赵莉课程设计(2)概要

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1、课程设计说明书设计题目 筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计 系（院） 化 学 化 工 学 院 专 业 化 学 工 程 与 工 艺 年 级 2012级 姓 名 学 号 指导教师 职称 2015年9月化工课程设计任务书一 设计题目 筛板式连续精馏塔及其附属设备设计二 工艺条件 工作能力：60000吨/年年工作日：每年按330天生产日计算原料组成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳操作压力：塔顶压力为常压进料温度：泡点进料状况: 泡点加热方式：间接蒸汽加热（5kgf/cm2）回 流 比：自选三设计内容1确定精馏装置流程2工艺

2、参数的确定基础数据查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。3精馏塔设备设计计算如：板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5主要附属设备设计计算及选型（泵、冷凝器或再沸器设备计算和选型）6手绘绘制精馏塔设备结构图和带控制点的工艺流程图7撰写说明书目 录摘 要1前 言2一.绪论3二 精馏塔的设计计算32.1设计对象32.2 工艺条件32.3设计内容32.4 参考数据42.4.1 二硫化碳和四氯化碳的平衡数据42.4.2二硫化碳和四氯化碳的物性42.4.3二硫化碳和四氯化碳的表面张力42.5 流程的设计及

3、说明5三 全塔物料衡算53.1精馏流程的确定53.2平均分子量5 3.3物料衡算6四 塔板数的确定64.1相对挥发度的计算64.2确定操作的回流比R74.3精馏段和提馏段操作线方程74.4逐板法确定理论塔板数84.5 全塔效率的计算8五 塔工艺条件及物性数据计算95.1 操作压强的计算95.2 操作温度的计算95.3 平均摩尔质量计算105.4 平均密度计算：105.5液体平均表面张力 的计算11 5.6液相平均粘度计算12六 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算136.1 塔径的计算136.2溢流装置146.3降液管宽度与降液管面积156.4降液管底隙高度166.5塔板布置166.6开孔数和开孔率1

4、6七 塔板流动性能的校核177.1气相通过塔板的压强降及的校核177.2雾沫夹带量eV校核197.3降液管液泛校核197.4液体在降液管中停留时间校核20八. 精馏塔板上的负荷性能图208.1雾沫夹带线208.2液泛线（气相负荷上限线）228.3漏液线（气相负荷下限线）238.4液相负荷上限线238.5液相负荷下限线24九 热量衡算259.1热量衡算示意图259.2介质的选择259.3 热量衡算26十.管径的设计2710.1塔顶上升蒸汽出口管的直径DV2710.2回流管直径2810.3进料管的直径2810.4塔底出料管直径28 10.5塔底上升蒸汽出口管的直径28十一.塔附属设备的计算2811

5、.1筒体厚度2811.2封头29 11.3除沫器2911.4裙座2911.5人孔3011.6塔总体高度的设计3011.7全凝器3011.8加热器3111.9泵的选型3111.10贮罐的计算32十二.精馏塔设计计算结果汇总一览表32十三.对本设计的评述33十四.参考文献34十五.主要符号说明34 11.2封头3111.3除沫器3111.4裙座3211.5人孔3211.6塔总体高度的设计3211.7全凝器3211.8加热器3311.9泵的选型3311.10贮罐的计算34十二.精馏塔设计计算结果汇总一览表34十三.对本设计的评述35十四.参考文献36十五.主要符号说明36摘 要本次化工原理课程设计，

6、设计了二硫化碳四氯化碳分离设备连续筛板式精馏塔。进料摩尔分数为0.32，使塔顶产品二硫化碳的摩尔含量达到0.96，塔底釜液摩尔分数为0.024。综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了筛板式塔板对苯氯苯溶液进行分离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为10块，其中精馏段塔板数为5块，提馏段塔板数为5块。根据经验是算得全塔效率为0.471，塔顶使用全凝器，泡点进料。精馏段实际板数为11块，提馏段实际板数为11块，实际加料板位置在第6块板。由精馏段的工艺计算得到塔径1.1m，塔总高8.65m。通过流体力学验算表明此塔的工艺尺寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精馏塔有较好的操作性能，精馏段操作弹性

7、为2.58。关键词：二硫化碳四氯化碳、精馏段、提馏段、精馏塔、筛板塔前 言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存、运输、加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛的应用。精馏过程在能量计的驱使下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务一定处理量的分离四氯化碳和二硫

8、化碳混合物筛板塔。板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20%-40%）塔板效率（10%-50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都比较容易。化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们能够初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程图、塔板结构图等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的

9、安全性、经济合理性。设计是一项政策很强的工作，它涉及经济、技术、环保等诸多方面，而且还涉及多专业多学科的交叉、综合和相互协调，是集体性的劳动。在设计过程中应该考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺的需求，除此之外还要有一定的潜力。比如说，结省能源，综合利用余热等等。经济合理，冷却水进出温度的高低一方面影响到了冷却水的用量，另一方面还影响到传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，所以设计是否合理可以用热能R等直接关系到生产过程经济问题的量来衡量。本课程设计的主要内容是过程的热量衡算，工艺计算，结构设计和校核。通过板式塔的设计，我们能够初步熟悉课程设计的步骤，方法，原理以及注意事项。

10、这是沃恩了解课程设计的一个机会，我们应该充分利用这样的机会去认真的对待每一个任务，这将成为我们今后工作中的一块坚实的基石。一.绪论本设计任务为分离二硫化碳和四氯化碳苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。二 精馏塔的设计计算2.1设计对象 精馏塔及其主要附属设备设计2.2 工艺条件生产能力:60000吨/年年工

11、作日:330天原料组成:32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩尔分数，下同）产品组成:馏出液为96%的二硫化碳,釜液为2.4%的二硫化碳操作压力:塔顶压强为常压进料状况:泡点进料温度:泡点加热方式:间接蒸汽加热（5kgf/cm2）回流比:自选2.3设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。3 主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4 流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5 主要附属设备设计计算2.4 参考数据2.4.1 二硫化碳和四氯化碳的平衡数据液相中二硫化

12、碳的摩尔分率X气相中二硫化碳的摩尔分率Y液相中二硫化碳的摩尔分率X液相中二硫化碳的摩尔分率Y000.39080.63400.02960.08230.53180.74700.06160.15550.06300.82900.11060.26600.75740.87900.14360.33250.86040.93200.25800.49501.01.02.4.2二硫化碳和四氯化碳的物性项目分子式分子量M沸点密度g/c二硫化碳cS27646.5四氯化碳Ccl415476.82.4.3二硫化碳和四氯化碳的表面张力温度46.561.576.8二硫化碳28.526.124.5四氯化碳23.621.420.2

13、2.5 流程的设计及说明 图1 板式精馏塔的工艺流程简图工艺流程：如图1所示。原塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。三 全塔物料衡算3.1精馏流程的确定苯和甲苯的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。流程图如图1所示。3.2 塔的物料衡算二硫化碳摩尔质量=76kg/kmol 四氯化碳摩尔质量=154 kg/kmol3.2平均分子量M=0.3276+（1-0.32）154=129.04 kg/kmolM= 0.9