精馏塔的料液含甲醇61%（质量），其余为水
3、产品的甲醇含量不得低于99%（质量）
4、残液中甲醇含量不得高于3%（质量）
5、生产能力为日处理（24h）66.5吨粗甲醇
三、设计内容
3.1：设计方案的确定及流程说明
3.1.1：选择塔型
精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要有板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。
筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，制造维修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。本次设计为分离甲醇与水，所以由各方面条件考虑后，本次设计应用筛板塔。
3.1.2：精馏方式
由设计要求知，本精馏塔为连续精馏方式
3.1.3：装置流程的确定
为获取也液相产品，采用全凝器。
含甲醇61%（质量分数）的甲醇-水混合液经过预热器，预热到泡点进料。进入精馏塔后分离，塔顶蒸汽冷凝后有一部分作为产品经产品冷却器冷却后流入甲醇贮存罐，一部分回流再进入塔中，塔底残留液给再沸器加热后，部分进入塔中，部分液体作为产品经釜液冷却器冷却后流入釜液贮存罐。
3.1.4：操作压强的选择
常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。
3.1.5：进料热状态的选择
泡点进料时，塔的操作易于控制，不受环境影响。饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。此外，泡点进料，提馏段和精馏段塔径大致相同，在设备制造上比较方便。冷液进塔虽可减少理论板数，使塔高降低，但精馏釜及提馏段塔径增大，有不利之处。所以根据设计要求，可采用泡点进料，q＝1。
3.1.6：加热方式
本次采用间接加热，设置再沸器
3.1.7：回流比的选择
选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用最低，一般经验值为：R=(1.2~2)Rmin
经后面简捷法计算对应理论板数N时，可知，R=2Rmin时，理论板数最少，所以回流比选择为最小回流比的2倍。
3.2：二元连续板式精馏塔的工艺计算 3.2.1:相对挥发度的确定 根据安托因方程
C
t B
A p +-
=0log
塔顶产品浓度为99%，因此，可近似看成纯甲醇溶液；同理，塔底浓度为3%可近似看成纯水溶液。所以，塔顶温度为甲醇沸点为64.6℃，塔底温度为水的沸点100℃。
因此塔底的相对挥发度aW=3.497 塔顶的相对挥发度aD=4.138
804.3==W D m ααα
3.2.2：全塔物料衡算 总物料：F=D+W
易挥发组分：FxF=DxD+WxW
F 、D 、W ：分别为进料、馏出液和釜液的流量（kmol/h ）
xF 、xD 、xW ：分别为进料、馏出液和釜液中易挥发组分的组成、摩尔分率
由操作条件得;h F /kmol 475.86042
.32241000
5.66=??=
4677.01839.0042.3261.0042.3261.0=+=F x 98.018
01
.0042.3299.0042.3299.0=+
=D x 017.01897
.0042.3203.0042.3203.0=+
=W x 即：86.475=D+W
86.475*0.4677=0.98D+0.017W
解得：D=40.752kmol/h W=45.7233kmol/h 3.2.3：平衡线方程
x
x
x x 804.21804.3)1(1y +=-+=
αα
3.2.4：精馏段操作线方程 已知q=1、即xe=xF=0.4677 a=3.804
即7698.04677
.0804.214677
.0804.3)1(1y =?+?=-+=
x x e αα
即
4103.04677
.098.07698.098.01min min
=--=--=+F D e D x x y x R R
解得：Rmin=0.6958 即R=2Rmin=1.3916
所以精馏段的操作线方程为
4098.05819.011
1y 1+=+++=+n D n n x x R x R R
xn:见第八页 yn+1:同上
3.2.5：提馏段操作线方程
00798.04691.1)1()1(y 1-=+--++=
+n w n n x x D
R D
F x D R F RD
3.2.6：理论板数的求算 （1）逐板计算法
第一层板上升蒸汽组成等于塔顶产品组成：y1=xD=0.98 根据操作线方程以及平衡线方程可得如下： y1 0.98 x1 0.927960003 y2 0.94978 x2 0.832543565 y3 0.894257 x3 0.689745445 y4 0.811163 x4 0.530345371 y5 0.718408 x5 0.40143852 x5 95.5804 .3lg 017.0983.002.098.0lg lg )1)(1(lg min =??? ????= ??????--=αw w D D x x x x N 根据吉利兰经验关联图以及关系式求得： R (R-Rmin)/(R+1) (N-5.95)/(N+1) N 1.2Rmin 0.835 0.075858311 0.577733459 15.45879873 1.3Rmin 0.90454 0.109601269 0.53871474 14.06659891 1.4Rmin 0.97412 0.140984337 0.504793898 13.0345605 1.5Rmin 1.0437 0.170230464 0.49 12.62745098 1.6Rmin 1.11328 0.197550727 0.48 12.36538462 1.7Rmin 1.18286 0.223129289 0.46 11.87037037 1.8Rmin 1.25244 0.247127559 0.44 11.41071429 1.9Rmin 1.32202 0.2696876 0.425 11.08695652 2Rmin 1.3916 0.290934939 0.4 10.58333333 可知：R=2Rmin 时 理论板数最少 xF=0.4677 由甲醇-水气液平衡数据可知 348.51K x1=0.4 346.31K x2=0.5 即用内插法算 5 .0-4677.031 .346-5.0-4.031.346-51.348T = xF=0.4677时 T=347.02K=73.87℃ 即由安托因方程得 aF=3.94 aD=4.138 038.4138.494.3,m =?==D F ααα 即88.2038.4log 4677.05323.002.098.0(log log )1)(1(log , min =??? ????=??????--=m F F D D x x x x N α精 即精馏段理论板数为3层 加料板为第4块板 3.2.7：塔效率的估算 （1）Drickarner 法 塔顶温度64.6℃ 塔釜温度100℃ 平均温度为 ℃82156.355115.2736.6415 .273100ln 6 .64100ln 1 212==++-=-= K T T T T T 即82℃下 μ甲醇=0.272mpa.s μ水=0.3485mpa.s 即s mpa x Li fi .3127.03485.0)4677.01(272.04677.0m =?-+?==∑μμ 481.03127.0lg 616.017.0lg 616.017.0=?-=-=m T E μ （2）O ’connell 法 μL=0.4677*0.272+（1-0.4677）*0.3485=0.3127 82℃下的相对挥发度a 为a=3.787 47.049.0245 .0-==）（L T E αμ 实际塔板数为28.2147 .010 == N 约为22块 3.3:塔和塔板主要工艺尺寸的设计 3.3.1：塔径的计算 （1）精馏段 精馏段平均温度为℃21.6936.34215 .2736.6415.27387.73ln 6 .64-87.73==++= K T m 查t-x-y 图得 xa ＝0.72，ya ＝0.878 查表得：p 甲醇=0.75g/cm3 p 水=0.978g/cm3 液相平均分子量： Ml=XaM 甲醇+(1-Xa) M 水=0.72*32.042+（1-0.72）*18=28.11kg/kmol 气相平均分子量： Mv= yaM 甲醇+(1-ya) M 水=0.878*32.042+（1-0.878）*18=30.33kg/kmol 液相密度： 3/kg 7833/783.0978 .0) 72.01(1875.072.0042.3211 .28a a l m cm g b MbXb Xa M M L ==-?+?=+= ρρρ 气相密度 3/079.13m /g 42.107936 .342314.833 .3010013.15m kg RT PM V V ==???==ρ 液相体积流量 s m M L L L S /31066.5783 360011 .28752.403916.13600l 4-?=???=??= ρ 气相体积流量 s m Mv V V V S /3761.0079 .1360033 .30752.403916.23600=???=??= ρ 即气液动能参数02.0079 .1783 761.01066.54-=?==V L S S LV V L F ρρ 取塔板间距HT=0.45m 、板上液层高度hl=0.07m 那么分离空间：HT- h1=0.45-0.07=0.38m 即由史密斯关联图得： C20=0.078 甲醇与水在各温度下的表面张力 即 μa=17.89mN/m μb=64.45mN/m 液相平均表面张力：927.3045.6428.089.1772.0x =?+?==∑i i μμmN/m 085.020 2 .020==）（ σ C C C ：负荷系数 s C V V L /m 288.2079 .1079 .1-783085.0max ==-=ρρρμ μmax ：最大空塔气速 令μ=0.7μmax=0.7*2.288=1.6m/s 根据流量公式计算塔径D m 778.06 .1761 .044s =??== ππμV D 圆整取0.8m 塔截面积A=22 2m 5.02 8.02=?=?π）（π）（D 实际空塔气速s m A V s /522.15 .0761 .0===μ （2）提馏段 提馏段平均温度为℃’ 777.86927.35915 .27387.7315.273100ln 87 .73-100m ==++= K T 查t-x-y 图得 xa ’＝0.111，ya ’＝0.443 查表得：p 甲醇’=0.728g/cm3 p 水’=0.967g/cm3 液相平均分子量： Ml ’=Xa ’M 甲醇+(1-Xa ’) M 水=0.111*32.042+（1-0.111）*18=19.559kg/kmol 气相平均分子量： Mv ’= ya ’M 甲醇+(1-ya ’) M 水=0.443*32.042+（1-0.443）*18=24.221kg/kmol 液相密度： 3/kg 9133/913.0967 .0) 111.01(18728.0111.0042.32559 .19a a l m cm g b MbXb Xa M M L ==-?+?=+= ρρρ’ 气相密度 3/82.03m /g 93.819927 .359314.8221.2410013.15m kg RT PM V V ==???==’ρ 液相体积流量 L ’=L+qF s m M L L L S /3105.8913 3600559 .19475.86752.403916.13600l 4-?=??+?=??= ）（’’ρ 气相体积流量 V ’=V-(1-q)F=V s m Mv V V V S /38.082 .03600221 .24752.403916.23600=???=??= ρ’ 即气液动能参数035.082 .0913 8 .0105.84 -=?= =’’’’’V L S S V L F ρρ 取塔板间距HT=0.45m 、板上液层高度hl=0.07m 那么分离空间：HT- h1=0.45-0.07=0.38m 即由史密斯关联图得： C20’=0.082 86.777℃时 μa=16.17 mN/m μb=61.31mN/m 液相平均表面张力： 3.5631.61111.0-117.16111.0x =?+?==∑）（i i μμmN/m 1.020 3.56082.02 .0==）（ ’C s C V V L /m 34.382 .082 .0-9131.0max ==-=’’’’ ’ρρρμ μmax ：最大空塔气速 令μ’=0.7μmax ’=0.7*3.34=2.34m/s 根据流量公式计算塔径D m 66.034 .28 .044s =??== π’π’’μV D 圆整取0.8m 塔截面积A ’= 22 2m 5.02 8.02=?=?π）（π）’（D 实际空塔气速s m A V s /6.15 .08 .0===’’’ μ 3.3.2：塔高的计算 m 83.345.047.04 =?== T T T H E N Z 精 m 787.445.047 .05=?== T T T H E N Z 提 此外在精馏段和提馏段分别设2人孔，人孔处板间距为0.7m 令塔顶空间为1.5HT=2.5*0.45=1.125m 令塔底空间为1.4m L ’=0.00085m3/s Hd=m 4.15.000085.06076.13=??=?A L ’τ 所以塔高为 Z=z 精+z 提+（0.7-0.45）*4+0.675+2=3.83+4.787+0.5+1.125+1.4=12.642m 约为12.7m 3.3.3:溢流装置与液体流型 选用单溢流，弓形降液管。 因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔面积，且单溢流液体流径长，塔板效率高，结构简单，广泛用于直径小于2.2米的塔中。 3.3.3.1溢口堰（出口堰） 为维持塔板上一定高度的均匀流动的液层，一般采用平直溢流堰。 （1）堰长 取堰长lw=0.6D=0.8*0.6=0.48m (2)堰上液层高度how 平直堰的how 精馏段 Lh=5.66*10^-4*3600=2.0376m3/h 即13.37)48 .00376.2()( 5 .25.2h ==w l L Lw/D =0.48/0.8=0.6 查液流收缩系数计算图得 E=1.08 所以33/23/21004.848 .00376.208.1100084.2)(100084.2h -?=??== ）（w h ow l L E m 提馏段 Lh ’=8.5*10^-4*3600=3.06m3/h 即61.10248 .006.3()'( 5 .25.2==）w h l L Lw/D =0.48/0.8=0.6 查液流收缩系数计算图得 E ’=1.2 所以33/23/21032.648 .02132.12.1100084.2)'(100084.2'h -?=??== ）（w h ow l L E m (3)堰高hw 精馏段 hw=hL-how=0.07-8.04*10^-3=0.062m 取0.07m 提馏段 hw ’=hL-how ’=0.07-6.32*10^-3=0.064 取0.07m 所以：hl=hw+how=0.07+8.04*10^-3=0.078m hl ’=hw ’+how ’=0.07+6.32*10^-3=0.076m 修正后hL 对μn 影响不大,顾塔径计算不用修正. 3.3.3.2降液管 （1）降液管的宽度Wd 与截面积Af 由lw/D=0.6查弓形降液管的宽度与面积关联图可得 098.0=D W d 052.0=T f A A 所以Wd=0.098×0.8=0.0784m 22026.08.04 052.0m A f =?? =π 液体在降液管内的停留时间 精馏段 s L H A S T 67.201066.545 .0026.0)4 f =??=?= -（τ 提馏段 s L H A S T f 76.1310 5.845 .0026.0' '4 =??= ?= -τ (2) 降液管底隙高度h0 因物系较清洁,不会有脏物堵塞降液管底隙, 取液体通过降液管底隙速度μ0=0.08m/s 精馏段 m 015.008.048.01066.5h 4 -00=??=?=’μw S l L 过小，取0.02m hw-h0=0.07-0.02=0.05m>0.006m 提馏段 m 022.008.048.0105.8''h 4 -00=??=?=’μw S l L hw ’-h0=0.07-0.022=0.048m>0.006m 故降液管底隙高度设计合理 3.3.3.3受液盘及进口堰 选用平形受液盘。不设进口堰。 3.3.4：塔板设计 3.3.4.1：塔板布置 （1）开孔区（鼓泡区）面积Aa 计算 取边缘区宽度Wc=0.05m x=(D/2)-(Wd+Wc)=0.4-(0.0784+0.05)=0.2716m R =(D/2)-Wc=0.4-0.05=0.35m 即 2 12221222a 338.0)35.0/2716.0(sin 35.01802716.035.02716.02)/(sin 1802m R x R x R x A =??? ????+-=??????+-=--ππ （2）溢流区 溢流区面积Af 及Af ’分别为降液管和受液盘所占面积 （3）安定区（破沫区） 取溢流堰前的安定区宽度为Ws=0.07m 取进口堰后的安定区为Ws ’=0.05m （4）无效区 取无效区宽度为0.03m 3.3. 4.2:筛板的筛孔与开孔率 （1）孔径d0 本设计所处理的物系无腐蚀性,可选用碳钢板，取筛孔直径d0=5mm 。 (2)筛板厚度 取δ=0.8d0=4mm (3)孔心距t 筛孔在筛板上按正三角形排列，取孔心距t=3d0=15mm (4)开孔率ψ %1.10)15 5(907.0)d 907.02200=?=== t A A a （? （5）筛孔数 个1740338.0)15 101158()101158(2 3 23=??=?=a A t n 3.3.5筛板的流体力学验算 3.3.5.1：塔板压降△Pp 气体通过筛板的压降△Pp 以相当的液柱高度表示时可由下式计算： hp=hc+hl+h σ hp:气体通过每层塔板压降相当的液柱高度，m （1） 干板阻力hc 的计算 精馏段 化工原理课程设计说明书 设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔 设计者： 专业： 学号： 指导老师： 2007年7 月13日 目录 一、设计任务书 (1) 二、设计的方案介绍 (1) 三、工艺流程图及其简单说明 (2) 四、操作条件及精熘塔工艺计算 (4) 五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算 (14) 六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19) 七、附属设备及主要附件的选型计算 (23) 八、参考文献 (26) 九、甲醇－水精熘塔设计条件图 一、设计任务书 甲醇散堆填料精馏塔设计： 1、处理量：12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算) 2、原料液状态：常温常压 3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数) 塔顶出料浓度：98.5%(甲醇的质量分数) 塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数) 4、填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料 5、厂址位于沈阳地区 二、设计的方案介绍 1、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。 2、精熘塔的操作压力 在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两 课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 化工原理课程设计 –––––板式精馏塔的设计 姓名单素民 班级 1114071 学号 111407102 指导老师刘丽华 河南城建学院 序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (3) 1.设计方案的确定 (3) 2.精馏塔的物料衡算 (3) 3.塔板数的确定 (4) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11) 7.筛板的流体力学验算 (13) 8.塔板负荷性能图 (15) 9.接管尺寸确定 (30) 二、个人总结 (32) 三、参考书目 (33) 郑州轻工业学院 ——化工原理课程设计说明书 课题：甲醇和水的分离 学院：材料与化学工程学院 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目录 第一章流程确定和说明 (2) 1.1.加料方式 (2) 1.2.进料状况 (2) 1.3.塔型的选择 (2) 1.4.塔顶的冷凝方式 (2) 1.5.回流方式 (3) 1.6.加热方式 (3) 第二章板式精馏塔的工艺计算 (3) 2.1物料衡算 (3) 2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5) 2.3.1理论板数的计算 (5) 2.3.2求塔的气液相负荷 (5) 2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6) 2.3.4 实际板数 (7) 2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (7) 第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9) 3.1 平均分子量的确定 (9) 3.2平均密度的确定 (10) 3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (11) 第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12) 4.1气液相体积流率 (12) 4.1.1 精馏段气液相体积流率： (12) 4.1.2提馏段的气液相体积流率： (13) 第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 5.1 溢流装置的计算 (14) 5.1.1 堰长 (14) 5.1.2溢流堰高度： (15) 5.1.3弓形降液管宽度 (15) 5.1.4 降液管底隙高度 (16) 5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (16) 第六章板式塔得结构与附属设备 (24) 6.1附件的计算 (24) 6.1.1接管 (24) 6.1.2 冷凝器 (27) 6.1.3再沸器 (28) 第七章参考书录 (28) 第八章设计心得体会 (29) 南昌大学实验报告 课程设计实验 课题一 7位伪随机码发生器设计 一、实验目的 1、了解数字信号的波形特点； 2、掌握D触发器延时设计数字电路的原理及方法； 3、熟悉Multisim 10.0软件的使用。 二、设计要求 设计一个7位伪随机码发生器，输出相对码，要求输出的波形没有毛刺和抖动，波形稳定效果好。 三、实验原理与仿真电路 要产生7位伪随机码，根据M=2n-1=7,所以n=3，需要3个D触发器，在32KHz正弦波或方波的时钟信号触发下，第三个D触发器输出端产生1110010的7位伪随机绝对码。由于要输出相对码，故须将a n与b n-1 异或产生b n信号（0100011），这里用到了第四个D触发器，电路如下： 电路图 其中函数信号发生器产生32KHz正弦信号。 四、实验波形 电路仿真图 如图，最上方波形为7为伪随机绝对码，中间的为7位伪随机相对码，波形无延时，稳定。达到实验设计要求。 五、实验心得与体会 通过本次设计实验，复习巩固了数字电路逻辑设计的知识，对于D触发器延时有了更进一步的认识，同时也熟练了Multisim软件的使用，为后续综合设计实验打下了基础。 课题二 2FSK调制、解调电路综合设计 一、实验目的 1、掌握2FSK调制和解调的工作原理及电路组成； 2、学会低通滤波器和放大器的设计； 3、掌握LM311设计抽样判决器的方法，判决门限的合理设定； 4、进一步熟悉Multisim10.0的使用 二、设计要求 设计2FSK调制解调电路，载波f1=128KHz，f2=256KHz，基带信号位7位伪随机绝对码。要求调制的信号波形失真小，不会被解调电路影响，并且解调出来的基带信号尽量延时小，判决准确。 三、实验原理与电路组成 总电路图 调制部分：4066的四个输入端，第一个载波S1为128KHz方波经模拟信号发生器（同步信源）产生的128KHz正弦波，第一个输入基带信号IN1为7位伪随机相对码。第二个载波S2为256KHz方波经模拟信号发生器（同步信源）产生的256KHz正弦波，第二个输入基带信号IN2为7位伪随机相对码的反相信号。4066的D2、D3输出信号叠加后形成所需要的2FSK 调制信号。 解调部分：调制信号作为4066的载波S1，128KHz方波作为输入IN1,两个信号经4066开关电路相乘输出的信号即为解调出的一路信号。接下来要做的就是滤波，经过RC低通滤波器得到信号，此时由于信号电压较小，需要放大才能更容易判决。故经过一个运放组成的放大器。放大后经过抽样判决器LM311判决。 各个模块子电路图 1.4.2 甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程，是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上，取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化，只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的 大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统（见图1.2）。 (3) 三塔流程描述 三塔工艺是由脱醚塔，加压精馏塔和常压精馏塔组成，形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程（见图1.3）的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，形成双效精馏二效精馏，因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源，同时降低了循环冷却水的速度。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。 (4) 四塔流程描述 四塔流程（见图1.4）包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔，加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置，加压塔塔底的甲醇、高沸组分、 甲醇-水分离过程板式精馏塔的设计 1.设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇和水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔釜采用间接蒸汽加热①。 2.精馏塔的物料衡算 2.1.原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量M A=32.04kg/kmol 水的摩尔质量M B=18.02 kg/kmol x F= 0.46/32.04 0.324 0.46/32.040.54/18.02 = + x D= 0.95/32.04 0.914 0.95/32.040.05/18.02 = + x W= 0.03/32.04 0.0171 0.03/32.040.97/18.02 = + 2.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F=0.324*32.04(10.324)*18.0222.56 +-=kg/kmol M D=0.914*32.04(10.914)*18.0230.83 -=kg/kmol M W=0.0171*32.04(10.0171)*18.0218.26 +-=kg/kmol 2.3.物料衡算 原料处理量F= 30000*1000 184.7 24*300*22.56 =kmol/h 总物料衡算184.7=D+W 甲醇物料衡算184.7*0.324=0.914D+0.0171W 联立解得D=63.21 kmol/h W=121.49 kmol/h 3.塔板数的确定 3.1.理论塔板层数N T的求取 3.1.1.由手册查的甲醇-水物系的气液平衡数据 设计条件如下： 操作压力：105.325 Kpa（绝对压力） 进料热状况：泡点进料 回流比：自定 单板压降：≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa（表压） 全塔效率：E T=47% 建厂地址：武汉 [ 设计计算] （一）设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量：M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量：F=（3.61*10 3）/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算：160.21=D+W 甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y 图（附表） ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e（0.324 ，0.324）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交战坐标为（x q=0.324,y q=0.675） 故最小回流比为R min= （x D- y q）/（ y q - x q）=0.91 取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=（R+1）D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h 混凝土结构设计原理课程设计――钢筋砼现浇主次梁结构设计 计算说明书 指导教师： 班级：土木道桥 学生姓名： 学号： 设计时间： 南昌大学建筑工程学院土木工程系 目录 一、设计资料 (3) 二、板的设计 (4) 三、次梁设计 (7) 四、主梁设计 (15) 某多层房屋采用钢筋砼现浇单向板肋梁楼盖，其三楼楼面（建筑标高+9.00）结构布置图如附图所示，板深入墙内120mm，次梁深入墙内240mm，主梁伸入墙柱内370mm，楼面面层为20mm厚水泥砂浆面层（容重为20 3m KN），板底及梁用20mm厚石灰砂浆粉刷（容重17 / 3 KN）。砼强度等级为C45。KN））楼面可变荷载标准值Q K=5.52m/ / m 主次梁受力钢筋采用HRB400钢筋，板采用R235级钢筋。板厚取90mm，次梁尺寸为200×400mm，主梁尺寸为250×600mm。 主梁的跨度为6600mm，次梁的跨度为6900mm，主梁每跨内设置两根次梁，板的跨度为2200mm。 结构平面布置图如下： （1）荷载 板的恒荷载标准值： 20mm 水泥砂浆面层 0.02×20=0.4 KN 90mm 钢筋混凝土板 0.09×25=2.25 KN 20mm 板底石灰砂浆 0.02×17=0.34 KN ----------------------------------------------------------- 小计 2.99 KN 板活荷载标准值： 5.5 KN KN 永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4，故板的 永久荷载设计值 g=2.99×1.2=3.588 KN 可变荷载设计值 q=5.5×1.4=7.7 KN 荷载总设计值 g+q=3.588+7.7=11.288 KN 近似取为： g+q=11.3m KN 2 （2）计算简图及弯矩的计算 边跨 板净跨度： L 0=2200-120-100=1980mm 计算跨度：L =L 0+2a +2b =1980+ 2120+2200 =2140mm L =L 0+2 a +2 t =1980+ 2 120+290 =2085mm 取较小值，边跨的计算跨度为L=2085mm 。 中跨 板净跨度：L 0=2200-100-100=2000mm 目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 3.2实际板层数的求取 (8) 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30) 7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力：常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型：浮阀塔 进料状况：泡点进料 单板压降：kPa 7.0 厂址：安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括： 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主 毕业设计设计题目：年产10万吨甲醇精馏工段工艺设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验一熟悉QuartusⅡ软件及实验装置设计全加器 一实验目的： 以书上全加器为例，熟悉用quartus设计的一般步骤，熟悉原理图输入法和文本输入法，了解和使用多层工程的设计。 二实验要求： 1建立全加器工程，用文本文档形式输入程序 2模拟仿真，得出原理图、仿真图，完成引脚锁定 3输入实验箱，用二极管显示出现象 三实验设备： PC机，Quartu eⅱ软件，实验箱 四实验原理： 加器是能够计算低位进位的二进制加法电路 一位全加器由2个半加器h_adder组成 一位全加器(FA)的逻辑表达式为： S＝A⊕B⊕Cin Co＝AB＋BCin＋ACin 其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输 出； 如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并行快速相加可以用超前进位加法， 超前进位加法前查阅相关资料； 如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0…S3控制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构结构。 即 X＝f（A，B) Y＝f（A，B） 不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术运算和逻辑运算。 表2-1一位全加器的真值表 DD1 0 0 1 1 0 0 1 1 ADD2 0 1 0 1 0 1 0 1 CARRY_OUT 0 0 0 0 1 1 1 1 SUM< 0 1 1 0 1 0 0 1 其原理图的顶层文件为： 资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 | ' 目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13) 化学与化学工程学院 《化工原理》专业课程设计 设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计 姓名：潘永春 班级：化工101 学号： 2010054052 指导教师：朱宪 荣 课程设计时间2013、6、8——2013、6、20 化工原理课程设计任务书 专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春 学号 20100054052 指导教师朱宪荣 设计日期： 2013 年6月8日至 2013年6月20日 一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件： 1、设计任务 生产能力（进料） 413.34Kmol/hr 操作周期 8000小时/年 进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同） 进料密度 233.9Kg/m3 平均分子量 22.65 塔顶产品组成 >99% 塔底产品组成 <0.04% 2、操作条件 操作压力 1.45bar （表压） 进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水 20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气 塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。 3、设备形式筛板式或浮阀塔 4、厂址齐齐哈尔地区 三、图纸要求 1、计算说明书（含草稿） 2、精馏塔装配图（1号图，含草稿） 一．前言5 1.精馏与塔设备简介 5 2.体系介绍 5 3.筛板塔的特点 6 4.设计要求: 6 二、设计说明书7 三．设计计算书8 1.设计参数的确定8 1.1进料热状态8 1.2加热方式8 1.3回流比（R）的选择8 1.4 塔顶冷凝水的选择 8 2.流程简介及流程图 8 2.1流程简介8 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定9 3.1理论板数计算9 3.1.1物料衡算9 3.1.2 q线方程9 3.1.3平衡线方程10 3.1.4 Rmin和R的确定10 3.1.5精馏段操作线方程的确定10 3.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定10 3.1.7提馏段操作线方程的确定10 3.1.8逐板计算10 3.1.9图解法求解理论板数如下图: 12 3.2实际板层数的确定12 4精馏塔工艺条件计算12 4.1操作压强的选择12 4.2操作温度的计算13 《化工设备设计基础》课程设计 题目：甲醇精馏塔的设计 年级：2011级 专业：化学工程与工艺 学号：0116 姓名：高鑫政 指导老师：徐琼 湖南师范大学树达学院 2014 年6 月4 日《化工设备机械基础》课程设计成绩评定栏 设计任务：甲醇精馏塔的设计 完成人：高鑫政学号：0116 评定基元评审要素评审内涵满分评分 设计说明书， 40% 格式规范 设计说明书是否符合 规定的格式要求 10 内容完整 设计说明书是否包含 所有规定的内容 10 设计方案 选材是否合理标准件 选型是否符合要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否正 确、完整和规范 10 设计图纸， 30% 图纸规范 图纸是否符合规范、标 注清晰 10 与设计吻合 图纸是否与设计计算 的结果完全一致 15 图纸质量设计图纸的整体质量 的全面评价 5 答辩成绩， 30% PPT质量 PPT画面清晰，重点突 出 10 内容表述答辩表述是否清楚10 回答问题回答问题是否正确10 100 评阅人签名：总分： 评分说明：储罐设计作品的总分=（设计说明书成绩+设计图纸成绩）*0.9+答辩成绩 塔设备设计作品的总分=设计说明书成绩+设计图纸成绩+答辩成绩 设计任务书(十六) 题目：甲醇精馏塔的设计 设计内容： 根据给定的工艺参数设计一筛板塔，具体包括塔体、裙座材料的选择；塔体及封头的壁厚计算及其强度、稳定性校核、筒体和裙座的水压试验应力校核、裙座结构设计及强度校核；塔设备的结构设计；基础环、地脚螺栓计算等 已知工艺参数： 塔体内径/mm 2000 塔高/mm 31000 计算压力/MPa 1.2 设计温度/o C 200 设置地区长沙地震设防烈度8 场地土类Ⅱ类设计地震 分组第二组设计基本地震 加速度 0.2g 地面粗糙度B类塔盘数52 塔盘存留介质100 化工原理课程设计 设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 目录 设计任务书 (3) 前言 (4) 第一章工艺流程设计 (5) 第二章塔设备的工艺计算 (6) 第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15) 第四章塔板的流体力学验算 (18) 第五章塔板负荷性能图 (21) 第六章换热器的设计计算与选型 (25) 第七章主要工艺管道的计算与选择 (28) 结束语 (30) 参考文献 (32) 附录 (33) 化工原理课程设计任务书 设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计 一、工艺设计部分 （一）任务及操作条件 1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的 1.25倍。 2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。 3. 生产能力：每小时处理9.4吨。 4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。（二）塔设备类型浮阀塔。 （三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃） （四）设计内容 1. 设计方案的确定、流程选择及说明。 2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。 3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。 4. 自控系统设计（针对关键参数）。 5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。 6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、按要求编制相应的设计说明书 设计说明书的装订顺序及要求如下： 1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等） 2. 目录 3. 设计任务书 4. 前言（课程设计的目的及意义） 5. 工艺流程设计 6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表） 7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表） 8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表） 8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价） 9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注） 10. 设计图纸 三、主要参考资料 [1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册 四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东 五、时间安排第17周～第18周 化工原理课程设计 一、设计题目 甲醇-水连续精馏塔的设计 二、设计条件 1、常压操作：p=１atm 2、进精馏塔的料液含甲醇61％（质量）,其余为水 3、产品的甲醇含量不得低于99％(质量) 4、残液中甲醇含量不得高于３%（质量） 5、生产能力为日处理（24h）66.5吨粗甲醇 三、设计内容 3.１:设计方案的确定及流程说明 ３.1.１:选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要有板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。 筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，制造维修方便，造价低,相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。本次设计为分离甲醇与水,所以由各方面条件考虑后，本次设计应用筛板塔。 ３.1.２：精馏方式 由设计要求知,本精馏塔为连续精馏方式 3．1.3：装置流程的确定 为获取也液相产品，采用全凝器。 含甲醇61％(质量分数)的甲醇-水混合液经过预热器,预热到泡点进料。进入精馏塔后分离，塔顶蒸汽冷凝后有一部分作为产品经产品冷却器冷却后流入甲醇贮存罐，一部分回流再进入塔中，塔底残留液给再沸器加热后，部分进入塔中，部分液体作为产品经釜液冷却器冷却后流入釜液贮存罐。 3.1．4:操作压强的选择 常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益，在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。 3．1.5:进料热状态的选择 泡点进料时，塔的操作易于控制，不受环境影响。饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响,塔的操作比较容易控制。此外，泡点进料,提馏段和精馏段塔径大致相同,在设备制造上比较方便。冷液进塔虽可减少理论板数，使塔高降低，但精馏釜及提馏段塔径增大，有不利之处。所以根据设计要求,可采用泡点进料，q＝1。 3.1．６：加热方式 本次采用间接加热,设置再沸器 3.1.7:回流比的选择 选择回流比,主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用最低，一般经验值为：Ｒ＝(1.2~2)Rｍｉn 经后面简捷法计算对应理论板数N时,可知,R=２Rmin时,理论板数最少，所以回流比选择为最小回流比的2倍。 兰州交通大学毕业设计（论文） 年产3.0万吨二甲醚装 置分离精馏工段的设计 学院：化学与生物工程学院 专业：化学工程与工艺 年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计 摘要 随着社会的发展，能源问题日益成为人们所关注的热门话题，二甲醚作为燃料可代替液化石油气成为可能。二甲醚的合成技术来源主要有甲醇脱水法和一步直接合成法，甲醇脱水法有甲醇液相脱水法和甲醇气相脱水法。相比于甲醇合成法，一步合成法具有流程短、投资省、能耗低且可获得较高的单程转化率的优点。 制取二甲醚的最新技术是从合成气直接制取，相比较甲醇脱水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因为体系存在有未反应完的合成气以及二氧化碳，要得到纯度较高的二甲醚，分离过程比较复杂。合成气法现多采用浆态床反应器,其结构简单,便于移出反应热,易实现恒温操作，它可直接利用CO含量高的煤基合成气,还可在线卸载催化剂。本设计主要针对分离中的精馏工序进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。一步反应后产物分为气液两相，气相产物二甲醚被吸收剂吸收后送入解吸装置，液相甲醇、水进入甲醇分离系统对甲醇进行提纯，以便甲醇的再循环，部分二甲醚根据要求的纯度，从第二精馏塔加入。在设计过程中涉及到二甲醚分离塔的工艺计算包括物料衡算、热量衡算、操作条件等；设备的计算包括塔板数、塔高、塔径等；还有附属设备主要是换热器和泵的设计与选型。最后再通过流体力学演算证明各指标数据是否符合标准。 关键词：二甲醚合成分离三元体系精馏 Annual output of 30,000 tons of dimethyl ether distillation section in the design of separation device Abstract With the development of society, the energy problem has become the hot topic of concern, two ether as fuel can replace liquefied petroleum gas become possible. Two ether synthesis technology the main source of methanol dehydration method and one-step direct synthesis, methanol dehydration of methanol liquid-phase dehydration and methanol gas dehydration. Compared to methanol synthesis, one step synthesis 学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 3.15 实验成绩： _ MATLAB 基础上机训练二 一、 实验项目名称： MATLAB 基础上机训练二 二、 实验目的： 1、熟悉掌握Matlab 的基本关系运算符，逻辑运算符，和简单的循环结构，流程控制。 2、掌握线性代数和矩阵的计算以及数据分析。 三、实验说明： 第四章 1、要求n ，使n ！是一个100位数字的最小值。 2、输入数据n ，判断其奇偶性。 第五章 1、设?? ? ??=+=++=++1,223,132********x x x x x x x x 利用两种方法求x 1,x 2以及x 3 。 2、设A= ????? ???????5210 15011 0520125，试利用MATLAB 求其特征值与特征向量。 3、设B=????????? ???1817 16 15 1413121110987 6543 ,试利用MATLAB 产生向量C 1=????? ???????16128 4，C 2=[7 8 9 10],C 3=?? ?? ??1817 1413 ,C 4=[4 8 13 18] 学生姓名： 潘书敏 学 号： 6100210062 专业班级： 通信101 实验类型：□ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 3.15 实验成绩： _ 4、设D 1=????????????161284，D 2=? ? ?? ?? ??????10987，试利用MATLAB 产生向量D 3=?????? ? ???? ???1016 91288 74， D 4=??? ? ? ?????54 12 3 10987 161284 。 第六章 1、设y 1=2x 4+4x 3+2x+1,y 2=2x 2+1,试利用MATLAB 求y 1+y 2,y 1-y 2,y 1÷y 2以及 y 1*y 2。 2、设y=2x 4+5x 3+4x+1,试利用MATLAB 求该多项式的根、dx dv 以及在区间[-1,3] 内100点的值并作图表示。 四、实验步骤： 第四章 1、 %利用while 循环，从n=1开始求n!，直 到n ！> =10^99为止，取出第n-1个数。 2、 %输入一个数n 。 %利用if-else-end 结构，判断n 的奇偶性， 如果n 为偶数，输出0，n 为奇数，输出1。 第五章 1、 %把x1，x2，x3前面的系数用矩阵的方式化工原理甲醇—水连续填料精馏塔
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