精品氢氧化钠溶液蒸发浓缩的管道设计化工原理毕业论文.docx

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精品氢氧化钠溶液蒸发浓缩的管道设计化工原理毕业论文

化工原理课程设计

氢氧化钠溶液蒸发浓缩的管道设计

学院

：

化学与材料科学学院

专业

：

化学工程与工艺

班级

：

学号

：

姓名

：

指导老师

：

课程设计任务书

课程名称

化工原理课程设计

课程代码

设计时间

指导教师

专业

化学工程与工艺

班级

1.课程设计任务

1.1设计总任务

将10%的氢氧化钠溶液蒸发浓缩到50%，年产30万吨。

1.2我的具体任务

正常生产、停车检修及设备清洗时的管路设计；

泵的选型、阀门选型、确定管径及管材；

绘制带控制点的流程图并说明。

2.课程设计要求及成果要求

2.1课程设计要求

学生应在老师指导下独立完成，题目不可更换；

查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。

2.2对课程设计成果的要求

写出详细设计说明；

写出详细计算过程、经验值的取舍依据；

设计完成后提交课程设计说明书及相关设计图；

设计说明书应内容充实、写作规范、项目填写正确完整、书面整洁、版面编排、图表绘制符合要求。

2.3最后提交的课程设计成果

课程设计说明书纸质文件及电子文件；

课程设计相关设计图纸质文件及电子文件。

指导教师（签名）：

教研室主任（签名）：

目录

s，之后再经过核算求取ν。

则：

由于输送的是稀碱液，所以输送管路都用耐腐蚀的铸铁管，其主要参数如下：

表5-1所选管道参数

项目

参数

型号

公称直径mm

壁厚mm

内径mm

GBT14976

200

8

184

重新核算流速，即：

6.泵的选型

生产时需要将氢氧化钠溶液输送到距离液面高度为7m的第一效蒸发器入口，以储液槽的液面为1-1’面，出口管的内侧为3-3’面。

草图如下：

图6-1

在1-1’和3-3’截面之间运用伯努利方程：

式中：

Z1=0Z3=7mP1=P3=1atmν1=0ν3=1.78

因此方程简化为：

只要算出系统的总能量损失∑hf，就可以算出泵的压头。

6.1总能量损失∑hf的计算

表6-1阀门和弯头的个数及当量长度

90ͦ标准弯头

标准三通

全开闸阀

底阀

截止阀

个数

4

10

1

1

1

当量长度m

1.2

2.5

0.25

2.8

2.5

局部阻力系数ξ

0.75

3.5

0.17

8.5

6.4

总当量长度

总局部阻力系数

取管壁的相对粗糙度ε=0.20mm,则管壁的相对粗糙度为

雷诺数

查表得摩擦系数λ=0.041

设管长为50m

则：

每一个换热器间的能量损失是20KPa，则：

6.2泵的确定

由以上计算的到泵的理论压头：

泵的实际压头是理论压头的1.03到1.1倍，所以：

最终选择耐腐蚀泵F50-30

表6-2耐腐蚀泵F50-30的参数

项目

参数

项目

参数

泵的型号

50F-30

轴功率kw

3.5

流量Ls

50

电机功率kw

6.5

扬程m

30

效率%

44

转速rmin

6500

允许吸上真空度m

6

6.3泵的最大允许安装高度的确定

如泵的工作草图6-1所示，在面1-1’和2-2’之间列伯努利方程：

在20℃，10%的NaOH的饱和蒸汽压Hv=2200Pa=0.22m水柱，设当地大气压Ha=10m水柱。

有一个底阀和一个90ͦ的标准弯头，则：

设10%氢氧化钠溶液储液槽到泵吸入口之间的距离为10m，则：

则：

在实际生产中，安装高度比理论高度小0.5到1.0米，所以在我的设计中，泵的安装高度在液面上方2.4米。

7.阀门及管件的选择

阀门的选择要参考介质温度、工作压力和操作要求等各方面的因素，由此工艺流程设计要求，选择如下：

截止阀型号：

J45W-25Ti

闸阀型号：

Z40W-16Ti型钛合金楔式闸阀

三通阀型号：

1Cr18Ni9Ti

90ͦ标准弯头型号：

CrSMo

以上所选材质均耐碱性腐蚀。

8.流程说明

8.1生产流程及阀门控制

8.1.1正常生产流程

原料液储槽阀1阀2泵阀3阀4阀5一号换热器阀6阀7二号换热器阀8阀9三号换热器阀10阀11四号换热器阀12阀13蒸发器

8.1.2阀门控制

首先关闭所有阀门，然后打开三通阀4、5、6、7、8、9、10、11、12、13（直进直出），再打开截止阀35、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46，再打开三通32、29、26（直进侧出），再打开三通25、28、31、34（直进直出），再打开三通30、33、36（直进直出）和27（直进侧出），再打开闸阀51，最后打开底阀1和闸阀2，在打开泵之后开启截止阀3。

8.2壳程清洗流程及阀门控制

8.2.1同时清洗壳程

8.2.1.1同时清洗壳程的流程

壳程清洗液存储器阀21阀22阀23阀24阀25阀27阀49阀30阀48阀33阀47阀36阀50壳程清洗液废液槽

8.2.1.2同时清洗壳程的阀门控制

关闭所有阀门，然后打开闸阀21，再打开三通阀22、23、24（直进直出）和25（侧进左出），再打开闸阀47、48、49，三通，再打开三通阀30、33、36（直进侧出）和27（直进直出）最后打开闸阀50。

8.2.2单独清洗壳程

8.2.2.1只洗一号换热器壳程的流程

壳程清洗液存储器阀21阀22阀23阀24阀25阀27阀50壳程清洗液废液槽

8.2.2.2只洗一号换热器壳程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀4由直进直出改为直进侧出，打开三通阀14（直进侧出），将三通阀6关闭，之后打开闸阀21，三通阀22、23、24（直进直出）、25（侧进左出），关闭闸阀49，打开三通阀27（直进直出），打开闸阀50。

8.2.2.3只洗二号换热器壳程的流程

壳程清洗液存储器阀21阀22阀23阀24阀28阀30阀50壳程清洗液废液槽

8.2.2.4只洗二号换热器壳程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀7、8关闭，打开三通阀14（侧进右出），打开三通阀15（直进侧出），之后打开闸阀21，三通阀22、23（直进直出）、24（直进侧出）、28（侧进左出），关闭闸阀49、48，打开三通阀30（直进侧出）、闸阀50

8.2.2.5只洗三号换热器壳程的流程

壳程清洗液存储器阀21阀22阀23阀31阀33阀50壳程清洗液废液槽

8.2.2.6只洗三号换热器壳程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀9、10关闭，打开三通阀15（侧进右出），打开三通阀16（直进侧出），之后打开闸阀21，三通阀22（直进直出）、23（直进侧出）、打开三通阀31（侧进左出），关闭闸阀48、47，打开三通阀33（直进侧出）、闸阀50

8.2.2.7只洗四号换热器壳程的流程

壳程清洗液存储器阀21阀22阀34阀36阀50壳程清洗液废液槽

8.2.2.8只洗四号换热器壳程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀11、12关闭，打开三通阀16（侧进右出），打开三通阀13（侧进右出），之后打开闸阀21，三通阀22（直进侧出）、打开三通阀34（侧进左出），关闭闸阀47，打开三通阀36（直进侧出）、闸阀50

8.3管程清洗流程及阀门控制

8.3.1同时清洗管程

8.3.1.1同时清洗管程的流程

管程清洗液存储器阀17阀18阀19阀20阀5阀6阀7阀8阀9阀10阀11阀12阀52壳程清洗液废液槽

8.3.1.2同时清洗管程的阀门控制

关闭所有阀门，然后打开闸阀17，再打开三通阀18、19、20（直进直出）和25（侧进右出），再打开三通阀6、7、8、9、10、11、12（直进直出）和12（直进侧出）最后打开闸阀52。

8.3.2单独清洗管程

8.3.2.1只洗一号换热器管程的流程

管程清洗液存储器阀17阀18阀19阀20阀5阀6阀52管程清洗液废液槽

8.3.2.2只洗一号换热器管程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀4由直进直出改为直进侧出，打开三通阀14（直进侧出），之后打开闸阀17，三通阀18、19、20（直进直出）、5（侧进右出）、6（直进侧出），最后打开闸阀52。

8.3.2.3只洗二号换热器管程的流程

管程清洗液存储器阀17阀18阀19阀20阀7阀8阀52管程清洗液废液槽

8.3.2.4只洗二号换热器管程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀7、8关闭，打开三通阀14（侧进右出）、15（直进侧出），之后打开闸阀17，三通阀18、19（直进直出）、20（直进侧出）、7（侧进右出）、8（直进侧出），最后打开闸阀52。

8.3.2.5只洗三号换热器管程的流程

管程清洗液存储器阀17阀18阀19阀9阀10阀52管程清洗液废液槽

8.3.2.6只洗三号换热器管程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀9、10关闭，打开三通阀15（侧进右出）、16（直进侧出），之后打开闸阀17，三通阀18（直进直出）、19（直进侧出）、9（侧进右出）、10（直进侧出），最后打开闸阀52。

8.3.2.7只洗四号换热器管程的流程

管程清洗液存储器阀18阀11阀12阀52管程清洗液废液槽

8.3.2.8只洗四号换热器管程的阀门控制

在正常生产的基础上：

将三通阀11、12关闭，打开三通阀16（侧进右出）、13（侧进右出），之后打开闸阀17，三通阀18（直进侧出）、11（侧进右出）、12（直进侧出），最后打开闸阀52。

总结

化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性较强的教学环节，要求学生完成某一化工设备（如精馏塔，吸收塔，干燥器，换热器等）的工艺设计和设备装置配图的绘制，以培养学生对物理化学，化工热力学，化工原理等课程知识的综合运用能力。

通过课程设计，要求了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养分析和解决工程实际问题的能力。

通过课程设计，还应培养独立工作能力，树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。

我们小组主要负责设计整个流程的管路。

通过课程设计，使我掌握化工设计的基本程序与基本方法，结合设计课题培养查阅有关技术资料及物性参数的能力，通过查询技术资料，选用设计计算公式，收集数据，分析工艺参数与结构尺寸间的相互影响，增强分析问题，解决问题的能力，通过编写说明书，提高学生文中表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求，了解一般化工设备图基本要求，对学生进行绘图基本技能训练。

作为第一次进行课程设计，在这个过程中，出现了一系列的问题，开始感觉无从下手，对装置的设计不够完善。

但是在老师耐心的指导下，设计任务慢慢完善慢慢改进。

我觉得不仅巩固了化工原理及相关知识，而且增强个人对于了团队协作精神，同时也磨练了意志。

相信这次课程设计会让我们更加注意理论与实践的结合，成为一次对个人很有意义的经历。

总之，我们在这次课程设计中，学习到了非常重要的知识和技能，明白了光具有理论知识是远远不够的，必须联系实际情况从中培养了解决问题的能力，如何去解决实际问题，运用自己所学的知识去创造。

致谢

首先，我要感谢我的指导老师陈胜慧教授，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我生活、学习中的榜样，给了起到了指路明灯的作用；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。

其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进行。

谢谢!

参考资料

[1]贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社,2002年6月.

[2]刘光启,马连湘,刘杰.化学化工物性数据手册.化学工业出版社,2002年3月.

[3]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册.化学工业出版社.2009年8月.

[4]刘启光,马连湘,邢志有.化工物性算图手册.化学工业出版社.2002年1月.

[5]贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社.2002年8月.

附录

氢氧化钠溶液蒸发浓缩--流程图.dwg（文库里有）

化工原理课程设计成绩评定表

学院

化学与材料科学学院

专业

化学工程与工艺

学生姓名

黄文伟

学号

年级

2010级一班

设计题目

10%NaOH蒸发浓缩到50%，年产30万吨

评阅意见及

成绩评定

成绩：

等级：

导师签名：

年月日

审

定

意

见

专业负责人签名：

年月日