❶ 化工原理課程設計
化工原理課程設計
題 目 乙醇-水溶液連續精餾塔優化設計
目 錄
設計任務書………………………………………………………………3
英文摘要前言……………………………………………………………4
前言………………………………………………………………………4
精餾塔優化設計…………………………………………………………5
精餾塔優化設計計算……………………………………………………5
設計計算結果總表………………………………………………………22
參考文獻…………………………………………………………………23
課程設計心得……………………………………………………………23
精餾塔優化設計任務書
一、設計題目
乙醇—水溶液連續精餾塔優化設計
二、設計條件
1.處理量: 15000 (噸/年)
2.料液濃度: 35 (wt%)
3.產品濃度: 93 (wt%)
4.易揮發組分回收率: 99%
5.每年實際生產時間:7200小時/年
6. 操作條件:①間接蒸汽加熱;
②塔頂壓強:1.03 atm(絕對壓強)③進料熱狀況:泡點進料;
三、設計任務
a) 流程的確定與說明;
b) 塔板和塔徑計算;
c) 塔盤結構設計
i. 浮閥塔盤工藝尺寸及布置簡圖;
ii. 流體力學驗算;
iii. 塔板負荷性能圖。 d) 其它
i. 加熱蒸汽消耗量;
ii. 冷凝器的傳熱面積及冷卻水的消耗量e) 有關附屬設備的設計和選型,繪制精餾塔系統工藝流程圖和精餾塔裝配 圖,編寫設計說明書。
乙醇——水溶液連續精餾塔優化設計
(南華大學化學化工學院,湖南衡陽 421001)
摘要:設計一座連續浮閥塔,通過對原料,產品的要求和物性參數的確定及對主要尺寸的計算,工藝設計和附屬設備結果選型設計,完成對乙醇-水精餾工藝流程和主題設備設計。
關鍵詞:精餾塔,浮閥塔,精餾塔的附屬設備。
(Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001)
Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, proct requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme.
Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.
前 言
乙醇在工業、醫葯、民用等方面,都有很廣泛的應用,是很重要的一種原料。在很多方面,要求乙醇有不同的純度,有時要求純度很高,甚至是無水乙醇,這是很有困難的,因為乙醇極具揮發性,也極具溶解性,所以,想要得到高純度的乙醇很困難。
要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度,要用連續精餾的方法,因為乙醇和水的揮發度相差不大。精餾是多數分離過程,即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程,因此可使混合液得到幾乎完全的分離。化工廠中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內進行的,塔內裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實現精餾分離操作,除精餾塔外,還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。可知,單有精餾塔還不能完成精餾操作,還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器,有時還要配原料液預熱器、迴流液泵等附屬設備,才能實現整個操作。
浮閥塔與20世紀50年代初期在工業上開始推廣使用,由於它兼有泡罩塔和篩板塔的優點,已成為國內應用最廣泛的塔型,特別是在石油、化學工業中使用最普遍。浮閥有很多種形式,但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮閥的結果簡單、製造方便、節省材料、性能良好,廣泛應用在化工及煉油生產中,現已列入部頒標准(JB168-68)內,F1型浮閥又分輕閥和重閥兩種,但一般情況下都採用重閥,只有處理量大且要求壓強降很低的系統中,才用輕閥。浮閥塔具有下列優點:1、生產能力大。2、操作彈性大。3、塔板效率高。4、氣體壓強降及液面落差較小。5、塔的造價低。浮閥塔不宜處理易結焦或黏度大的系統,但對於黏度稍大及有一般聚合現象的系統,浮閥塔也能正常操作。
精餾塔優化設計計算
在常壓連續浮閥精餾塔中精餾乙醇——水溶液,要求料液濃度為35%,產品濃度為93%,易揮發組分回收率99%。年生產能力15000噸/年
操作條件:①間接蒸汽加熱
②塔頂壓強:1.03atm(絕對壓強)
③進料熱狀況:泡點進料
一 精餾流程的確定
乙醇——水溶液經預熱至泡點後,用泵送入精餾塔。塔頂上升蒸氣採用全冷凝後,部分迴流,其餘作為塔頂產品經冷卻器冷卻後送至貯槽。塔釜採用間接蒸汽再沸器供熱,塔底產品經冷卻後送入貯槽。工藝流程圖見圖
二 塔的物料衡算
查閱文獻,整理有關物性數據
⑴水和乙醇的物理性質
名稱
分子式
相對分子質量
密度
20℃
沸 點
101.33kPa
℃
比熱容
(20℃)
Kg/(kg.℃)
黏度
(20℃)
mPa.s
導熱系數
(20℃)
/(m.℃) 表面
張力
(20℃)
N/m
水 18.02 998 100 4.183 1.005 0.599 72.8
乙醇 46.07 789 78.3 2.39 1.15 0.172 22.8
⑵常壓下乙醇和水的氣液平衡數據,見表
常壓下乙醇—水系統t—x—y數據如表1—6所示。
表1—6 乙醇—水系統t—x—y數據
沸點t/℃ 乙醇摩爾數/% 沸點t/℃ 乙醇摩爾數/%
氣相 液相 氣相 液相
99.9 0.004 0.053 82 27.3 56.44
99.8 0.04 0.51 81.3 33.24 58.78
99.7 0.05 0.77 80.6 42.09 62.22
99.5 0.12 1.57 80.1 48.92 64.70
99.2 0.23 2.90 79.85 52.68 66.28
99.0 0.31 3.725 79.5 61.02 70.29
98.75 0.39 4.51 79.2 65.64 72.71
97.65 0.79 8.76 78.95 68.92 74.69
95.8 1.61 16.34 78.75 72.36 76.93
91.3 4.16 29.92 78.6 75.99 79.26
87.9 7.41 39.16 78.4 79.82 81.83
85.2 12.64 47.49 78.27 83.87 84.91
83.75 17.41 51.67 78.2 85.97 86.40
82.3 25.75 55.74 78.15 89.41 89.41
乙醇相對分子質量:46;水相對分子質量:18
25℃時的乙醇和水的混合液的表面張力與乙醇濃度之間的關系為:
式中 σ——25℃時的乙醇和水的混合液的表面張力,N/m;
x——乙醇質量分數,%。
其他溫度下的表面張力可利用下式求得
式中 σ1——溫度為T1時的表面張力;N/m;
σ2——溫度為T2時的表面張力;N/m;
TC——混合物的臨界溫度,TC=∑xiTci ,K;
xi——組分i的摩爾分數;
TCi——組分i的臨界溫度, K。
料液及塔頂、塔底產品的摩爾分數
X==0.174
X==0.838
X==0.0039
平均摩爾質量
M=0.17446.07+(1-0.174)18.02=22.9 kg/kmol
M= 0.83846.07+ (1-0.838) 18.02=41.52kg/kmol
M=0.003946.07+(1-0.0039)18.02=18.12kg/kmol
物料衡算
已知:F==74.83
總物料衡算 F=D+W=74.83
易揮發組分物料衡算 0.838D+0.0039W=74.830.174
聯立以上二式得:
D=15.25kg/kmol
W=59.57kg/kmol
三 塔板數的確定
理論塔板數的求取
⑴根據乙醇——水氣液平衡表1-6,作圖
⑵求最小迴流比Rmin和操作迴流比
因為乙醇-水物系的曲線是不正常的平衡曲線,當操作線與q線的交點尚未落到平衡線上之前,操作線已經與平衡線相切,如圖g點所示. 此時恆濃區出現在g點附近, 對應的迴流比為最小的迴流比. 最小迴流比的求法是由點a(,)向平衡線作切線,再由切線的斜率或截距求
作圖可知 b=0.342 b==0.342 Rmin =1.45
由工藝條件決定 R=1.6R
故取操作迴流比 R=2.32
⑶求理論板數
塔頂,進料,塔底條件下純組分的飽和蒸氣壓
組分 飽和蒸氣壓/kpa
塔頂 進料 塔底
水 44.2 86.1 101.33
乙醇 101.3 188.5 220.0
①求平均相對揮發度
塔頂 ===2.29
進料 ==2.189
塔底 ==2.17
全塔平均相對揮發度為
===2.23
===2.17
②理論板數
由芬斯克方程式可知
N===7.96
且
由吉利蘭圖查的 即
解得 =14.2 (不包括再沸器)
③進料板
前已經查出 即
解得 N=6.42
故進料板為從塔頂往下的第7層理論板 即=7
總理論板層數 =14.2 (不包括再沸器)
進料板位置 =7
2、全塔效率
因為=0.17-0.616lg
根據塔頂、塔釜液組成,求塔的平均溫度為,在該溫度下進料液相平均粘計劃經濟為
=0.1740.41+(1-0.174)0.3206=0.336
=0.17-0.616lg0.336=0.462
3、實際塔板數
精餾段塔板數:
提餾段塔板數:
四、塔的工藝條件及物性數據計算
以精餾段為例:
操作壓力為
塔頂壓力: =1.04+103.3=104.34
若取每層塔板壓強 =0.7
則進料板壓力: =104.34+130.7=113.4kpa
精餾段平均操作壓力 =kpa
2、溫度
根據操作壓力,通過泡點方程及安托因方程可得
塔頂 =78.36
進料板=95.5
=
3、平均摩爾質量
⑴ 塔頂==0.838 =0.825
= 0.83846.07+(1-0.838)18.02=41.52 kg/kmol
=0.82546.07+(1-0.825)18.02=41.15 kg/kmol
⑵ 進料板: = 0.445 =0.102
= 0.44546.07+(1-0.445)18.02=30.50 kg/kmol
=0.10246.07+(1-0.102)18.02=20.88 kg/kmol
精餾段的平均摩爾質量
= kg/kmol
= kg/kmol
4、平均密度
⑴液相密度
=
塔頂: = =796.7
進料板上 由進料板液相組成 =0.102
=
=
=924.2
故精餾段平均液相密度=
⑵氣相密度
=
5、液體表面張力
=
=0.83817.8+(1-0.838)0.63=15.0
=0.10216.0+(1-0.102)0.62=2.20
=
6、液體粘度
=
=0.8380.55+(1-0.838)0.37=0.521
=0.1020.34+(1-0.102)0.29=0.295
=
以提餾段為例
平均摩爾質量
塔釜 = 0.050 =0.0039
=0.05046.07+(1-0.050)18.02=19.42 kg/kmol
=0.003946.07+(1-0.0039)18.02=18.12 kg/kmol
提餾段的平均摩爾質量
= kg/kmol
= kg/kmol
平均密度
塔釜,由塔釜液相組成 =0.0039
=0.01
=
∴ =961.5
故提餾段平均液相密度
=
⑵氣相密度
==
五 精餾段氣液負荷計算
V=(R+1)D=(2.32+1)15.25=50.63
== m
L=RD=2.3215.25=35.38
= m
六 提餾段氣液負荷計算
V』=V=50.63
=0.382 m
L』=L+F=35.38+74.83=110.2
=0.0006 m
七 塔和塔板主要工藝尺寸計算
1塔徑
首先考慮精餾段:
參考有關資料,初選板音距=0.45m
取板上液層高度=0.07m
故 -=0.45-0.07=0.38m
==0.0239
查圖可得 =0.075
校核至物系表面張力為9.0mN/m時的C,即
C==0.075=0.064
=C=0.064=1.64 m/s
可取安全系數0.70,則
u=0.70=0.71.64=1.148 m/s
故 D==0.645 m
按標准,塔徑圓整為0.7m,則空塔氣速為0.975 m/s
2 精餾塔有效高度的計算
精餾段有效高度為
=(13-1)0.45=5.4m
提餾段有效高度為
=(20-1)0.45=8.55m
在進料孔上方在設一人孔,高為0.6m
故精餾塔有效高度為:5.4+8.55+0.6=14.55m
3 溢流裝置
採用單溢流、弓形降液管
⑴ 堰長
取堰長 =0.75D
=0.750.7=0.525m
⑵ 出口堰高
=
選用平直堰,堰上液層高度由下式計算
=
近似取E=1.03,則
=0.017
故 =0.07-0.017=0.053m
⑶ 降液管的寬度與降液管的面積
由查《化工設計手冊》
得 =0.17,=0.08
故 =0.17D=0.12 =0.08=0.031
停留時間 =39.9s (>5s符合要求)
⑷ 降液管底隙高度
=-0.006=0.053-0.006=0.047m
塔板布置及浮閥數目擊者及排列
取閥孔動能因子 =9
孔速 ===8.07m
浮閥數 n===39(個)
取無效區寬度 =0.06m
安定區寬度 =0.07m
開孔區面積
R==0.29m
x==0.16m
故 ==0.175m
浮閥排列方式採用等腰三角形叉排
取同一磺排的孔心距 a=75mm=0.075m
估算排間距h
h===0.06m
八 塔板流體力學校核
1、氣相通過浮塔板的壓力降,由下式
⑴ 干板阻力 ==0.027
⑵ 液層阻力 取充氣系數數 =0.5,有
==0.50.07=0.035
⑶ 液體表面張力所造成阻力此項可以忽略不計。
故氣體流經一層浮閥塔塔板的壓力降的液柱高度為:
=0.027+0.035=0.062m
常板壓降
=0.062860.59.81=523.4(<0.7K,符合設計要求)。
淹塔
為了防止淹塔現象了生,要求控制降液管中清液層高度符合,其中
由前計算知 =0.061m,按下式計算
=0.153=0.153=0.00002m
板上液層高度 =0.07m,得:
=0.062+0.07+0.00002=0.132m
取=0.5,板間距今為0.45m,=0.053m,有
=0.5(0.45+0.053)=0.252m
由此可見:<,符合要求。
霧沫夾帶
由下式可知 <0.1kg液/kg氣
===0.069
浮閥塔也可以考慮泛點率,參考化學工程手冊。
泛點率=100%
=D-2=0.7-20.12=0.46
=-2=0.3875-20.031=0.325
式中——板上液體流經長度,m;
——板上液流面積,;
——泛點負荷系數,取0.126;
K——特性系數,取1.0.
泛點率=
=36.2% (<80%,符合要求)
九 塔板負荷性能圖
1、霧沫夾帶線
按泛點率=80%計
100%=80%
將上式整理得
0.039+0.626=0.0328
與分別取值獲得一條直線,數據如下表。
0.00035 0.00085
0.835 0.827
2、泛液線
通過式以及式得
=
由此確定液泛線方程。
=
簡化上式得關系如下
計算數據如下表。
0.00035 0.00055 0.00065 0.00085
0.8215 0.8139 0.8105 0.8040
3、液相負荷上限線
求出上限液體流量值(常數)
以降液管內停留時間=5s
則
4、漏夜線
對於型重閥,由,計算得
則
5、液相負荷下限線
去堰上液層高度=0.006m
根據計算式求的下限值
取E=1.03
經過以上流體力學性能的校核可以將精餾段塔板負荷性能圖劃出。如圖
由塔板負荷性能圖可以看出:
① 在任務規定的氣液負荷下的操作點
P(0.00083,0.630)(設計點),處在適宜的操作區內。
② 塔板的氣相負荷上限完全有霧沫夾帶控制,操作下限由漏液控制。
③ 按固定的液氣比,即氣相上限=0.630 ,氣相下限=0.209 ,求出操作彈性K,即
K==3.01
十 精餾塔的主要附屬設備
1 冷凝器
(1)冷凝器的選擇:強制循環式冷凝器
冷凝器置於塔下部適當位置,用泵向塔頂送迴流冷凝水,在冷凝器和泵之間需設迴流罐,這樣可以減少台架,且便於維修、安裝,造價不高。
(2)冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量
熱流體為78.36℃的93%的乙醇蒸汽,冷流體為20℃的水
Q=qm1r1 Q=qm2r2
Q—單位時間內的傳熱量,J/s或W;
qm1, qm2—熱、冷流體的質量流量,kg/s;
r1 ,r2—熱,冷流體的汽化潛熱,J/kg
r1=600 kJ/㎏ r2=775 kJ/㎏ qm1=0.153kg/s
Q=qm1r1=0.153×600000=91800J/s
Q=qm2r2=775000 qm2=91800
∴ qm2=0.12 kg/s
傳熱面積:
A=
==21.2
K取700W·m-2/℃
∴ A=
2 再沸器
(1)再沸器的選擇:釜式再沸器
對直徑較大的塔,一般將再沸器置於踏外。其管束可抽出,為保證管束浸於沸騰器液中,管束末端設溢流堰,堰外空間為出料液的緩沖區。其液面以上空間為氣液分離空間。釜式再沸器的優點是氣化率高,可大80%以上。
(2)加熱蒸汽消耗量
Q=qm1r1 Q=qm2r2
Q—單位時間內的傳熱量,J/s或W;
qm1, qm2—熱、冷流體的質量流量,kg/s;
r1 ,r2—熱,冷流體的汽化潛熱,J/kg
∵ r1=2257 kJ/㎏ r2=1333 kJ/㎏ qm2=0.43kg/s
∴ Q=qm2r1=0.43×1333=573.2 kJ/s=2257 qm1
∴ 蒸汽消耗量qm1為0.254 kg/s
表 浮閥塔板工藝設計計算結果
序號 項目 數值
1 平均溫度tm,℃ 86.93
2 平均壓力Pm,kPa 108.89
3 液相流量LS,m3/s 0.00035
4 氣相流量VS,m3/s 0.375
5 實際塔板數 33
6 塔徑,m 0.70
7 板間距,m 0.45
8 溢流形式 單溢流
9 堰長,m 0.525
10 堰高,m 0.053
11 板上液層高度,m 0.07
12 堰上液層高度,m 0.047
13 安定區寬度,m 0.07
14 無效區寬度,m 0.06
15 開孔區面積,m2 0.175
16 閥孔直徑,m 0.039
17 浮閥數 39
18 孔中心距,m 0.075
19 開孔率 0.147
20 空塔氣速,m/s 0.8
21 閥孔氣速,m/s 8.07
22 每層塔板壓降,Pa 700
23 液沫夾帶,(kg液/kg氣) 0.069
24 氣相負荷上限,m3/s 0.00356
25 液相負荷上限,m3/s 0.00028
26 操作彈性 3.01
參考文獻
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課程設計心得
通過這次課程設計使我充分理解到化工原理課程的重要性和實用性,更特別是對精餾原理及其操作各方面的了解和設計,對實際單元操作設計中所涉及的個方面要注意問題都有所了解。通過這次對精餾塔的設計,不僅讓我將所學的知識應用到實際中,而且對知識也是一種鞏固和提升充實。在老師和同學的幫助下,及時的按要求完成了設計任務,通過這次課程設計,使我獲得了很多重要的知識,同時也提高了自己的實際動手和知識的靈活運用能力。
❷ 嵌入式系統工程專業怎樣
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❸ 學習嵌入式
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培養目標
培養市場緊缺的嵌入式軟體、3G嵌入式軟體人才
為培養合格的嵌入式軟體工程師,我們將項目經驗、企業需求、職場要求等,兼顧企業高端商用軟體與中小型企業所使用的軟體需求相結合,專注培養企業需求量大、技術高端、就業率高的嵌入式人才,掌握基於Linux系統、Linux構建,代碼規范、軟體工程、ARM體系構建、QT圖形開發、驅動開發,J2ME,手機游戲開發、手機網路游戲開發,WAP應用開發,MMS,藍牙通訊,3G技術分析等技術的綜合性人才。畢業學員將具備1-2年合格的大型軟體開發經驗與項目管理經驗。
課程設置
嵌入式軟體研發工程師
Linux系統基礎與shell編程
嵌入式Linux C編程
嵌入式Linux C++編程
嵌入式Linux應用編程
ARM系統體系結構與編程
嵌入式Linux構建
嵌入式Linux驅動程序開發
資料庫應用開發
嵌入式圖形界面應用開發(QT)
嵌入式3G應用工程師
Linux系統基礎與shell編程
移動通訊編程語言(Java)
移動增值業務開發技術
手機應用程序開發
資料庫應用開發
Java Web移動開發技術
招生條件
1、須大專以上學歷,在校生要求本科大四及以上學歷
2、計算機及相關專業(軟體、網路工程、電子、通信、自動化等),具備C語言基礎
3、對IT行業有興趣,須經過崗前測試.
培訓環境
由安博自主研發嵌入式ARM9、ARM10試驗箱及擴展模塊,核心板採用6層PCB板設計、底板採用4層PCB板設計,核心處理器是基於ARM9的目前行業內主流使用的SAMSUNG S3C2410處理器,嵌入式Linux操作系統,採用J2ME移動開發技術,Oracle 資料庫,JAVA、C++開發環境,Web伺服器組成的高端IT實驗室。
師資力量
我們擁有一支兼備項目開發和教學經驗的數百人的專業師資隊伍,匯聚了國內外各學科領域的眾多專家、學者、研究與實踐的資深專業人士。
楊 鑄 安博金牌講師,十年以上項目經驗,資深嵌入式ARM體系專家
成寶宗 安博金牌講師,五年以上嵌入式開發經驗,資深嵌入式軟體開發專家
陳應剛 安博嵌入式顧問,資深嵌入式系統專家
劉 俊 安博嵌入式顧問,資深嵌入式電信項目專家
溪 明 博士後,十年以上項目經驗,五年以上教學經驗,嵌入式圖形界面專家
張雪原 博士,安博金牌講師,知名手機企業顧問,嵌入式3G技術專家
楊 明 安博金牌講師,知名手機企業顧問,嵌入式手機游戲技術專家
❹ 求一電話機PCB課程設計(最好是湖南工程學院的)
自動化的?
❺ 湖南工程學院的服裝設計與工程專業怎麼樣
哎...別看他那裡復制這么多,沒多少有用的.
湖南工程學院前身是紡織高等專科和湘潭機電專科,所以他的服裝設計與工程專業應該說相對於他來說是比較好的專業,而且畢業了很多屆學生,就業率,與及就業的去向都比較高,或者說比較穩定.
❻ 湖南工業大學畢業學的嵌入式設計師前景怎麼樣
還可以啊 計算機專業方向未來趨勢,就業也還可以,胡工的這個專業還不錯,看你個人能力
❼ 湖南工程學院應用技術學院的師資規模
湖南工程學院應用技術學院位於風景秀麗的湖南工程學院南院,學院佔地面積200多畝,校舍面積9萬多平方米。校園環境優雅,基本設施先進,辦學條件齊備,是青年學子理想的求學園地。應用技術學院依託湖南工程學院的綜合辦學優勢,以工為主、工、管、文、理、經相結合。根據現代科學技術發展趨勢和地方經濟、社會發展需求設置熱門緊俏專業。目前設有電氣工程及其自動化、自動化、電子科學與技術、電子信息工程、機械設計製造及其自動化、工業設計、計算機科學與技術、通信工程、土木工程、生物工程、英語、市場營銷、人力資源管理、旅遊管理、物流管理、藝術設計、服裝設計與工程等17個本科專業。
學院面向全國招生。目前有全日制本科在校學生近2000人。學生畢業後頒發國家統一印製的湖南工程學院應用技術學院畢業證書,並經湖南工程學院審核,授予湖南工程學院應用技術學院學位證書。畢業生就業形勢一般。
湖南工程學院負責應用技術學院的教學和管理,任課教師、管理幹部從湖南工程學院選聘,31%的教師具有高級職稱。學院各項管理嚴格規范,注重以生為本,提供高效、優質的教育管理服務。
湖南工程學院應用技術學院繼承和發揚湖南工程學院「團結嚴謹,誠信創新」的優良校風,加強基礎,注重素質,突出能力;按照工程實踐能力人才培養模式,注重工程實踐能力與職業素質培養,強化英語、計算機知識和專業技能教學,打造「重基礎+寬專業+多方向+強應用」的高級應用型人才,實現人才培養質量、辦學效率、辦學效益和辦學特色四者的有機統一。立足湖南、依託行業、面向全國,積極向國外拓展,開放辦學,力爭在近幾年內達到4000人的辦學規模。