板式精馏塔设计-二硫化碳-四氯化碳.pdf

化工原理课程设计
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浄或几乎纯态的物
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
留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
完普的设计方法。与泡單塔相比,板式精馏塔具有下列优点:生产能力(2
0%--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
精馏塔设计任务书】
设计题目
精馏塔及其主要附属设备设计
二工艺条件
化工原理课程设计
生产能力:10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:58℃C
进料状况:自定
加热方式:直接蒸汽加热
回流比:自选
三设计内容
确定精馏裝置流程
2工艺参数的确定
基础数据的査取及估算,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。
主要设备的工艺尺寸计算
板间距,塔径,塔高,溢流裝置,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
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
化工原理课程设计
流程的设计及说明
冷礙器
塔顶产品
(或冷凝为馏出液)
令凝水
回流罐
进料降演管
加热水蒸汽
Lm-1
再沸器
令礙水
塔底产品
L
或残液
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。
〔已知参数】
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主要基础数据
表1二硫化碳和四氯化碳的物理性质
顶目
分子式
分子量
沸点(C)
密度
硫化碳
46.5
四氯化碳
ccl
154
76.8
1.595
表2液体的表面加力o(单位:mN/m)
温度℃
46.5
76.5
二硫化碳
28.5
26.8
四氯化碳
23.6
22.2
20.2
表3常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据
液相中二硫化碳气相中二硫化碳液相中二硫化碳气相中二硫化碳
摩尔分率x
摩尔分率y
摩尔分率x
摩尔分率
0.3908
0.6340
0.0296
0.0823
5318
0.7470
0.061
0.1555
0.6630
0.8290
0.1106
0.2660
0.7574
0.
8790
0.1435
0.3325
0.8604
0.9320
0.2580
0.4950
1.0
1.0
【设计计算】
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
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