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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