《处理量为250ta的二硫化碳和四氯化碳精馏塔工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《处理量为250ta的二硫化碳和四氯化碳精馏塔工艺设计（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工原理课程设计- 1 -课程设计报告处理量为处理量为 250T/a250T/a 的二硫化碳和四氯化碳精馏塔工艺设计的二硫化碳和四氯化碳精馏塔工艺设计专专 业：业： 化学工程与工艺化学工程与工艺 单单 位位 河南科技学院河南科技学院 班班 级：级： 化工化工 103 班班 姓姓 名：名： 高珍琪高珍琪 指导教师：指导教师： 乔梅英乔梅英 日日 期期 2012 年年 12 月月 15 日日 化工原理课程设计- 2 -【精馏塔设计任务书】一 设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二 工艺条件生产能力：7.5 万吨每年（料液）年工作日：7200 小时原料组成：34%的二硫化碳和 66%的四氯化碳（摩尔分
2、率，下同）产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液 5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点进料；加热方式：直接蒸汽加热回流比： 1.8工作时间：每年工作 300 天，每天工作 24 小时三 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流体力学计算化工原理课程设计- 3 -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四 设计结果总汇将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结
3、果总表中。五 参考文献列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。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。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。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化工原理课程设计- 4 -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
4、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。【已知参数】:主要基础数据:表 1 二硫化碳和四氯化碳的物理性质项目分子式分子量沸点()密度3/g cm二硫化碳2CS7646.5四氯化碳4CCl15476.81.260 1.595表 2 液体的表面加力 (单位:mN/m)温度46.55876.5二硫化碳28.526.824.5四氯化碳23.622.220.2表 3 常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据液相中二硫化碳摩尔分率 x气相中二硫化碳摩尔分率 y液相中二硫化碳摩尔分率 x气相中二硫化碳摩尔分率 y00.
5、02960.06150.11060.14350.258000.08230.15550.26600.33250.49500.39080.53180.66300.75740.86041.00.63400.74700.82900.87900.93201.0化工原理课程设计- 5 -【设计计算】一、精馏流程的确定二硫化碳和四氯化碳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若冰霜凝后，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。二、塔的物料衡算(一)、料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分率0.3
6、2Fx 0.96Dx0.024Wx（二） 、平均分子量0.32 76(1 0.32) 154129.040.96 76(1 0.96) 15479.120.024 76(1 0.024) 154152.128FDWMMM（三） 、物料衡算每小时处理摩尔量750000007500000080.72/129.04*7200FFkmol hM总物料衡算DWF易挥发组分物料衡算0.960.0240.32DWF联立以上三式可得：25.53/55.19/80.72/Dkmol hWkmol hFkmol h三、塔板数的确定（一）理论板 NT的求法用图解法求理论板（1） 根据二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据
7、作出 y-x 图,如图 2 所示（2） 进料热状况参数 q =1化工原理课程设计- 6 -（3） q 线方程0.32Fx 图 2 二硫化碳、四氯化碳的 y-x 图及图解理论板（4） 最小回流比及操作回流比 RminR依公式min0.960.56451.620.56450.32DqqqxyRyx取操作回流比min1.81.8 1.622.926RR精馏段操作线方程 3.240.960.760.23114.244.24DXRyxxxRR按常规 M,T，在图(1)上作图解得：（不包括塔釜） ，其中精馏段为 7(11)TN 层层，提馏段为 4 层.(二) 全塔效率TE0.170.616lgTmE塔内的
8、平均温度为 60,该温度下的平均粘度m0.340.660.33 0.30.66 0.681.428mAB故:0.170.616lg1.4280.43TE (三) 实际板数 N精馏段:7/16.3(TNE精层取17层)提馏段:4/9.3TNE提层(取10层)四：塔工艺条件及物性数据计算(一) 操作压强的计算 Pm塔顶压强 PD=101.3 取每层塔板压降P=0.7kPa 则：进料板压强：PF=101.3+17 0.7=113.2kPa塔釜压强：Pw=101.3+10 0.7=108.3kPa化工原理课程设计- 7 -精馏段平均操作压强：Pm=109.5 kPa 113.2 108.3110.75
9、2提馏段平均操作压强：Pm = =116.8kPa.101.3 113.2107.252(二) 操作温度的计算近似取塔顶温度为 47.5,进料温度为 58,塔釜温度为 76精馏段平均温度 ()47.55852.522VDF mttt 精=提馏段平均温度 ()58766722WF mttt 提(三) 平均摩尔质量计算塔顶摩尔质量的计算：由 xD=y1=0.96 查平衡曲线,得 x1=0.927 VDm0.96 76(1 0.96) 15479.12/Mkg kmol；LDm0.927 76(1 0.927) 15475.07/Mkg kmol进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查的： yF=0.582
10、 xF=0.32；VFm0.582 76(1 0.582) 15498.98/Mkg kmol；LFm0.32 76(1 0.32) 154129.04/Mkg kmol塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查的：xW=0.024 =0.0796 1xVWm0.024 764(1 0.024) 154152.128/Mkg kmolLWm0.0796 76(1 0.0796) 154147.79/Mkg kmol精馏段平均摩尔质量：；Vm()(79.1298.98) 289.05/Mkg kmol精；Lm(75.07129.04) 2102.06/Mkg kmol精)提馏段平均摩尔质量：； Vm()(
11、98.98 152.128) 2125.55/Mkg kmol提； Lm()(147.79 129.04) 2138.42/Mkg kmol提（四) 平均密度计算：m1、液相密度：Lm化工原理课程设计- 8 -塔顶部分 依下式：（为质量分率） ；其中=0.941,=0.059；1AB Lm LALBAB即：；30.9410.05911275.2/12601295LmLmkg m进料板处：由加料板液相组成：由 xF=0.32 得=0.203；AF；30.2031 0.20311513.3/12601595LFmLFmkg m塔釜处液相组成：由 xW=0.024 得=0.0253；AW；30.02
12、531 0.025311636.3/12601595LWmLWmkg m故 精馏段平均液相密度：；3 L ()(753.4867.9) 2810.7/mkg m精提馏段的平均液相密度：；3 L ()(1636.3 1513.3) 21574.8/mkg m提2、气相密度：Vm 精馏段的平均气相密度Vm()3 Vm()p109.5 91.973.78/8.314 (52.2523.1)mMkg mRT精 精 提馏段的平均气相密度Vm()3 Vm()p116.8 125.555.18/8.314 (67.25273.1)mMkg mRT 提 提（五）液体平均表面张力 的计算m液相平均表面张力依下式
13、计算，及Lm 1nii ix塔顶液相平均表面张力的计算 由=47.5查手册得：Dt； ；A28.5/mN m23.6/BmN m；LDm0.96 28.50.04 23.628.304/mN m 进料液相平均表面张力的计算 由=58查手册得：Ft化工原理课程设计- 9 -； ；A26.5/mN m22.6/BmN m；LDm0.32 26.5(1 0.32) 22.623.56/mN m 塔釜液相平均表面张力的计算 由=76.33查手册得：Wt； A24.6/mN m20.8/BmN m； 则：LWm0.024 24.5(1 0.024) 20.220.303/mN m精馏段液相平均表面张力为
14、：m()/mN m精(20. 17+51. 24) 2=35. 71提馏段液相平均表面张力为：m()(23.5620.69) 222.13/mN m提（六）液体平均粘度的计算Lm液相平均粘度依下式计算，即；Lmiix塔顶液相平均粘度的计算，由由=47查手册得：Dt； ；0.35AmPa sg0.72BmPa sg；0.96 0.330.04 0.710.365LDmmPa sg进料板液相平均粘度的计算：由=58手册得：Ft； ；0.30AmPa sg0.64BmPa sg；0.32 0.280.68 0.640.51LFmmPa sg塔釜液相平均粘度的计算： 由=76查手册得：Wt； ；0.2
15、5AmPa sg0.51BmPa sg；0.04 0.250.96 0.510.499LWmmPa sg五、精馏塔气液负荷计算精馏段：V=(R+1) = D(2.92 1) 23.8293.37/kmol h()3Vm()93.37 89.050.61m /36003600 3.78Vm sVMVs精精L=RD= 2.92 23.8269.56/kmol h()3Lm()77.18 102.060.0027m /36003600 810.7Lm sLMLs精精化工原理课程设计- 10 -Lh=3600 0.0027=9.72 3m /h提馏段：；100.99VVkmol；() ()3Vm()93.37 125
