乙醇—水精馏塔塔顶产品冷凝器设计_化工工艺学课程设计.doc

化工工艺课程设计 前 言 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节。它要求学生利用课程理论知识，进行融会贯通的独立思考，在规定时间内完成指定的化工设计任务，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作态度。 本次课程设计为乙醇—水精馏塔塔顶产品冷凝器设计，要求设计一台冷凝器，将精馏塔顶乙醇—水气相产品全部冷凝。设计任务包括： 一、设计计算 初选冷凝器结构 二、传热计算 （一）压降计算 （二）冷凝器计算 三、结构设计 我们选用的冷凝器为卧式冷凝器，传热系数较高，不易积气，检修和安装方便，为减薄液膜厚度，安装时应有1/100左右坡度。设计选用的列管换热器类型为固定管板式。列管换热器是较典型的换热设备，在工业中应用已有悠久历史，具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点。在工艺计算过程中，由于选取K0不当或其他条件选取不当，造成在校核时K0不符合要求。在重新选取K0的同时，改变了其他的条件，如：n，L等，经过二次校核达到了预期的目的。最后在结构设计中考虑到合理经济，进行了零部件的设计与选用，使换热器完全发挥其作用。 由于缺乏实际操作经验，我们的设计的产品可能存在某些发面的不足，希望指导老师给予建议和批评。同时感谢指导老师和参考文献作者对我们本次设计任务的支持和帮助。 第二章 概 述 2.1冷凝的目的 在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是： （1）回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品； （2）除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气的有害物质，以免污大气。 气体和混合物的分离，往往是根据混合物各组分间某种物理性质和化学性质 的差异来进行的。根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法，冷凝操 作仅为其中之一，它是根据混合物各组分沸点不同而达到分离的目的的。 2.2冷凝器的类型 冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。这 里只介绍水冷式冷凝器。冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝 热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按 其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。 2.2.1立式壳管式冷凝器 立式冷凝器的主要特点是: (l)由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600~700 (kcal /m2hk)。 (2)垂直安装占地面积小，且可以安装在室外 (3)冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为 冷却水。 (4)管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。 (5)但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2~4℃，对数平均温差一般 在5~6℃左右，故耗水量较大，且由于设备置于空气中，管子易被腐蚀，泄露 时容易被发现。 2. 2. 2卧式壳管式冷凝器 它与立式冷凝肠有相类似的亮体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的 多路流动。卧式冷凝.不仅广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统， 但其结构璐有不同。卧式冷凝器传热系数较高，不易积气，检修和安装方便，且卧式能耗小。但占地面积大，为减薄液膜厚度，安装时应有1/100左右坡度，或将管束斜转一个 角度。 本次乙醉一水蒸馏塔塔项产品冷凝器的设计中，采用的就是卧式壳管式冷 凝器。 2.3设计方案的确定 确定设计方案总的原则是在考虑可行性，经济性，先进性，安全性等的基础上，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最 合理、生产可行的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则 1、方案的可行性 （1）设计方案应充分考虑符合国情和因地制宜原则，流程布置和设备结构 不应超出一般土建要求和机械加工能力 （2）满足工艺和操作的要求。即所设计出来的流程和设备，首先必须保证 产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定， 入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。其次所定的设计方案 需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量 也可进行调整。 2、方案的经济性 （1）应对市场情况作适当的综合分析，估计产品目前和将来的市场需求; （2）设计应符合能量充分有效合理利用和节能原则，符合经常生产费用和 设备投资费用的综合核算最经济原则，符合有用物料高回收率、低损耗率原则， 也即近代所提出的“优构低耗高效”原则 3、方案的先进性 应对目前工厂生