《化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書--板式精餾塔設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書--板式精餾塔設(shè)計(jì).doc（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途前言化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)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(zhì).生產(chǎn)中為了滿足儲(chǔ)存，運(yùn)輸，加工和使用的需求，時(shí)常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。 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(yīng)用。精餾過(guò)程在能量計(jì)的驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移.實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組成分離該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)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(xiàn)的一種板式塔,20世紀(jì)50年代起對(duì)板式精餾塔進(jìn)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(shè)計(jì)方法。與泡罩塔相比，板式精餾塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力（2040%）塔板效率(1050%）而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤造價(jià)減少40左右,安裝，維修都較容易?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法;學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形.在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性.在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的業(yè)精餾塔

3、具有較大的生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)合理,冷卻水進(jìn)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(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響,因此設(shè)計(jì)是否合理的利用熱能R等直接關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題.本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過(guò)程的物料衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核?！揪s塔設(shè)計(jì)任務(wù)書】一 設(shè)計(jì)題目 精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì)二 工藝條件生產(chǎn)能力：10噸每小時(shí)（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(chǎn)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(qiáng)為常壓進(jìn)料溫度：58進(jìn)料狀

4、況：自定加熱方式：直接蒸汽加熱回流比： 自選三 設(shè)計(jì)內(nèi)容1 確定精餾裝置流程;2 工藝參數(shù)的確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查取及估算，工藝過(guò)程的物料衡算及熱量衡算，理論塔板數(shù),塔板效率，實(shí)際塔板數(shù)等。3 主要設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算板間距,塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。4 流體力學(xué)計(jì)算流體力學(xué)驗(yàn)算，操作負(fù)荷性能圖及操作彈性。5 主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及選型四 設(shè)計(jì)結(jié)果總匯將精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果列在精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表中。五 參考文獻(xiàn) 列出在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中所用到的文獻(xiàn)名稱、作者、出版社、出版日期.流程的設(shè)計(jì)及說(shuō)明圖1 板式精餾塔的工藝流程簡(jiǎn)圖工藝流程：如圖1所示。原料液由高位槽經(jīng)過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾

5、塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制a(chǎn)生上升蒸汽,依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過(guò)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(jīng)過(guò)冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行,流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表.比如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表等，以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù).【已知參數(shù)】：主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：表1 二硫化碳和四氯化碳的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量沸點(diǎn)(）密度二

6、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(shù)據(jù)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(shè)計(jì)計(jì)算】一

7、、精餾流程的確定 二硫化碳和四氯化碳的混合液體經(jīng)過(guò)預(yù)熱到一定的溫度時(shí)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(chǎn)品經(jīng)冷卻后送到貯中，塔釜采用間接蒸氣再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)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(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分率（二)、平均分子量（三)、物料衡算每小時(shí)處理摩爾量總物料衡算易揮發(fā)組分物料衡算聯(lián)立以上三式可得：三、塔板數(shù)的確定（一）理論板NT的求法用圖解法求理論板（1） 根據(jù)二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)作出yx圖,如圖2所示（2） 進(jìn)料熱狀況參數(shù) q （3） q線方程圖2 二硫化碳、四氯化碳的yx圖及圖解

8、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(nèi)的平均溫度為，該溫度下的平均粘度故：(三） 實(shí)際板數(shù)N精餾段:提餾段：四：塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算（一） 操作壓強(qiáng)的計(jì)算Pm塔頂壓強(qiáng)PD=4+101。3=105。3kPa取每層塔板壓降P=1。0kPa 則：進(jìn)料板壓強(qiáng)：PF=105。3+101。0=113.7kPa塔釜壓強(qiáng)：Pw=105.3+90。7=121。3kPa精餾段平均操作壓強(qiáng)：Pm=109。5 kPa 提餾段平均

9、操作壓強(qiáng)：Pm = =116。8kPa。（二） 操作溫度的計(jì)算 近似取塔頂溫度為46。5,進(jìn)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(zhì)量計(jì)算塔頂摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由xD=y1=0。97查平衡曲線，得x1=0。927 ;進(jìn)料摩爾質(zhì)量的計(jì)算:由平衡曲線查的： yF=0。582 xF=0.388； ； ;塔釜摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由平衡曲線查的：xW=0。05 =0。127 精餾段平均摩爾質(zhì)量：；提餾段平均摩爾質(zhì)量：；;(四) 平均密度計(jì)算：m 1、液相密度：塔頂部分 依下式： (為質(zhì)量分率)；其中=0.941,=0。059； 即:； 進(jìn)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(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，及 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由=45。5查手冊(cè)得： ； ； ； 進(jìn)料液相平均表面張力的計(jì)算 由=58查手冊(cè)得： ; ； ； 塔釜液相平均表面張力的計(jì)算 由=97.33查手冊(cè)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(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算,即； 塔頂液相平均粘度的計(jì)算，由

11、由=46.5查手冊(cè)得： ； ; ; 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算：由=58手冊(cè)得： ； ； ； 塔釜液相平均粘度的計(jì)算： 由=76。8查手冊(cè)得： ； ; ；五、精餾塔氣液負(fù)荷計(jì)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(jì)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=0.400.07=0。3 查圖表=0。078；依公式; 取安全系數(shù)為0。7，則： u=0。7=0。72。14=1。047m/s 故：； 按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為1。m,則空塔氣速為 塔

12、的橫截面積 提餾段: ；查圖=0。068；依公式：; 取安全系數(shù)為0.70，；為了使得整體的美觀及加工工藝的簡(jiǎn)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(shè)進(jìn)流堰。各計(jì)算如下:精餾段: 1、溢流堰長(zhǎng) 為0。7D,即：； 2、出口堰高 hw hw=hL-how 由lw/D=0。91/1。=0。7， 查手冊(cè)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(cè)得故：=0。14D=0。14 1.3=0。182m 4、降液管底隙高度取液體通過(guò)降液管底隙的流速=0.1m/s 依式計(jì)算降液管底隙高度, 即: 提餾段:1、 溢流堰長(zhǎng)為0。7，即：；2、 出口堰高 ；由 ，查手冊(cè)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(cè)得故：=0.14D=0。14 1.=0.182m 降液管底隙高度 取液體通過(guò)降液管底隙的流速=0。008m/s 依式計(jì)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