化工单元操作及设备课程设计：板式精馏塔的设计（第二版）

目 录
第二版前言
第一版前言
第1章 绪论 1
1.1 化工设计的设计文件及类型 1
1.1.1 设计文件 1
1.1.2 化工设计的类型 3
1.2 课程设计的目的和要求 5
1.3 课程设计的内容和步骤 6
第2章 物性数据的查取与计算 7
2.1 获取物性数据的途径 7
2.2 纯物质物性数据的查取与计算 8
2.2.1 气体或蒸气的密度 8
2.2.2 纯物质的蒸气压 8
2.2.3 纯物质的热容 9
2.2.4 纯物质的气化潜热 10
2.2.5 纯物质的热导率 11
2.2.6 纯物质的表面张力 12
2.2.7 纯物质的临界常数 13
2.3 混合物物性数据的计算 14
2.3.1 混合物的平均摩尔质量 14
2.32 混合物的密度 14
2.3.3 混合物的黯度 14
2.3.4 混合物的蒸气压 15
2.35 混合物的热容 15
2.3.6 混合物的热导率 15
2.3.7 混合物的气化潜热 16
2.3.8 混合物的表面张力 16
2.3.9 混合物的临界常数 17
第3章 板式精锢瞒的工艺设计 19
3.1 概述 19
3.1.1 精馆操作对塔设备的要求 19
3.1.2 板式塔的类型 19
3.1.3 板式精馆塔的设计原则及步骤 20
3.2 板式精馆塔设计方案的确定 21
3.2.1 精饱流程 21
3.2.2 操作压强 22
3.2.3 进料热状态 22
3.2.4 回流比 23
3.2.5 加热方式 23
3.2.6 产品纯度或回收率 23
3.2.7 热能的利用 24
3.3 板式精馆塔塔体的设计 24
3.3.1 物料衡算及操作线方程 24
3.3.2 理论塔板数的计算 26
3.3.3 实际塔板数的确定 28
3.3.4 塔径的计算 30
3.3.5 塔高的计算 31
3.4 板式精情塔培板的设计 33
3.4.1 塔板结构 33
3.4.2 溢流装置的设计 34
3.4.3 塔板板面的设计 38
3.5 塔板的流体力学验算及负荷性能图 40
3.5.1 塔板压阵 40
3.5.2 液面落差 42
3.5.3 漏液 42
3.5.4 液沫夹带 42
3.5.5 液泛 42
3.5.6 负荷性能图 43
3.6 精馆塔接管尺寸的计算 44
3.7 筛板塔的工艺设计实例 46
3.7.1 苯-氯苯连续精馈塔的工艺设计 46
3.7.2 甲醇-水连续精馆塔的工艺设计 63
第4章 精锢塔辅助设备的设计和选型 80
4.1 列管式换热器的设计 80
4.1.1 设计方案的确定 80
4.1.2 列管式换热器的结构 84
4.1.3 列管式换热器的工艺设计 88
4.2 塔釜再沸器的设计 93
4.2.1 再沸器类型及选用 93
4.2.2 立式热虹吸再沸器的工艺设计 95
4.3 换热器的设计实例 103
4.3.1 原料预热榕的设计 103
4.3.2 回流冷凝器的设计 108
4.3.3 塔釜再沸器的设计 113
4.4 流体输送机械的选择 121
4.4.1 泵的类型 121
4.4.2 泵的选用原则 122
4.4.3 离心泵的选用 123
第5章 精馏塔的自动控制 126
5.1 仪表的表达及图形符号 126
5.2 参数的检测及控制 130
5.2.1 参数的检测 130
5.2.2 温度控制 130
5.2.3 压强控制 131
5.2.4 流量控制 132
5.2.5 液位控制 133
5.3 自动控制系统 133
5.3.1 简单控制系统 133
5.3.2 串级控制系统 134
5.3.3 分程控制系统 135
5.3.4 前馈控制系统 136
5.3.5 超驰控制系统 137
5.3.6 比值控制系统 138
5.4 精馏塔的控制方案 140
5.4.1 精馏塔的控制要求 140
5.4.2 精馏过程的干扰因素 140
5.4.3 精馏塔的控制方案 141
5.4.4 精馏塔的控制实例 145
第6章 塔设备的机械设计 149
6.1 板式精馏塔的结构设计 149
6.1.1 塔盘的结构设计 150
6.1.2 裙式支座的结构设计 151
6.1.3 附件的结构设计 157
6.1.4 焊接接头的结构设计 164
6.2 塔设备的强度设计和稳定校核 165
6.2.1 塔设备壁厚确定及质量计算 166
6.2.2 弯矩计算 167
6.2.3 应力计算 172
6.2.4 地脚螺栓座的设计计算 176
6.2.5 裙座与塔壳连接焊缝的强度校核 180
6.2.6 塔设备法兰当量设计压力计算 181
6.3 精馏塔的机械设计实例 181
6.3.1 塔设备壁厚确定及质量计算 182
6.3.2 弯矩计算185
6.3.3应力计算 188
6.3.4 地脚螺栓座的设计计算 190
6.3.5 裙座与培壳连接焊缝的强度校核 192
第7章 化工流程圄及设备固的绘制 195
7.1 化工流程图 195
711 流程固的类型及特点 195
712 流程固的表达和标注 196
7.2 化工设备图 206
7.2.1 设备固的表达特点 206
7.2.2 设备装配固的绘制 213
7.3 AutoCAD在化工制图中的应用 218
7.3.1 AutoCAD概述 218
7.3.2 AutoCAD绘制化工工艺流程圃 219
第8章 化工过程模拟软件Aspen Plos用于精锢曙设计 223
81 化工过程模拟软件概述 223
811 Aspen Plus的特点 223
812 Aspen Plus的基本操作 224
82 Aspen Plus用于精馆塔理论塔板数的计算 224
8.2.1 创建模拟文件 225
8.2.2 组分输入 226
8.2.3 物性计算方法选取及相平衡分析 227
8.2.4 精饱塔简捷计算模块 232
8.2.5 精馆塔严格计算模块 237
83 Aspen Plus用于塔径及塔板的设计和校核 241
8.3.1 塔径及塔板设计 241
8.3.2 塔径及培板校核 242
参考文献 246
附录 247
附录1 二元体系的气一液平衡组成 247
附录2 液体的物理性质 249
附录3 常用加热冷却介质 258
附录4 列管式换热器传热系数的经验值 259
附录5 常见物料的污垢热阻 260
附录6 焊缝代号或接头方式代号的规定 260
附录7 塔设备常用零部件 262
附录8 无缝钢管规格 280
附录9 应用程序及视频文件目录 281
附录10 精馆塔装配图示例