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1、目录精馏塔设计任务书 摘要第一章 绪论 - 5 -1.1 设计流程 - 5 -1.2 设计思路 - 5 -第二章 精馏塔的工艺计算 - 6 -2.1 流程的确定 - 6 -2.2 塔的物料衡算 - 6 -2.2.2 平均分子质量 - 6 -2.2.3 物料衡算 - 6 -2.3 塔板数的确定 - 7 -2.3.1 理论板 N 的求法 - 7 -T2.3.2 实际板数的确定 - 8 -第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 - 11 -3.1 条件及物性数据计算 - 11 -3.1.1 操作压强的计算 P - 11 -m3.1.2 平均摩尔质量计算 - 11 -3.1.3 平均密度计算 - 11
2、-3.1.4液体平均表面张力b的计算-12-m3.2 精馏塔气液负荷计算 - 13 -3.3 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算- 13 -3.3.1 塔径的计算-14 -3. 3. 2溢流装置 -15 -3.3.3 塔板布置 -16 -3.3.4 筛孔数 n 与开孔率申 -17 -3.3.5 塔有效高度 -17 -3.4 筛板的流体力学验算 -18 -3.4.1气体通过筛板压降相当的液柱高度h - 18 -p3.4.2雾沫夹带量e的验算-19 -v3.4.3 漏液的验算- 20 -3.4.4 液泛的验算- 20 -3.5 塔板负荷性能图 - 21 -3.5.1 精馏段 - 21 -3.5.2 提馏
3、段 - 24 -第四章 热量衡算 - 28-4.1 热量衡算示意图 - 28 -4.2 加热介质的选择 - 28 -4.3 冷却剂的选择 - 28 -4.4 比热容及汽化潜热的计算 - 29 -4.5.热量衡算 - 29 -第五章 板式塔的结构与附属设备的计算 - 31 -5.1 塔高 - 31 -5.1.1 塔顶封头 - 31 -5.1.2 塔顶空间 - 31 -5.1.3 塔底空间 - 31 -5.1.4 人孔 - 31 -5.1.5 进料板处板间距 - 31 -5.1.6 裙座 - 31 -5.2 精馏塔的附属设备 - 32 -5.2.1 再沸器（蒸馏釜） - 32 -5.2.2 塔顶回
4、流冷凝器 - 32 -5.3 接头管设计 - 33 -5.4 泵的选取 - 34 -5.5 泵的安装高度 - 35 -第六章 计算结果汇总 - 37 -6.1 精馏塔的工艺设计计算结果总表 - 37 -6.2.主要符号说明 - 38 -结束语 - 40 -参考文献 - 41 -精馏塔设计任务书一 设计题目 二硫化碳四氯化碳分离板式精馏塔设计二 工艺条件生产能力：11 吨每小时（料液） 年工作日：自定 原料组成：34%的二硫化碳和 66%的四氯化碳（摩尔分率，下同） 产品组成：馏出液 96.5%的二硫化碳，釜液 4.5%的二硫化碳 操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58 C进料状况： q=0.9
5、5 加热方式：饱和蒸汽再沸器加热 回流比： 自选三 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 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。摘要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
6、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。化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液 体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。 精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关 系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。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 应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各 相分
7、挥发度的不同，使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。本次设计任务为设计一定处理量的分 离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。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初步掌 握化工设计的基础知识、设
8、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、塔板结构等图形。在设计过程中不 仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一 定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷 却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设 计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。第一章 绪论图 1 板式精馏塔
9、的工艺流程简图1.2 设计思路工艺流程：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
10、的各项参数。第二章 精馏塔的工艺计算表 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(C)密度密度g / cm 3二硫化碳CS76.139246.251.237四氯化碳2CCl153.8276.651.54442.1 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。2.2 塔的物料衡算2.2.1 塔底产品含二硫化碳的质量分率0.34 x 76.1392a = 0.203F 0.34 x 76.139
11、2 + (1 - 0.34) x 153.82= 0.932= 0.02280.965 x 76.1392a =D 0.965 x 76.1392 + (1 - 0.965) x 153.820.045 x 76.1392a =W 0.045 x 76.1392 + (1 - 0.045) x 153.822.2.2 平均分子质量M = 0.34 x 76.1392 + (1 0.34) x 153.82 = 127.41 kg ?kmolFM = 0.965 x 76.1392 + (1 0.965) x 153.82 = 78.86 kg ； km ol 、DM = 0.045 x 76.
12、1392 + (1 0.045) x 153.82 = 150.32 kg km olW2.2.3 物料衡算每小时处理摩尔量 F =1100011000=86.34 km ol / h127.41总物料衡算+ =易挥发组分物料衡算0.965 D + 0.045 W = 0.34 F联立以上三式可得：D = 27.69 km ol / hW = 58.65 kmol / hF = 86.34 km ol / h2.3 塔板数的确定2.3.1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作出y-x图，如图2所示表 2 常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据液相中二
13、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y000.39080.63400.02960.08230.53180.74700.06150.15550.66300.82900.11060.26600.75740.87900.14350.33250.86040.93200.25800.49501.01.02) q 线方程q10.951y = x 一x =x 一x 0.34q - 1 q - 1 F 0.95 - 10.95 - 1=19 x + 6.8图 2 二硫化碳、四氯化碳的 y-x 图及图解理论板（3）最小回流比R及操作回流比R依公式Rmin
14、x - yDqy -xqqmin0.965 - 0.53=2.1750.53 - 0.33取操作回流比 R = 1.6 R = 1.6 x 2.175 = 3.48min精馏段操作线方程y =3.48x +3.48 + 10.965=0.777 x + 0.2153.48 + 1按常规M,T,在图（1）上作图解得:N = 10层（包括塔釜），其中精馏段为6层，提馏段为3层.T2.3.2 实际板数的确定（ 1 ）温度的确定利用插值法求塔顶和塔釜温度 已知进料温度t =58 rF45&T百、曰 i=t3r48.5 46.3 t 46.3塔贝温度：=f二t = 46.85 C86.04 10096.5 100D塔釜温度 74.9 73.1 t 73.1塔釜温度：=wn t = 74.03 C2.69 6.154.5 6.15 W精馏段平均温度：；=y = 46.85 + 58 = 52.43 C1 2 2提留段平均温度：厂= 74.03 + 58 = 66.02 C2 2 2（2）相对挥发度
