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1、新疆工程学院毕业设计（论文）2013 届 题 目CS2和CCl4精馏塔的工艺和机械设计专 业 化工设备与维修技术学生姓名 学 号 2010231700 小组成员 指导教师 蔡香丽、薛风 完成日期 2010.3.4 新疆工程学院教务处印制新 疆 工 程 学 院毕 业 论 文（设 计）任 务 书班级 设备10-6班 专业 化工设备与维修技术 姓名 周 剑 日期 2013.3.4 1、论文（设计）题目：CS2和CCl4精馏塔的工艺 和机械设计 2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。（3）主
2、题明确，思路清晰。（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。（5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。（6）所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。3、论文（设计）日期：任务下达日期 2013.3.4 完成日期 2013.4.10 4、指导教师签字： 新 疆 工 程 学 院毕 业 论 文（设 计）成 绩 评 定 报 告序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1学习态度努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。010分2能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新
3、知识的能力。015分综合能力论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。025分论文（设计）质量论证、分析逻辑清晰、正确合理，020分3工作量内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。绘图(表)符合要求。0 15分4撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范， 0 15分合计0100分评语：成 绩：评阅人（签名）： 日 期： 毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况自 述 情 况清 晰、完 整流 利简 练清 晰完 整完 整熟 悉内 容基 本完 整熟 悉内 容不 熟悉 内容提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议
4、成绩：答辩委员会综合成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日CS2和CCl4精馏塔的工艺和机械设计学号 2010231700 姓名 周剑(新疆工程学院, 乌鲁木齐 830091) 摘要：本次设计的目的是通过精馏操作来完成二硫化碳和四氯化碳混合溶液的分离，从而获得较高浓度的轻组分二硫化碳。精馏是利用混合液中各组分挥发度不同而达到分离要求的一种单元操作。本设计详细阐述了设计的各部分内容，计算贯穿在整个设计中。本设计包括蒸馏技术的概述、精馏塔工艺尺寸的计算、塔板校核、精馏塔结构的设计、筒体及各部件材料的选择、筒体各处开孔补强的设计、塔体机械强度的校核及精馏塔装配图的绘制等主要内容。关键字：精馏塔，塔板
5、校核，开孔补强，机械强度。目录1.概论11.1蒸馏技术背景、基本概念和分类11.1.1蒸馏技术背景11.1.3蒸馏技术分类11.2塔设备的作用和类型21.2.1塔设备的作用21.2.2塔设备的类型21.3蒸馏技术节能31.4现在蒸馏技术面临的机遇和挑战31.5本设计中的方案选择42.精馏塔设计任务书62.1设计题目：二硫化碳四氯化碳精馏塔设计62.2设计任务及操作条件62.3设计内容62.4设计基础数据73各部分结构尺寸的确定和设计计算83.1. 物料衡算83.2全塔物料衡算83.3塔板数的确定83.4塔工艺条件及物性数据计算113.4.1操作压强的计算Pm113.4.3精馏塔气相密度113.
6、4.4精馏塔液相密度123.5精馏塔气液负荷计算123.6精馏塔和塔板的主要工艺尺寸的计算133.6.1塔径的计算133.6.2塔高计算143.7溢流装置153.8塔板布置173.8.1.塔板的分块173.8.2.边缘区宽度确定开孔区面积计算173.8.3.筛孔数n与开孔率183.9筛板的流体力学验算183.9.1气体通过筛板压降相当的液柱高度183.9.2雾沫夹带量的验算203.9.3漏液的验算203.10塔板负荷性能图213.10.1雾沫夹带线213.10.2液泛线233.10.3液相负荷上限线243.10.4漏液线253.11精馏塔的工艺设计计算结果总表284.精馏塔各组件的设计294.
7、1精馏塔塔体材料的选择294.2封头的选型依据294.2.1封头材料的选择294.2.2封头的高294.2.3封头与塔身连接的法兰294.3精馏塔的塔板类型选择304.4塔盘类型选择304.5塔体人孔的设计304.6支座设计304.7除沫器的设计304.8塔体各接管设计314.8.1 进料管314.8.2釜残液出料管314.8.3 回流液管324.8.4塔顶上升蒸汽管325壳体、封头的强度校核及开孔补强设计335.1壳体的强度校核335.1.1壳体壁厚的计算335.2封头的强度校核345.2.1封头的壁厚345.2.2强度校核345.3开孔补强355.3.1 开孔补强设计方法355.3.2开孔
8、补强结构设计355.3.3接管处开孔补强的校核355.3.4人孔开孔补强的校核366塔体机械强度计算376.1 质量载荷的计算376.2塔的基本自震周期计算386.3地震载荷及地震弯矩计算386.3.1地震载荷的计算386.3.2地震弯矩的计算416.4风载荷及风弯矩计算416.4.1风载荷的计算416.4.2风弯矩的计算426.5塔体圆筒稳定校核436.6塔体圆筒压应力校核446.7水压试验时应力校核446.7.1试验压力引起的环向应力446.7.2试验压力引起的轴向应力446.7.3重力引起的轴向应力456.7.4重力引起的轴向应力456.7.5液压试验时最大组合压力的校核456.8裙座的
9、机械强度校核456.8.1裙座基底面的强度校核456.9基础环设计466.9.1基础环尺寸的确定466.9.2基础环厚度的计算476.10地脚螺栓的设计476.11. 裙座与塔壳对接焊缝验算486.11.1裙座与塔壳连接焊缝结构486.11.2裙座与塔体对接焊缝的验算48参考文献49致谢50化工系毕业设计论文1.概论1.1 蒸馏技术背景、基本概念和分类1.1.1蒸馏技术背景蒸馏技术已经被广泛应用了200多年，早期使用蒸发和冷凝装于酒精提纯，1813年由法国的Cellier-Blumental 建立了第一个连续蒸馏竖踏，填料的使用早在1820年就开始了，一位名叫Clement 的技术师将其最早应
10、用在酒精厂中，Perrier 于1822年在英格兰引进了早期的泡罩塔板，Coffer 于1830年发明了筛板塔。第一本介绍蒸馏技术的书由Ernest Sorel在1893年完成【6】。蒸馏作为一单元操作已经使用了很长时间，且目前工厂的首选分离方法。其使用的条件为：(1) 组分之间挥发度差别较大；（2） 进料中不存在高沸点组分；（3） 化合物热力学性质稳定；（4） 混合物腐蚀性较小。蒸馏是关键共性技术。在我国，蒸馏是目前应用最广占总能消耗最大的化工分离过程。由于我国蒸馏技术能耗高，大型节能技术正面临挑战。近年来，随着相关学科的渗透、蒸馏学科本身的发展及经济全球化的冲击，我国蒸馏技术正向新一代转变
11、，以迎接所面临的挑战。其特征为：（1） 蒸馏学科正由传统的依靠经验、半经验过渡到凭半理论以致理论；（2）蒸馏过程正由传统的单一分离过程过渡到耦合和复杂的优化分离过程，以提高分离效率和节能；（3） 由对环境造成严重污染向注重环保的一代转变；（4）由走加工的道路向技术集成创新性转变；（5） 通过我国自己的技术进步解决装置大型化、长周期运行，通过创新解决蒸馏技术问题，以降低成本、提高国际竞争力。1.1.2蒸馏技术基本概念蒸馏过程主要是利用混合物中各组挥发程度的不同而进行分离。易挥发组分在气相中的相对含量比液相中的高，难挥发组分在液相中的相对含量比气相中高，故借助于多次的部分气化部分冷凝，达到轻重组分
12、分离的目的。蒸馏作为一种分离方法适用面广，既可以用于液体混合物分离、气体混合物分离，也可用于固体混合物的分离，蒸馏可以直接获得所要产品。因此一般蒸馏过程比较简单，不像吸收、萃取、吸附等分离方法，需要外加介质（如溶剂），并需要进一步将所提取物质与介质分离。蒸馏的特点：直接获取几乎纯态的产品，而吸收、萃取等操作的产品为混合物：应用范围广，可分离液体混合物、气体混合物、固体混合物：能耗高，气化、冷凝需要消耗大量的能量，加压、减压将消耗额外的能量。1.1.3蒸馏技术分类按蒸馏方式分为：（1）平衡蒸馏或简单蒸馏 平衡蒸馏即为一般闪蒸过程，混合液体加热后，使部分液体气化，达到初步分离的目的，这种过程称为单
13、级平衡过程，多用于待分离混合物中各组分挥发较大而对分离要求不高的场合，是最简单的蒸馏;（2）精馏 又称分批蒸馏，用于待分离混合物中各组分挥发度相差不大且对分离要求较高的场所，应用最广泛；（3）特殊蒸馏 适合于待分离混合物中各组分得挥发度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸馏无法达到分离要求的场合，主要有萃取精馏、恒沸精馏、盐熔精馏、反应精馏及水蒸气精馏。按操作流程分为：（1）间歇蒸馏 又称批量蒸馏，用于批量生产某种产品，在一个操作流程过程中，他的操作参数不断改变，以达到取得所需馏分的目的，属于非稳态操作，主要适用于小规模及某些有特殊要求的场合；（2）连续蒸馏 属于稳态操作，是工业生产中最常见的蒸馏方式，在塔中某一板上连续进料，在塔顶（或塔釜）得到合格产品，适用于大规模生产的场合。 按操作压力分为：（1）加压蒸馏 适用于常压下为气态（如空
