計算機輔助化工裝置選型設計下載

① 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

[1]陳英男、劉玉蘭.常用華工單元設備的設計[M].上海：華東理工大學出版社，2005、4
[2]劉雪暖、湯景凝.化工原理課程設計[M].山東：石油大學出版社，2001、5
[3]賈紹義、柴誠敬.化工原理課程設計[M].天津：天津大學出版社，2002、8
[4]路秀林、王者相.塔設備[M].北京：化學工業出版社，2004、1
[5]王明輝.化工單元過程課程設計[M].北京：化學工業出版社，2002、6
[6]夏清、陳常貴.化工原理（上冊）[M].天津：天津大學出版社，2005、1
[7]夏清、陳常貴.化工原理（下冊）[M].天津：天津大學出版社，2005、1
[8]《化學工程手冊》編輯委員會.化學工程手冊—氣液傳質設備[M]。北京：化學工業出版社，1989、7
[9]劉光啟、馬連湘.化學化工物性參數手冊[M].北京：化學工業出版社，2002
[10]賀匡國.化工容器及設備簡明設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002

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。

② 誰說下CAD和CAM的區別我知道CAD，那CAM呢

CAM計算機輔助製造的意思，兩者區別如下：

一、指代不同

1、CAD：利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。

2、CAM：利用計算機輔助完成從生產准備到產品製造整個過程的活動。

二、內容不同

1、CAD：應用 CAD技術起到了提高企業設計效率、優化設計方案、減輕技術人員的勞動強度、縮短設計周期、加強設計標准化等作用。

2、CAM：通過直接或間接地把計算機與製造過程和生產設備相聯系，用計算機系統進行製造過程的計劃、管理以及對生產設備的控制與操作的運行，處理產品製造過程中所需的數據，控制和處理物料(毛坯和零件等)的流動，對產品進行測試和檢驗等。

三、作用不同

1、CAD：廣泛應用於土木建築、裝飾裝潢、城市規劃、園林設計、電子電路、機械設計、服裝鞋帽、航空航天、輕工化工等諸多領域。

2、CAM：計算機輔助 NC 編程，加工過程刀具軌跡生成，計算機輔助工藝過程設計，計算機輔助生成工時定額，計算機輔助安排材料需求計劃，計算機輔助車間(工段)管理等。

③ 什麼是化學工程師

一 .

化學工程師（chemical engineer）和化學家(chemist)

雖然字面上很接近，這容易讓人誤解，但事實上，化學

工程師決不像化學家那樣總是拿著試管或燒杯嘗試各種

化學葯品。

化學工程師就是能夠獨立完成化學工程專門技術的設

計、施工、生產的專門人員。

以本人的理解，化學工程師是化學實驗室和化工廠中

間的紐帶，橋梁或者說轉換器。在一個化學品實現大批

量生產的過程中化學工程師起了重要作用。首先必須在

實驗室做「小試」，根據各種反應條件確定反應器及其

他裝置的型號和尺寸，接下來就是「工程放大」，包括渣皮游

「中試」，計算機模擬，及工廠試車等等，其間要解決

出現的各種問題，最後也是最關鍵的「開車」生產。這

樣一個過程說明「工程」是化學工程師側重的一個方

面，另外經濟核算也是優先考慮的因素，因為生產一種

產品是為了取得利潤！

二 . 化學工程

諾貝爾化學獎獲得者R.B.Woodward說：化學學在老的自

然界旁邊又建立起了一個新的自然界。化學科學的原理

如何結合生產實踐所累積的技術，應用到工業生產中而

服務於人類社會，則歸屬到化學工程技術科學，它在先

進社會的生產中佔有極大的份額，給人類帶來巨大的效

益。

「化學工程」這個概念在出現較大型的「化學工業」

後，迫切需要有人能把機械、電氣、物理及化學知識靈

活地應用於「大規模化學反應」中，這類人早期被稱為

「化學工程師」。如同土木工程師是把土、木建成房子,

機械工程師是握氏把鋼鐵製造或機器一樣,化學工程師是把化

學反應「建成」一個用化學葯品（試劑、材料）生產化

學產品的「機器」（設備或裝置），化學工程師研究的

是化學產品的生產過程和設備，他們研究的領域稱為化

學工程。化學工程是研究改變物料的化學組成和物理性

質的工程技術學科，以及工業生產的優質、高效、低能

耗,並防止環境污染。狹義的「化學工程」是專業名稱,

而廣義的「化學工程」已成為大學科概念，產生了許多

邊緣學科和邊緣交叉學科，如生物化學工程、高分子化

學工程、研究三廢治理的環境保護工程和化工系統工

程、地熱化學、核化學工程等。

三 . 化學工程專業（本科）

專業基礎課：

化工原理、化工工藝、化工設備基礎、化工實驗、化工

單元操作、化工計算機輔助設計、化工文獻及開發技

術、化工過程式控制制技術。

專業課：

（1）化工工藝方向

流體流動與傳熱、傳質與分離技術、無機化工生產技

術、有機化工生產技術、化工節能、環境保護與清潔生

產、市場營銷。

（2）石油化工方向

石油加工工藝學、石油加工工程、化工催化理論、高分

子化學與工藝學、傳質與分離技術、有機化工生產技

術、市場營銷。

理論上可能的就業方向：

該專業是一個寬口徑專業，畢業生可在石油化工、精細

化工、環境保護、機械、電子、能源如銷、冶金、制葯、食

品、材料等領域從事現場生產、組織、管理和產品等方

面以及天然資源加工等領域的新工藝、新產品新技術的

開發研究生產及技術經濟管理方面工作。

④ 化工中的「設備選型」和「過程放大」

化工生產的過程，一言以蔽之，就是化學實驗技術在工程中的應用。然而化工生產不是僅僅是化學問題，在化學實驗室的理想條件下，實驗的實施相對容易，可以得到比較理想的指標。實驗室的規模，可以使很多過程在間歇條件下實現。實驗室中的過程通常是在盡可能簡單的條件下進行，並盡可能排除對過程產生不利影響的因素，在所尋求的優化條件下操作，以期得到最好的結果，篩選出最好的催化劑並獲得反應物濃度、流速和反應溫度等要素之間的關系。但是在工業生產中，這些過程比實驗室中進行的同一性質的過程大數萬數十萬倍，並且大型過程多數是連續的，在小型設備中可不予考慮的不均勻性，在大型設備中顯得十分突出並且嚴重影響著生產指標。因此，將實驗室中所獲得的結果在工業規模實施就成了一個完全不同的問題。要將實驗室結果過渡到化工生產，在連續不斷的過程中大規模、動態地完成指定的化學反應及其他物理過程，就必須綜合其它學科和技術，搞清楚並控制住無聊的流動、混合、反應和分離等一系列過程。如果說實驗室化學家的任務是制備催化劑，篩選出最好的催化劑，並通過實驗確定適宜的反應條件，那麼化工項目的開發，即化學實驗原理在工業生產領域的應用，則是化工生產過程工程師的任務。

第二部分：化工項目開發的方法介紹
設備選型
在化學家工作基礎上，過程工程師的任務是選擇最適宜的工業反應器型式或稱選型。選型過程包括對多種因素的綜合考慮。例如，所能達到的指標、設備投資、能耗和操作費用、設備製造和材料、環保和安全性、操作和控制以及人員素質等。

過程放大
所謂放大，是根據所選定的反應器型式，通過實驗或其他可以利用的一切手段，在最短的時間內，用最少的投資，進行設備的放大，供設備工程師選購或製造設備所用。
現代過程工業的標志之一是設備大型化，因為過程工業的效益獲得主要依靠設備的大型化，而不是依靠增加設備數來實現。化學工業屬於過程工業，隨著技術的進步，化學工業規模不斷增大。例如，單套乙烯裝置生產能力從30萬噸/年 提高到45萬噸/年，又提高到60萬噸/年乃至100萬噸/年。又如甲醇，單套裝置的能力從10萬噸/年提高到40萬噸/年，又提高到100萬噸/年乃至200萬噸/年。總之，規模是在不斷擴大的。
長期以來，就化學工業來說，小試驗撐過為什麼不能迅速產業化，就技術而論，對以化學反應為特徵的項目來說，認識放大規律和利用化工放大技術以實現規模生產時關鍵，也是我國與發達國家的重要差距。（換個位置）
為了能真正地面對國際競爭，我們必須重視過程放大，建設大型化化工裝置。
化工過程有下面兩種類型，一是傳遞過程，包括傳動、傳熱和傳質過程，屬於沒有物質組成變化的物理過程；二十化學反應過程那個，屬於有組分變化的化學過程。這些過程是在設備中實現的，所以過程放大就是設備能力的放大。

過程放大一般經歷的階段
（1） 實驗室研究階段；
（2） 小量試制階段；
（3） 按預定工藝規模進行概念設計；
（4） 中試，著重解決概念設計中遇到的問題；
（5） 編制工藝軟體包；
（6） 按要求的規模進行工程設計；
（7） 工業裝置的建設和投產。
過程放大的方法
1.全流程逐級放大
一種最為傳統的方法是通過從小型試驗、稍大規模的試驗、中間試驗、擴大中間試驗，逐級地實現大型工業生產。這種通過多個試驗層次的逐級放大過程必然是耗時費資的。在過程工業發展的早期，經驗放大幾乎成了唯一的方法。過程開發技術發展到今天，純經驗放大顯然不大可取了，但對於一些過於復雜的、人們認識甚少的過程，有時還不得不求助於
經驗放大。
2.數學模擬法放大
建立數學模型(一組數學方程)對過程進行描述，並通過不同規模的實驗以確定模型的參數，然後通過計算機模擬過程大型化後的各種行為，以確定放大的准則。這種放大從理論上是合理的，然而事實表明，單純地用數學模擬法放大的成功例子不多，其原因是：
(1)由於實際過程通常極為復雜，而人們對它們
的認識往往還不夠系統和全面，因而為數學模型的
建立帶來困難；
(2)即使對復雜的實際過程已完全了解，數學模型的建立必須作出不少簡化假定，因而為了便於描述，很可能得到了過度簡化的模型；
(3)實驗測定的模型參數的可靠性往往受實驗手段的限制和實驗過程中噪音的干擾，因此模型參數存在或多或少的不確定性。
由於數學模擬法放大隻能適用於人們對過程的認識已相當透徹，參數的測定相當可靠的場合。隨著人們認識水平、測試手段和計算機應用水平的提高，數學模型與計算機相結合，建立全流程的數學模型進行放大，不乏有成功的例子，如低壓法甲醇就是一例。誠然，利用數學模型仍需做一些輔助實驗作為補充和驗證，但採用數學模擬放大是過程放大最省時省錢的有效方法。

過程放大應注意的問題
1. 必須保證設備放大後經濟上的合理性和各項指標的先進性及系統調優
設備放大以後還必須保證經濟上的合理性和各項指標的先進性。往往放大之後，有一些指標趨於合理，如能耗一般可以降低。但另一些指標，由於在大型化以後，如反應產物的收率往往有所降低，溫度等操作條件不易控制，這就是通常所說的「放大效應」。放大效應被認為是一種弊端。我們的一個重要任務就是盡可能使這些指標在過程放大後仍然保持一個較高水平。另一個現實是，一個實際過程，通常不能處在最優的操作狀態下。這是因為過程的復雜性和人們的認識能力限制所決定的，何況過程的一些參數會隨時間變化。
上述僅就單個設備而言，因為過程是由多套設備組成完整的流程，即是一個系統。從這個意義上講，過程放大應該是系統放大，系統中單個設備的放大並不等於系統放大，因此必須要系統優化。所以，完整的過程放大應包括設備放大與系統調優。
2. 中試規模的確定
為什麼要進行中試?需要驗證小試規律，但更重要的是解決大生產裝置可能遇到的問題，那麼大生產裝置可能會遇到什麼問題?對於一個新產品，尚未工業化是無法回答的，為了盡可能預知可能遇到的問題，就是先搞一個概念設計，概念設計的規模應是預想的工業裝置規模，在進行概念設計的過程中，可以套用現有的過程經驗和消化公開發表的文獻資料，但在假想的工業規模設計過程中，仍會碰到許多問題(如數據、材質、控制方法、反應終點控制、物料平衡等)，這些問題妨礙概念設計進一步深入進行，恰恰就是這些問題要在中試中解決。為了解決或搞清這些問題，可能要求中試必須達到一定的規模，這就是中試規模確定的依據和中試設計應達到解決這些問題的途徑。
3. 要把工程試驗數據的獲得作為中試的目標之一
許多開發項目不重視基礎數據的開發，將會影響工業裝置的運行，一個實際例子是某裝置建成後，反應釜中物料不進行反應，而反應條件、原材料均符合實驗室要求，影響工期達半年。經多次試驗比較才查明，攪拌器使用了銅軸瓦，銅離子會阻止反應進行，但這一點，在小試時並未作為相關數據提出，以致設計時沒有注意到這一點而影響生產。又如結晶的條件，影響晶粒大小的條件因素是什麼，如果能做好相關數據對放大是大有益處的。又如多元組分的氣液平衡數據，往往查不到，必須要對反應的全組分進行測定才能獲得。又如反應終點的測定和控制等等，這些均是小試不可能做的，而中試是必須要做的。

4. 材質試驗
材質的耐腐蝕試驗是中試的主要任務，關於這一點，相信大部分可在耐腐蝕手冊及供應商獲得足夠信息。除此之外，還應特別注意少量離子的存在，對腐蝕的作用，如金屬離子的影響、鹵素的影響、熱應力、腐蝕應力等，應測定或做掛片試驗，特別要注意「實際」介質，而不是純介質。如醋酸介質的腐蝕性在有關的手冊上也能查到，但醋酸中含有微量的鹵素，到底有多大的腐蝕性，沒有現成的資料，必須對實際介質進行研究。

5. 注意關鍵設備的選型
一一般的泵、風機、壓縮機的放大不應存在大的問題，精餾、分離的放大，目前也可解決。但反應器是中試要解決的重點，反應器採用何種型式為好，對傳熱、反應溫度控制、催化劑壽命、中毒、再生，通過中試要搞清，為放大設計提供依據。另外特殊的如乾燥型式，特別是漿料，應由試驗選定設備。又如過濾，看似簡單而實際不同物料的過濾機型式選擇，濾布選擇，也應由試驗確定，避免工程返工。

6．對原材料中間產品及成品的研究
一般實驗室階段只用試劑級產品作原料，中試盡可能採用工業級產品作原料，其少量雜質對產品質量有無作用，是什麼影響，採用什麼方法進行預處理，這些問題要在中試中搞清楚。有些可能要脫水，有些可能要預蒸餾。小試數量少，有些雜質不一定分離出，中試數量多了，盡可能作全分析，把中間體、成品、殘渣的組成、成分搞清楚，有利於做物料平衡及對全過程作通盤分析。

7．安全、生產、環保
應收集全部原料中間體及成品的MSDS，對其物料化學特性、毒性全面了解，並採取相應的防護及消防，安全措施。
對排出物、廢渣、廢液、廢水的成分及處理方式作認真研究，以指導工程設計進行。
8. 注意放大過程中，研究人員與工程設計人員的密切配合
因為研究人員主要是在機理上理論上研究較多，工程設計人員會更多考慮工藝布置系統放大等問題。發揮各自特長，有利於工作順利進行。

總結：
總之，化工過程的放大是新產品開發過程中的必由之路，是科研轉化為生產力的畢竟途徑。這個環節處理好了，就能加速實現新產品的工業化。過程放大過程中，不能停留在拿出產品，打通流程；也不僅追求設備和單元過程的優化，而是最終追求全系統的優化。
實驗室階段的小試是探索性的，著重研究機理、可行性、物性數據、查(測定)找出工藝路線。這是以研究人員為主，工程人員參加，在小試的基礎上，進行目標規模的概念設計，從中找出中試(放大)需要解決的問題，用於指導中試裝置的設計。概念設計可由研究人員完成，也可由工程人員完成，當然兩者結合共同進行更好。中試裝置規模和流程的確定，應能滿足概念設計的需要，期間必須做到工程人員和研究人員的密切配合。中試應該是全流程的，否則達不到要求。由於可以借鑒現成有效單元過程和進行計算機模擬，並不機械地要求全流程，避免低水平的重復，集中精力解決難題。在中試完成的基礎上完成軟體包的編制、基礎設計，然後進行工程設計。當然在上述每一階段均要做技術經濟分析，以判斷項目的前景，可行性。

⑤ 跪求 化工原理課程設計： 分離苯-甲苯混合液的篩板精餾塔 的 設計書的 緒論 和總結

化工原理課程設計我們上學才做了，，都交上去了，，你找本相關的設計書，一般都有設計步驟，，安那個步驟再算一遍就是了，，，我有相關的一些內容，，，要的話加我網路Hi：wencen12