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1、個人收集整理 勿做商業(yè)用途前言化工生產中所處理的原料，中間產物，粗產品幾乎都是由若干組分組成的混合物,而且其中大部分都是均相物質。生產中為了滿足儲存,運輸，加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質. 精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工,煉油,石油化工等工業(yè)得到廣泛應用.精餾過程在能量計的驅動下,使氣,液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各相分揮發(fā)度的不同,使揮發(fā)組分由液相向氣相轉移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉移。實現原料混合物中各組成分離該過程是同時進行傳質傳熱的過程.本次設計任務為設計一定處理量的分離四氯化碳和二硫化碳混合物精餾塔。板式精餾塔也是很

2、早出現的一種板式塔，20世紀50年代起對板式精餾塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設計方法。與泡罩塔相比，板式精餾塔具有下列優(yōu)點:生產能力（20-40%）塔板效率（10-50)而且結構簡單，塔盤造價減少40%左右,安裝，維修都較容易.化工原理課程設計是培養(yǎng)學生化工設計能力的重要教學環(huán)節(jié)，通過課程設計使我們初步掌握化工設計的基礎知識、設計原則及方法;學會各種手冊的使用方法及物理性質、化學性質的查找方法和技巧;掌握各種結果的校核，能畫出工藝流程、塔板結構等圖形.在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產上的安全性、經濟合理性。在設計過程中應考慮到設計的業(yè)精

3、餾塔具有較大的生產能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經濟合理，冷卻水進出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對操作費用和設備費用均有影響，因此設計是否合理的利用熱能R等直接關系到生產過程的經濟問題.本課程設計的主要內容是過程的物料衡算，工藝計算，結構設計和校核?！揪s塔設計任務書】一 設計題目 精餾塔及其主要附屬設備設計二 工藝條件生產能力：10噸每小時（料液)年工作日：自定原料組成:34%的二硫化碳和66%的四氯化碳(摩爾分率,下同）產品組成：餾出液 97的二硫化碳，釜液5的二硫化碳操作壓力：塔頂壓強為常壓進料溫度:58進料

4、狀況：自定加熱方式：直接蒸汽加熱回流比： 自選三 設計內容1 確定精餾裝置流程；2 工藝參數的確定基礎數據的查取及估算,工藝過程的物料衡算及熱量衡算,理論塔板數,塔板效率，實際塔板數等。3 主要設備的工藝尺寸計算板間距,塔徑,塔高,溢流裝置,塔盤布置等。4 流體力學計算流體力學驗算,操作負荷性能圖及操作彈性。5 主要附屬設備設計計算及選型四 設計結果總匯將精餾塔的工藝設計計算的結果列在精餾塔的工藝設計計算結果總表中.五 參考文獻 列出在本次設計過程中所用到的文獻名稱、作者、出版社、出版日期。流程的設計及說明圖1 板式精餾塔的工藝流程簡圖工藝流程：如圖1所示。原料液由高位槽經過預熱器預熱后進入精

5、餾塔內。操作時連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產品（釜殘液）再沸器中原料液部分汽化，產生上升蒸汽，依次通過各層塔板.塔頂蒸汽進入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進入貯槽再經過冷卻器冷卻.并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體,其余部分經過冷凝器后被送出作為塔頂產品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進行,流程中還要考慮設置原料槽。產品槽和相應的泵,有時還要設置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時發(fā)現問題和采取相應的措施，常在流程中的適當位置設置必要的儀表。比如流量計、溫度計和壓力表等，以測量物流的各項參數.【已知參數】:主要基礎數據:表1 二硫化碳和四氯化碳的物理性質項目分子式分子量沸點(）密度

6、二硫化碳7646.51。2601。595四氯化碳15476.8表2 液體的表面加力 （單位:mN/m)溫度46。55876。5二硫化碳28.526.824.5四氯化碳23。622。220.2表3 常壓下的二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數據液相中二硫化碳摩爾分率x氣相中二硫化碳摩爾分率y液相中二硫化碳摩爾分率x氣相中二硫化碳摩爾分率y00。02960。06150.11060.14350。258000.08230。15550.26600。33250.49500.39080。53180.66300.75740。86041。00.63400。74700.82900。87900。93201.0【設計計算】

7、一、精餾流程的確定 二硫化碳和四氯化碳的混合液體經過預熱到一定的溫度時送入到精餾塔，塔頂上升蒸氣采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作為回流，其余的為塔頂產品經冷卻后送到貯中，塔釜采用間接蒸氣再沸器供熱,塔底產品經冷卻后送入貯槽。流程圖如圖1所示。二、塔的物料衡算(一)、料液及塔頂塔底產品含二硫化碳的質量分率（二）、平均分子量（三）、物料衡算每小時處理摩爾量總物料衡算易揮發(fā)組分物料衡算聯立以上三式可得:三、塔板數的確定（一）理論板NT的求法用圖解法求理論板（1） 根據二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數據作出yx圖，如圖2所示（2） 進料熱狀況參數 q （3） q線方程圖2 二硫化碳、四氯化碳的yx圖及圖

8、解理論板（4） 最小回流比及操作回流比R依公式取操作回流比精餾段操作線方程按常規(guī)M,T，在圖（1）上作圖解得：（不包括塔釜），其中精餾段為5層，提餾段為3.5層。圖2 二硫化碳、四氯化碳的y-x圖及圖解理論板（二) 全塔效率塔內的平均溫度為，該溫度下的平均粘度故:（三) 實際板數N精餾段:提餾段:四：塔工藝條件及物性數據計算(一) 操作壓強的計算Pm塔頂壓強PD=4+101。3=105。3kPa取每層塔板壓降P=1。0kPa 則：進料板壓強：PF=105。3+101.0=113。7kPa塔釜壓強:Pw=105.3+90.7=121。3kPa精餾段平均操作壓強：Pm=109.5 kPa 提餾段平

9、均操作壓強：Pm = =116.8kPa.(二） 操作溫度的計算 近似取塔頂溫度為46.5,進料溫度為58,塔釜溫度為76 精餾段平均溫度 提餾段平均溫度 （三) 平均摩爾質量計算塔頂摩爾質量的計算：由xD=y1=0。97查平衡曲線，得x1=0.927 ;進料摩爾質量的計算:由平衡曲線查的： yF=0。582 xF=0。388； ； ；塔釜摩爾質量的計算：由平衡曲線查的：xW=0.05 =0。127 精餾段平均摩爾質量：；提餾段平均摩爾質量：；（四） 平均密度計算:m 1、液相密度:塔頂部分 依下式： （為質量分率）；其中=0.941，=0.059； 即：； 進料板處：由加料板液相組成：由xF

10、=0.34 得=0。203； ; 塔釜處液相組成：由xW=0。05 得=0.0253； ； 故 精餾段平均液相密度：; 提餾段的平均液相密度： ；2、氣相密度: 精餾段的平均氣相密度 提餾段的平均氣相密度 （五）液體平均表面張力 的計算 液相平均表面張力依下式計算,及 塔頂液相平均表面張力的計算 由=45.5查手冊得: ； ； ； 進料液相平均表面張力的計算 由=58查手冊得： ； ； ； 塔釜液相平均表面張力的計算 由=97。33查手冊得: ； ; 則： 精餾段液相平均表面張力為: 提餾段液相平均表面張力為: （六）液體平均粘度的計算 液相平均粘度依下式計算，即； 塔頂液相平均粘度的計算，由

11、由=46.5查手冊得： ; ； ； 進料板液相平均粘度的計算:由=58手冊得： ； ； ； 塔釜液相平均粘度的計算： 由=76.8查手冊得： ; ; ;五、精餾塔氣液負荷計算 精餾段：V=（R+1) = L=RD= Lh=36000.0023=8。28 提餾段：； ； ； ； ；六、塔和塔板的主要工藝尺寸的計算（一）塔徑D 參考下表 初選板間距HT=0。40m，取板上液層高度HL=0.07m 故： 精餾段：HT-hL=0.40-0。07=0.3 查圖表=0.078;依公式; 取安全系數為0.7，則: u=0。7=0.72.14=1。047m/s 故：; 按標準，塔徑圓整為1.m,則空塔氣速為

12、塔的橫截面積 提餾段： ；查圖=0.068；依公式：； 取安全系數為0.70，；為了使得整體的美觀及加工工藝的簡單易化，在提餾段與精餾段的塔徑相差不大的情況下選擇相同的尺寸；故：D取1。m塔的橫截面積:空塔氣速為板間距取0.4m合適 （二）溢流裝置 采用單溢流、弓形降液管、平形受液盤及平形溢流堰,不設進流堰.各計算如下：精餾段： 1、溢流堰長 為0。7D,即：； 2、出口堰高 hw hw=hLhow 由lw/D=0。91/1.=0。7， 查手冊知：E為1。03 依下式得堰上液高度:故：3、 降液管寬度與降液管面積有=0.7查手冊得故：=0.14D=0.14 1.3=0。182m 4、降液管底隙高度取液體通過降液管底隙的流速=0。1m/s 依式計算降液管底隙高度， 即: 提餾段:1、 溢流堰長為0。7，即:；2、 出口堰高 ；由 ，查手冊知E為1。04依下式得堰上液高度：。3、 降液管寬度與降液管面積有=0。7查手冊得故：=0。14D=0。14 1.=0。182m 降液管底隙高度 取液體通過降液管底隙的流速=0.008m/s 依式計算降液管底隙高度 ：即 （三）塔板布置 1、取邊緣區(qū)寬度=0。035m ,安定