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本文目錄:

• 1、化工原理設(shè)計(jì)評述怎么寫

• 2、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容簡介

• 3、化工原理課程設(shè)計(jì) 分離丙酮-水混合液的填料精餾塔 有滿意答案，追加100分

• 4、化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)換熱器

一、化工原理設(shè)計(jì)評述怎么寫

化工原理設(shè)計(jì)評述可以通過對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論來寫?！痘ぴ碚n程設(shè)計(jì)》主要介紹了板式精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，并就有關(guān)流程方案的確定以及附屬設(shè)備的選型作了介紹，此外給出了設(shè)計(jì)時(shí)所使用的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

二、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容簡介

本書以精餾塔(浮閥塔和篩板塔)設(shè)計(jì)為主，附以換熱器、離心泵及管道設(shè)計(jì)和選型。主要介紹了板式精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，并就有關(guān)流程方案的確定以及附屬設(shè)備的選型作了介紹，此外給出了設(shè)計(jì)時(shí)所使用的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

本書為化工原理課程教學(xué)的配套教材，可作為化工原理課程設(shè)計(jì)、化工類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考資料。

三、化工原理課程設(shè)計(jì) 分離丙酮-水混合液的填料精餾塔 有滿意答案，追加100分

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書

設(shè)計(jì)（論文）題目：年處理量1.0萬噸甲苯-水混合液的填料塔的設(shè)計(jì)

函授站： 專業(yè)： 化工工藝 班級：xx

學(xué)生： xx 指導(dǎo)教師：

1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)

塔設(shè)計(jì)計(jì)算：

a塔工藝計(jì)算（物料和能量衡算）

b 塔及塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算

⑶ 對苯精餾塔的流體力學(xué)驗(yàn)算

⑷ 相關(guān)輔助設(shè)備選型與計(jì)算

⑸ 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析討論

2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容

⑴ 論文內(nèi)容符合畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫規(guī)范。

⑵ 數(shù)據(jù)可靠、真實(shí)，具有一定的代表性。

⑶ 計(jì)算過程細(xì)化、符合規(guī)范要求。

⑷ 要求論文圖紙包括：生產(chǎn)工藝流程控制圖、塔的部分裝配圖、X-Y圖、塔板負(fù)荷性能圖。

3．主要參考文獻(xiàn)

⑴陸美娟.《化工原理》.化學(xué)工業(yè)出版社.2001年1月第1版

⑵馮伯華.《化學(xué)工程手冊》第1、2、3、6卷.化學(xué)工業(yè)出版社.1989年10月第1版

⑶包丕琴.《華工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.北京化工大學(xué)化工原理教研室.1997年4月

⑷陳洪鈁.《化工分離過程》.化學(xué)工業(yè)出版社.1995年5月第1版

⑸陳鐘秀.《化工熱力學(xué)》.化學(xué)工業(yè)出版社.1993年11月第1

關(guān)鍵詞：回流比、精餾、泡點(diǎn)進(jìn)料、設(shè)備、試差

目 錄

前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）

第1章 精餾方案的說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）

第1.1節(jié) 操作壓力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）

第1.2節(jié) 進(jìn)料狀態(tài)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8）

第1.3節(jié) 采用強(qiáng)制回流（冷回流）．．．．．．．．．．．．．．．（8）

第1.4節(jié) 塔釜加熱方式、加熱介質(zhì)．．．．．．．．．．．．．．（8）

第1.5節(jié) 塔頂冷凝方式、冷卻介質(zhì)．．．．．．．．．．．．．．（8）

第1.6節(jié) 流程說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8）

第1.7節(jié) 篩板塔的特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9）

第1.8節(jié) 生產(chǎn)性質(zhì)及用途．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9）

第1.9節(jié) 安全與環(huán)保．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（11）

第2章 烯烴加氫飽和單元分析．．．．．．．．．．．．．．．．．（12）

第2.1節(jié) 反應(yīng)機(jī)理及影響因素分析

第2.2節(jié) 物料平衡

第2.3節(jié) 能量平衡

第3章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（12）

第3.1節(jié)塔的工藝計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.（12）

第3.2節(jié)塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算．．．．.（25）

第4章 塔的流體力學(xué)驗(yàn)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（31）

第4.1節(jié)校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（31）

第4.2節(jié)負(fù)荷性能圖計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（34）

第5章 輔助設(shè)備選型計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（39）

第5.1節(jié)換熱器的計(jì)算選型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（39）

第5.2節(jié) 管道尺寸的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（44）

第5.3節(jié) 原料槽、成品槽的確定．．．．．．．．．．．．．．．．（45）

第6章 設(shè)計(jì)結(jié)果概要及分析討論．．．．．．．．．．．．．．．（45）

第6.1節(jié)數(shù)據(jù)要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（45）

第6.2節(jié)設(shè)計(jì)特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（46）

第6.3節(jié) 存在的問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（46）

參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（47）

符號說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（48）

附錄1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）

附錄2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）

附錄3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）

附錄4．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）

前言

本論文是針對工業(yè)生產(chǎn)中苯-甲苯溶液這一二元物系中進(jìn)行苯的提純精餾方案，根據(jù)給出的原料性質(zhì)及組成、產(chǎn)品性質(zhì)及組成，對精餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)和物料衡算。通過設(shè)計(jì)核算及試差等計(jì)算初步確定精餾塔的進(jìn)料、塔頂、塔底操作條件及物料組成。同時(shí)對精餾塔的基本結(jié)構(gòu)包括塔的主要尺寸進(jìn)行了計(jì)算和選型，對塔頂冷凝器、塔底再沸器、相關(guān)管道尺寸及儲罐等進(jìn)行了計(jì)算和選型。在計(jì)算設(shè)計(jì)過程中參考了有關(guān)《化工原理》、《化學(xué)工程手冊》、《冷換設(shè)備工藝計(jì)算手冊》、《煉油設(shè)備基礎(chǔ)知識》、《石油加工單元過程原理》等方面的資料，為精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算提供了技術(shù)支持和保證。

通過對精餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)和物料衡算等方面的計(jì)算，進(jìn)一步加深了對化工原理、石油加工單元過程原理等的理解深度，開闊了視野，提高了計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)的使用等方面的知識和能力，為今后在工作中進(jìn)一步發(fā)揮作用打下了良好的基礎(chǔ)。

第1章 精餾方案的說明

本精餾方案適用于工業(yè)生產(chǎn)中苯-甲苯溶液二元物系中進(jìn)行苯的提純。精餾塔苯塔的產(chǎn)品要求純度很高，達(dá)99.9％以上，而且要求塔頂、塔底產(chǎn)品同時(shí)合格，以及兩塔頂溫度變化很窄(0.02℃)，普通的精餾溫度控制遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求。故在實(shí)際生產(chǎn)過程控制中只有采用靈敏板控制才能達(dá)到要求。故苯塔采用溫差控制。

第1.1節(jié) 操作壓力

精餾操作在常壓下進(jìn)行，因?yàn)楸椒悬c(diǎn)低，適合于在常壓下操作而不需要進(jìn)行減壓操作或加壓操作。同時(shí)苯物系在高溫下不易發(fā)生分解、聚合等變質(zhì)反應(yīng)且為液體（不是混合氣體）。所以，不必要用加壓減壓或減壓精餾。另一方面，加壓或減壓精餾能量消耗大，在常壓下能操作的物系一般不用加壓或減壓精餾。

第1.2節(jié) 進(jìn)料狀態(tài)

進(jìn)料狀態(tài)直接影響到進(jìn)料線（q線）、操作線和平衡關(guān)系的相對位置，對整個(gè)塔的熱量衡算也有很大的影響。和泡點(diǎn)進(jìn)料相比：若采用冷進(jìn)料，在分離要求一定的條件下所需理論板數(shù)少，不需預(yù)熱器，但塔釜熱負(fù)荷（一般需采用直接蒸汽加熱）從總熱量看基本平衡，但進(jìn)料溫度波動(dòng)較大，操作不易控制；若采用露點(diǎn)進(jìn)料，則在分離要求一定的條件下，所需理論板數(shù)多，進(jìn)料前預(yù)熱器負(fù)荷大，能耗大，同時(shí)精餾段與提餾段上升蒸汽量變化較大，操作不易控制，受外界條件影響大。

泡點(diǎn)進(jìn)料介于二者之間，最大的優(yōu)點(diǎn)在于受外界干擾小，塔內(nèi)精餾段、提餾段上升蒸汽量變化較小，便于設(shè)計(jì)、制造和操作控制。

第1．3節(jié) 采用強(qiáng)制回流（冷回流）

采用冷回流的目的是為了便于控制回流比，回流方式對回流溫度直接影響。

第1．4節(jié) 塔釜加熱方式、加熱介質(zhì)

塔釜采用列管式換熱器作為再沸器間接加熱方式，加熱介質(zhì)為水蒸汽。

第1．5節(jié) 塔頂冷凝方式、冷卻介質(zhì)

塔頂采用列管式冷凝冷卻器，冷卻介質(zhì)用冷卻水。

第1．6節(jié) 流程說明

由于上游裝置沒有后加氫單元，所以在重整反應(yīng)過程中生成的烯烴會帶到本裝置原料中， 烯烴的存在，會導(dǎo)致苯、甲苯產(chǎn)品的酸洗比色不合格，因此必須進(jìn)行烯烴的加氫飽和。

本裝置流程包括烯烴加氫反應(yīng)單元和精餾單元兩部分。

烯烴加氫反應(yīng)單元：原料經(jīng)過進(jìn)料泵加壓后進(jìn)入換熱器E101與反應(yīng)生成油交換熱量后，進(jìn)入加熱爐L101進(jìn)行加熱，再進(jìn)入反應(yīng)器R101，經(jīng)過烯烴飽和加氫反應(yīng)后進(jìn)入熱交換器E101冷卻后，進(jìn)入油氣分離器V101，油進(jìn)入精餾原料中間罐。

本精餾方案采用節(jié)能型強(qiáng)制回流進(jìn)行流程設(shè)計(jì)，并附有在恒定進(jìn)料量、進(jìn)料組成和一定分離要求下的自動(dòng)控制系統(tǒng)以保證正常操作。

精餾過程：30OC原料液從原料罐經(jīng)進(jìn)料泵進(jìn)入原料換熱器E102再經(jīng)原料預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱進(jìn)一步預(yù)熱至泡點(diǎn)（97.65OC，加熱介質(zhì)為水蒸汽），溫度升至約97.65oC,從進(jìn)料口進(jìn)入精餾塔T101進(jìn)行精餾，塔頂氣溫度為81.52oC部分冷凝后的氣液混合物進(jìn)入塔頂冷卻器（冷卻介質(zhì)為冷卻水），冷凝后的物料進(jìn)入回流罐V102，然后再通過回流泵，將料液一部分作為回流也打入塔頂，另一部分作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)產(chǎn)品冷卻器進(jìn)入產(chǎn)品儲罐V103，再經(jīng)產(chǎn)品泵P104/AB輸送產(chǎn)品。塔釜內(nèi)液體一部分進(jìn)入再沸器E103，經(jīng)水蒸汽加熱后，回流至塔釜，另一部分與原料換熱器換熱后排入甲苯儲罐。在整個(gè)流程中，所有的泵出口都裝有壓力表，所有的儲槽都裝有放空閥，以保證儲槽內(nèi)保持常壓。

第1.7節(jié) 篩板塔的特性

篩板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價(jià)為泡罩塔的60%左右，為浮閥塔的80%左右；

（2）在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%-40%；

（3）塔板效率較高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮閥塔；

（4）氣體壓力降較小，每板壓力降比泡罩塔約低30%左右。

篩板塔的缺點(diǎn)是：小孔篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。

第1.8節(jié) 生產(chǎn)性質(zhì)及用途

1.8.1 苯的性質(zhì)及用途

苯是一種易燃、易揮發(fā)、有毒的無色透明液體，易燃帶有特殊芳香氣味的液體。分子式C6H6，相對分子量78.11，相對密度0.8794(20℃)，熔點(diǎn)5.51℃，沸點(diǎn)80.1℃，閃點(diǎn)-10.11℃(閉杯)，自燃點(diǎn)562.22℃，蒸氣密度2.77kg/m3，蒸氣壓13.33kPa(26.1 ℃)， 標(biāo)準(zhǔn)比重為0.829。蒸氣與空氣混合物爆炸限1.4%～8.0%。不溶于水，與乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇熱、明火易燃燒、爆炸。能與氧化劑，如五氟化溴、氯氣、三氧化鉻、高氯酸、硝酰、氧氣、臭氧、過氯酸鹽、(三氯化鋁+過氯酸氟)、(硫酸+高錳酸鹽)、過氧化鉀、(高氯酸鋁+乙酸)、過氧化鈉發(fā)生劇烈反應(yīng)，不能與乙硼烷共存。苯是致癌物之一。苯是染料、塑料、合成樹脂、合成纖維、藥物和農(nóng)藥等的重要原料，也可用作動(dòng)力燃料及涂料、橡膠、膠水等溶劑。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：見表1－1。

表1-1 純苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2283-93）

項(xiàng)目 指標(biāo)

特級 一級 二級 三級

外觀 室溫（18~25℃）下透明液體，不深于每1000mL水中含有0.003g重鉻酸鉀溶液的顏色

密度（20℃）/kg/m3

沸程/℃

大氣壓下（80.1℃）

酸洗比色

溴價(jià)/(g/100mL)

結(jié)晶點(diǎn)/℃

二硫化碳/(gBr/100mL)

噻吩/(g/100mL) 876~880

中性實(shí)驗(yàn) 中性

水分 室溫（18~20℃）下目測無可見不溶水

1.8.2 甲苯的性質(zhì)

甲苯有強(qiáng)烈的芳香氣味，無色有折射力的易揮發(fā)液體,氣味似苯。分子式C7H8，相對分子質(zhì)量92.130，相對密度0.866(20℃/4℃)，熔點(diǎn)-95～-94.5℃，沸點(diǎn)110.4℃，閃點(diǎn)4.44℃(閉杯)，自燃點(diǎn)480℃，蒸氣密度3.14 kg/m3，蒸氣壓4.89kPa(30℃) 比重D 4℃20℃、0.866，，蒸氣與空氣混合物的爆炸極限為1.27%～7%。幾乎不溶于水，與乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳混溶。遇熱、明火或氧化劑易著火。遇明火或與(硫酸+硝酸)、四氧化二氮、高氯酸銀、三氟化溴、六氟化鈾等物質(zhì)反應(yīng)能引起爆炸。流速過快(超過3m/s)有產(chǎn)生和積聚靜電危險(xiǎn)。甲苯可用氯化、硝化、磺化、氧化及還原等方法之前染料、醫(yī)藥、香料等中間體及炸藥、精糖。由于甲苯的結(jié)晶點(diǎn)很低，故可用作航空燃料及內(nèi)燃機(jī)燃料的添加劑。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：見表1－2。

表1-2 甲苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2284-93）

項(xiàng)目 指標(biāo)

特級 一級 二級

外觀 室溫（18~25℃）下透明液體，不深于每1000mL水中含有0.003g重鉻酸鉀溶液的顏色

密度（20℃）/(kg/m3)

沸程/℃

大氣壓下（110.6℃）

酸洗比色

溴價(jià)/（gBr/100mL） 863~868

中性實(shí)驗(yàn) 中性

水分 室溫（18~20℃）下目測無可見不溶水

第1.9 安全與環(huán)保

1.9.1 安全注意事項(xiàng)

苯類產(chǎn)品是易燃、易爆、有毒的無色透明液體，其蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物，因此，應(yīng)特別注意防火，強(qiáng)化安全措施。

（1）不準(zhǔn)有明火和火花，設(shè)備必須密封，以減少苯蒸汽揮發(fā)散發(fā)入容器中，設(shè)備的放散管應(yīng)通入大氣，其管口用細(xì)金屬網(wǎng)遮蔽，使貯槽或蒸餾設(shè)備中的苯類產(chǎn)品不致因散出蒸汽回火而引起燃燒，廠房應(yīng)設(shè)有良好的通風(fēng)設(shè)備，防止苯類蒸汽的聚集。

（2）所有金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定在幾個(gè)地點(diǎn)上接地，為防止液體自由下落而引起靜電荷的產(chǎn)生，將引入貯槽中所有管道均應(yīng)安裝到接近貯槽的底部，電動(dòng)機(jī)應(yīng)放在單獨(dú)的廠房內(nèi)。

（3）應(yīng)設(shè)有泡沫滅火器和蒸汽滅火裝置，不能用水滅火。

（4）工人進(jìn)入貯槽或設(shè)備進(jìn)行清掃或修理前,油必須全部放空,所有管道均需切斷,設(shè)備應(yīng)用水蒸汽徹底清掃后才允許進(jìn)入并注意通風(fēng),檢修人員沒有動(dòng)火證嚴(yán)禁在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)動(dòng)火。

（5）進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域或生產(chǎn)無關(guān)人員，不得亂動(dòng)設(shè)備和計(jì)量儀表等。

（6）及時(shí)清除設(shè)備管線泄漏情況，嚴(yán)防中毒著火、爆炸等事故的發(fā)生。

（7）泄漏應(yīng)急處理迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。盡可能切斷泄漏源，防止進(jìn)入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用不燃性分散劑制成的乳液刷洗，洗液稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容；用泡沫覆蓋，抑制蒸發(fā)。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。

1.9.2 環(huán)境保護(hù)

認(rèn)真執(zhí)行環(huán)境保護(hù)方針、政策、堅(jiān)持污染防治設(shè)施與生產(chǎn)裝置同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)?，F(xiàn)將“三廢”治理措施分析述如下：

（1）廢水：各設(shè)備間接冷卻水回收用于煉焦車間熄焦用，工藝產(chǎn)品分離水送往生化裝置進(jìn)行處理。設(shè)備沖洗水經(jīng)初步沉淀和油水分離后送入生化處理。

（2）廢氣：水凝氣體回收引入列管戶前燃燒，產(chǎn)品貯槽加水噴淋裝置和氮密封措施，防止揮發(fā)污染大氣環(huán)境。

（3）廢渣：生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的廢渣送往回收工段作為原料使用。

定期檢測個(gè)生產(chǎn)崗位苯含量和生產(chǎn)下水中各污染均含量，嚴(yán)防超標(biāo)現(xiàn)象的發(fā)生。

第2章 烯烴加氫飽和單元分析

2.1 反應(yīng)機(jī)理及影響因素分析

（1）反應(yīng)機(jī)理

單烯烴 CnH2n+H2→CnH2n+2

雙烯烴 CnH2n-2+2H2→CnH2n+2

環(huán)烯烴

烯烴的加氫飽和反應(yīng)也為耗氫和放熱反應(yīng)。

(2) 烯烴的加氫飽和反應(yīng)過程的影響因素

烯烴的加氫飽和反應(yīng)過程的影響因素除催化劑性能外，主要有原料性質(zhì)、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、氫油比和空速等。

①原料性質(zhì)

加工烯烴含量較高的原料時(shí)，需要較高的反應(yīng)苛刻度（即較高的反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度，較低的反應(yīng)空速）。此外一定要注意原料油罐的惰性氣體保護(hù)，最好是直接進(jìn)裝置，避免中間與空氣接觸發(fā)生氧化生成膠質(zhì)，導(dǎo)致催化劑失活加快。

②反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度通常是指催化劑床層平均溫度。烯烴的加氫飽和反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度不利于加氫反應(yīng)的化學(xué)平衡，但能明顯提高化學(xué)反應(yīng)速度，提高精制深度。過高的反應(yīng)溫度會促進(jìn)加氫裂化副反應(yīng)的發(fā)生，使產(chǎn)品液體收率下降，導(dǎo)致催化劑上積炭速率加快，降低催化劑使用壽命；反應(yīng)溫度過低，不能保證將雜質(zhì)除凈。

在很高溫度下，烯烴飽和度有一個(gè)明顯的限制，結(jié)果使在高溫操作比低溫操作的產(chǎn)品中有更多的殘存烯烴，當(dāng)原料中有明顯的輕組分，使用新催化劑時(shí)硫化氫與烯烴反應(yīng)生成醇，在較低溫度下操作可避免硫醇的生成。

根據(jù)催化劑活性和原料油中的烯烴含量，一般預(yù)加氫的反應(yīng)溫度為150～180℃。隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長，逐步提高反應(yīng)溫度，以補(bǔ)償催化劑的活性降低。

③反應(yīng)壓力

當(dāng)要求一定的產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，壓力的選擇主要是考慮催化劑的使用壽命和原料油中的烯烴含量。一般而言，壓力愈高，催化劑操作周期愈長；原料油烯烴含量愈高，選擇操作壓力也愈高。提高反應(yīng)壓力將促進(jìn)加氫反應(yīng)速度，增加精制深度，并可保持催化劑的活性。但壓力過高會促進(jìn)加氫裂解反應(yīng)，使產(chǎn)品總液收下降，同時(shí)過高的反應(yīng)壓力會增加投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

④氫油比

所謂氫油比是反映標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，氫氣流量與進(jìn)料量的比值。可用H2/HC表示。提高氫油比，不僅有利于加氫反應(yīng)的進(jìn)行，并能防止結(jié)焦，起到保護(hù)催化劑的作用。但是，在原料油進(jìn)料一定的情況下，氫油比過大會減少原料油與催化劑接觸時(shí)間，反而對加氫反應(yīng)不利，導(dǎo)致精制深度下降，產(chǎn)品質(zhì)量下降，同時(shí)也增大了系統(tǒng)壓降和壓縮機(jī)負(fù)荷，操作費(fèi)用增加。

⑤空速

空速指單位（質(zhì)量或體積）催化劑在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量，簡寫為h-1 ?？账俜譃橘|(zhì)量空速和體積空速。常用體積空速（LHSV），它的倒數(shù)相當(dāng)于反應(yīng)接觸時(shí)間，稱為假接觸時(shí)間。因此空速的大小意味著原料與催化劑接觸時(shí)間的長短?？账龠^大，即單位催化劑處理的原料量越多，其接觸時(shí)間應(yīng)越短，影響了精制深度；空速過小增加了加氫裂解反應(yīng)，使產(chǎn)品液收率下降，運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短，降低了裝置的處理量。

2.2 物料平衡

表2-1烯烴加氫反應(yīng)單元物料數(shù)據(jù) 單位：噸/日

入 方 出 方

原料油 43.2 精餾進(jìn)料 42.32

氫氣 0.52 損失 1.40

合計(jì) 43.72 合計(jì) 43.72

2.3 能量平衡（以加熱爐為例）

2.3.1 原料進(jìn)出加熱爐數(shù)據(jù)

原料進(jìn)出加熱爐數(shù)據(jù)見表2-2。

表2-2 原料進(jìn)出加熱爐數(shù)據(jù)

入 方（80℃） 出 方（160℃）

單位

項(xiàng)目 組成 數(shù)據(jù) 焓值 熱量 單位

項(xiàng)目 組成 數(shù)據(jù) 焓值 熱量

m% Kcal/kg wkcal m% Kcal/kg wkcal

原

料

油 苯 0.7 130 16.38 原

料

油 苯 0.7 154 19.40

甲苯 0.3 128 6.912 甲苯 0.3 158 8.532

烯烴 烯烴

氫氣 540 1.170 氫氣 1090 2.362

合計(jì) 24.462 合計(jì) 30.294

注：原料中烯烴含量很少在計(jì)算過程中可忽略不計(jì)。

2.3.2 加熱爐熱平衡

由表2-2可以知道，原料油經(jīng)過加熱爐后，熱量增加值為：5.832wkcal/t.

加熱爐需要燃燒瓦斯進(jìn)行提供。加熱爐用瓦斯組成見表2-3。

表2-3 加熱爐用瓦斯組成及焓值計(jì)算表

　 成份組成 體積熱值 分析數(shù)據(jù) 焓值

1 氫氣 2650 44.91 1190.115

2 氧氣 0 11.73 0

3 氮?dú)?0 40.56 0

4 二氧化碳 　 0.02 0

5 一氧化碳 3018 0 0

6 甲烷 8529 1.61 137.3169

7 乙烷 15186 0.48 72.8928

8 乙烯 14204 0.42 59.6568

9 丙烷 21742 0.05 10.871

10 丙烯 20638 0.07 14.4466

11 異丁烷 26100 0.03 7.83

12 正丁烷 28281 0.03 8.4843

13 正丁烯 27160 0.02 5.432

14 異丁烯 27160 0.01 2.716

15 反丁烯 27160 0.02 5.432

16 順丁烯 27160 0.01 2.716

17 碳五以上 34818 0.03 10.4454

　 合計(jì) 　 100 1528.3548

第七章 參考文獻(xiàn)

1 化工原理》上下冊.化學(xué)工業(yè)出版社.2006年5月第3版

2 馮伯華.《化學(xué)工程手冊》第1、2、3、6卷.化學(xué)工業(yè)出版社.1989年10月第1版

3 包丕琴.《華工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.北京化工大學(xué)化工原理教研室.1997年4月

4 陳洪鈁.《化工分離過程》，化學(xué)工業(yè)出版社，1995年5月第1版

5 陳鐘秀.《化工熱力學(xué)》.化學(xué)工業(yè)出版社.1993年11月第1版

6 沈復(fù)等.《石油加工單元過程原理》上下冊.中國石化出版社.2004年8月第1版

7.劉巍等.《冷換設(shè)備工藝計(jì)算手冊》.中國石化出版社.2003年9月第1版

8.馬秉騫主編.《煉油設(shè)備基礎(chǔ)知識》中國石化出版社.2003年1月第1版

9.周志成等.《石油化工儀表自動(dòng)化》中國石化出版社.1994年5月第1版

10.田顧慧.《化工設(shè)備》中國石化出版社.1996年6月第1版

11.沈復(fù) 李陽初.《石油加工單元過程原理》中國石化出版社.2004年8月第1版

12.陸美娟.《化工原理》化學(xué)工業(yè)出版社. 2006年1月第10版

符號說明

A換熱面積m2

Aa 　鼓泡區(qū)面積　m2

Af　 　降液管橫截面積m2

An　 　有效傳質(zhì)區(qū)面積m2

Ao 　篩孔面積m2

AT　塔橫截面積　m2

A 質(zhì)量分率-

C 負(fù)荷系數(shù)-

CP 　比熱KJ/Kg．OC(KJ/Kg．K)

D　 塔頂產(chǎn)品流率Kmol/h(Kg/h)

Dg　 公稱直徑m

DT　塔徑　m

D 　管內(nèi)徑　 mm

d1　 　 管外徑　 　mm

do 孔徑 mm

dm 　 管平均直徑mm

E 　液流收縮系數(shù)　-

ET全塔板效率-

ev　 霧沫夾帶量　Kg液體/Kg氣體

F 　進(jìn)料流率 　Kmol/h(Kg/h)

H　 　 塔高　m

HL板上清夜層高度mm

HT板間距 　m

Hd　降液管內(nèi)清夜層高度　m

HD　塔頂空間高度 m

HB　塔底空間高度　 m

hd 氣體通過干板壓降m

ho 　降液管下沿到塔板間距離m

how　 溢流堰上液頭高 m

hp　 　氣體通過塔扳壓降m

hr 　液體通過降液管的壓降　m

hw 溢流堰高度m

hσ　液體表面張力引起的壓降　m

Ko 　以內(nèi)壁為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)　Kcal/m2．H．oC

K　穩(wěn)定系數(shù)

L 液體流量　 Kmol/h(Kg/h,m3/h)

lW溢流堰堰長　

ms 冷卻劑質(zhì)量流量 Kg/h

N 實(shí)際塔板數(shù) -

NT 理論塔板數(shù) -

Nt 換熱器總管數(shù) -

N 開孔數(shù)

Q 換熱器熱負(fù)荷 W

R 回流比 -

Rmim 最小回流比 -

Rsi 換熱管內(nèi)垢阻系數(shù) m2•h•oC/Kcal

r 氣化潛熱 KJ/Kg

Tc 臨界溫度 K

T 孔間距 mm

Tp 板厚度 mm

ua 以鼓泡區(qū)面積為基準(zhǔn)的氣速 m/s

uf 液泛氣速 m/s

un 空塔氣速 m/s

uo 以篩孔面積為基準(zhǔn)的氣速 m/s

uow 漏液點(diǎn)氣速 m/s

V 塔內(nèi)上升氣體流量 Kmol/h(Kg/h,m3/h)

W 塔釜采出液體量 Kmol/h(Kg/h)

Wc 邊緣區(qū)寬度 m(mm)

Wd 降液管寬度 m(mm)

Ws 塔板入口安定區(qū)寬度 m(mm)

Ws’ 塔板出口安定區(qū)寬度 m(mm)

X 液相摩爾分率 -

Y 氣相摩爾分率 -

A 相對揮發(fā)度 -

Ai 以內(nèi)壁為基準(zhǔn)的傳熱膜系數(shù) Kcal/m2•h•oC

Ao 以外壁為基準(zhǔn)的傳熱膜系數(shù) Kcal/m2•h•oC

β 充氣系數(shù) -

σ 表面張力 dyn/cm2

ρL 液相密度 Kg/m3

ρv(g) 氣相密度 Kg/m3

μ 粘度 Cp

開孔率 -

Ф 裝料系數(shù) -

τ 停留時(shí)間 s

λ

四、化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)換熱器

《化工原理課程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱(2005)0 一、 課程的性質(zhì)、目的與任務(wù) 性質(zhì)：課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試；是對學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工單元操作設(shè)計(jì)任務(wù)的初步訓(xùn)練。 目的、任務(wù)： （1）通過化工原理課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基礎(chǔ)知識，進(jìn)行融會貫的獨(dú)立思考能力，鞏固和強(qiáng)化化工原理有關(guān)課程的基本理論和基本知識； （2）培養(yǎng)學(xué)生化工工程設(shè)計(jì)的技能以及獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練； （3）培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，為學(xué)生后續(xù)課程及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。 （4）使學(xué)生熟悉查閱并能綜合運(yùn)用各種有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖冊等設(shè)計(jì)技術(shù)資料；進(jìn)一步掌握識圖、制圖、運(yùn)算、編寫設(shè)計(jì)說明書等基本技能；完成作為工程技術(shù)人員在工藝設(shè)計(jì)方面所必備的設(shè)計(jì)能力的基本訓(xùn)練。 二、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與安排 1. 課程設(shè)計(jì)課題目的選擇 本課程的設(shè)計(jì)包括列管式換熱器、板式精餾塔、板式吸收塔、填料精餾塔、填料吸收塔或其它典型化工設(shè)備的設(shè)計(jì)，學(xué)生可從中選擇一種化工設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 2．1內(nèi)容 A.列管式換熱器（或其它換熱器）的設(shè)計(jì) ①主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 選擇列管式換熱器的結(jié)構(gòu) b. 計(jì)算傳熱平均溫差 c. 計(jì)算總傳熱系數(shù) d. 計(jì)算總傳熱面積 ②方案選擇及原理 e. 列管式換熱器型式的選擇：主要依據(jù)換熱系數(shù)及流過管殼程流體的溫差來確定。 f. 流體流動(dòng)空間的選擇：主要從傳熱系數(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、清洗方便來確定。 g. 流體流速的選擇：由設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)的總和決定，即由經(jīng)濟(jì)衡算確定，同時(shí)流速的選擇還應(yīng)使管長和管程適當(dāng)。 h. 流體流動(dòng)管程的選擇：主要從操作費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用綜合考慮。 i. 流體的出口溫度:主要依據(jù)操作費(fèi)用及設(shè)備參數(shù)來確定。 j. 管程數(shù)與殼程數(shù)的確定:管內(nèi)流體流量較小時(shí),管內(nèi)流速較低,對流傳熱系數(shù)較小,為提高管內(nèi)流速可采用多管程數(shù)，但程數(shù)過多，流體流動(dòng)阻力增大且平均溫差下降，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各因素來確定程數(shù)。 B. 板式塔的設(shè)計(jì):篩板塔、浮閥塔或其它塔（精餾或吸收） ①主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 塔徑 b.理論塔板數(shù) c.實(shí)際塔板數(shù) d.塔高、塔板的設(shè)計(jì)，溢流裝置與流體流型、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ②方案選擇及原理 a． 裝置流程的確定：要較全面、合理地兼顧設(shè)備費(fèi)用、操作費(fèi)用、操作控制方便及安全因素。 b． 操作壓強(qiáng)的選擇：根據(jù)冷凝溫度決定。 c． 進(jìn)料狀態(tài)的選擇：原則上，在供熱量一定的情況下，熱量應(yīng)盡可能由塔底進(jìn)入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用，即宜冷進(jìn)料。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫影響，提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料，但需增設(shè)原料預(yù)熱器。若工藝要求減少塔釜加熱量避免釜溫過高，料液產(chǎn)生結(jié)焦或聚合，則應(yīng)采用氣態(tài)進(jìn)料。 d． 加熱方式的選擇：大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器；當(dāng)塔釜?dú)埩粢旱闹饕煞譃樗謺r(shí)，可以用直接水蒸氣加熱，此時(shí)可省掉加熱設(shè)備，但需要增加提餾段的塔扳數(shù)。 e． 回流比的選擇：力求使總費(fèi)用最低，一般經(jīng)驗(yàn)值為R=(1.1～1.2)Rmin，對特殊物系與場合應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇回流比。 C. 填料塔的設(shè)計(jì)（精餾或吸收） 主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 合理選擇填料種類、規(guī)格、材質(zhì)； b. 塔徑、填料層高度； c. 填料層壓降計(jì)算； d. 填料塔內(nèi)件選擇，液體分布器設(shè)計(jì)，液體分布器布液能力的計(jì)算 2.2設(shè)計(jì)成果 (1)完成主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說明書1份，按要求完成課程設(shè)計(jì)說明書。 (2)完成主要設(shè)備設(shè)計(jì)（包括外形圖和剖面圖各1張，零部件圖1-2張）。 2.3設(shè)計(jì)成果要求 a. 按要求認(rèn)真、仔細(xì)、完成課程設(shè)計(jì)說明書。說明書書面整潔，結(jié)構(gòu)力求合理、完整； b. 設(shè)計(jì)合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、工藝性好,能理論聯(lián)系實(shí)際，綜合考慮問題， c. 查閱、計(jì)算、處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確； d. 所繪圖紙要求表達(dá)清晰、圖面整潔，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)； 3.教學(xué)安排 本課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周。 向?qū)W生布置課程設(shè)計(jì)有關(guān)任務(wù)， 學(xué)生也可以自己立題（相同題目少于5人），提出有關(guān)要求，講解與設(shè)計(jì)有關(guān)的主要內(nèi)容(2學(xué)時(shí))；熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容并查詢有關(guān)資料（1天）；從事課程設(shè)計(jì)具體工作（2天）；繪制課程設(shè)計(jì)圖紙（1天）；整理課程設(shè)計(jì)說明書（1天）。 課程設(shè)計(jì)的步驟和進(jìn)度： 3.1準(zhǔn)備階段 1）設(shè)計(jì)前應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料、手冊、圖冊、計(jì)算和繪圖工具、圖紙及報(bào)告紙等； 2）認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析設(shè)計(jì)題目的原始數(shù)據(jù)和工藝條件，明確設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容； 3）設(shè)計(jì)前應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)教科書、熟悉有關(guān)資料和設(shè)計(jì)步驟； 4）應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場參觀，熟悉典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。 3.2設(shè)計(jì)階段 化工原理課程設(shè)計(jì)主要是對單元操作中主要設(shè)備進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。根據(jù)單元操作中的工藝條件（壓力、溫度、介質(zhì)特性、物料量等）及原始數(shù)據(jù)，查取有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料衡算；圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的工藝尺寸進(jìn)行選型、設(shè)計(jì)；并對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核。這一步往往通過“邊算、邊選、邊改”的做法來進(jìn)行。 3.3設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)，是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，是審核設(shè)計(jì)的技術(shù)文件之一。其內(nèi)容大致包括： 1） 封面： 包括課程設(shè)計(jì)題目、系別、班級、學(xué)生姓名、設(shè)計(jì)時(shí)間等。 2） 目錄 3） 設(shè)計(jì)任務(wù) 4） 概述與設(shè)計(jì)方案的分析和和擬定, 工藝流程簡圖與主體設(shè)備工藝條件圖 5） 設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表 6） 按設(shè)計(jì)任務(wù)順序說明(有關(guān)參數(shù)計(jì)算、物料衡算，主要設(shè)備各部分工藝尺寸的確定和設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)結(jié)果校核) 7） 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 8） 對本設(shè)計(jì)的評述 本部分主要介紹設(shè)計(jì)者對本設(shè)計(jì)的評價(jià)及設(shè)計(jì)者的學(xué)習(xí)體會。 9 ）參考文獻(xiàn) 10） 附錄 3.4制圖 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選取一定比例，按要求進(jìn)行制圖。 3.5課程設(shè)計(jì)答辯 課程設(shè)計(jì)的圖樣及說明書全部完成后，須經(jīng)指導(dǎo)教師審閱，得到認(rèn)可后，方能參加答辯。 4.課程設(shè)計(jì)的成績評定 課程設(shè)計(jì)的成績要根據(jù)圖樣、說明書和答辯所反映的設(shè)計(jì)質(zhì)量和能力，以及設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度綜合加以評定。 總體表現(xiàn)：態(tài)度認(rèn)真，積極思考，獨(dú)力分析問題、解決問題能力強(qiáng) 20% 設(shè)計(jì)說明書: 40% 其中 書寫工整，結(jié)構(gòu)合理、完整 10% 設(shè)計(jì)方案正確，思路清晰 10% 設(shè)計(jì)計(jì)算正確，條理清楚 20% 設(shè)計(jì)圖圖紙正確、清晰、整潔 25% 答辯 15% 教學(xué)建議： 希望能將課程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)相結(jié)合，使該課程更好地發(fā)揮其作用。 四．教材及教學(xué)參考資料 教材：柴誠敬，劉國維，李阿娜主編.化工原理課程設(shè)計(jì),天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2002 (4) 參考資料： [1] 鄭幟等.化工工藝設(shè)計(jì)手冊,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994(8) [2] 時(shí)鈞等.化學(xué)工程手冊 ,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996(2) [3] 姚玉英主編.化工原理,天津:天津大學(xué)出版社,1999(1) 責(zé) 任 表 執(zhí)筆人 鄒麗霞 專業(yè)負(fù)責(zé)人 熊國宣 院長 羅明標(biāo) 參加 討論 人員 黃國林、熊國宣、劉峙嶸、許文苑、黃海清、陳中勝、孟利娜、梁喜珍，楊婥 日期 2005年1月10日

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