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
2.3.2 混合物的密度 14
2.3.3 混合物的黏度 14
2.3.4 混合物的蒸气压 15
2.3.5 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 板式精馏塔的工艺设计 19
3.1 概述 19
3.1.1 精馏操作对塔设备的要求 19
3.1.2 板式塔的类型 19
3.1.3 板式精馏塔的设计原则及步骤 20
3.2 板式精馏塔设计方案的确定 21
3.2.1 精馏流程 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 板式精馏塔塔体的设计 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 板式精馏塔塔板的设计 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 塔板压降 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 精馏塔接管尺寸的计算 44
3.7 筛板塔的工艺设计实例 46
3.7.1 苯-氯苯连续精馏塔的工艺设计 46
3.7.2 甲醇-水连续精馏塔的工艺设计 63
第4章 精馏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 原料预热器的设计 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 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性校核 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强计算 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 裙座与塔壳连接焊缝的强度校核 192
本章符号说明 192
第7章 化工流程图及设备图的绘制 195
7.1 化工流程图 195
7.1.1 流程图的类型及特点 195
7.1.2 流程图的表达和标注 196
7.2 化工设备图 206
7.2.1 设备图的表达特点 206
7.2.2 设备装配图的绘制 213
参考文献 219
附录 220
附录1 二元体系的气-液平衡组成 220
附录2 液体的物理性质 222
附录3 常用加热冷却介质 231
附录4 列管式换热器传热系数的经验值 232
附录5 常见物料的污垢热阻 233
附录6 焊缝代号或接头方式代号的规定 233
附录7 塔设备常用零部件 235
附录8 无缝钢管规格 253