化工原理课程设计说明书--板式精馏塔设计(1).doc

河南科技学院化工原理(下)课程设计
处理量为7万吨/年二硫化碳和四氯化碳体系精馏分离板式塔设计
学院:化学化工学院
专业:化学工程与工艺
班级:化工094班
姓名:吕庆宝
指导教师:杨胜凯
【精馏塔设计任务书】
一设计题目
精馏塔及其主要附属设备设计
二工艺条件
生产能力:7万吨每年(料液)
年工作日:7200小时
原料组成:32%的二硫化碳和68%的四氯化碳(摩尔分率,下同)
产品组成:馏出液 96%的二硫化碳,%的二硫化碳
操作压力:塔顶压强为常压
进料温度:泡点
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
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。
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。
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。
流程的设计及说明
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】:
主要基础数据:
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(℃)
密度
二硫化碳
76



四氯化碳
154

表2 液体的表面加力(单位:mN/m)
温度℃

58

二硫化碳



四氯化碳



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y
0





0

















【设计计算】
一、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。
二、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
(二)、平均分子量
(三)、物料衡算
每小时处理摩尔量
总物料衡算
易挥发组分物料衡算
联立以上三式可得:
三、塔板数的确定
(一)理论板NT的求法
用图解法求理论板
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
进料热状况参数 q =1
q线方程
图2 二硫化碳、四氯化碳的y-x图及图解理论板
最小回流比及操作回流比R
依公式
取操作回流比
精馏段操作线方程
按常规M,T,在图(1)上作图解得:
(不包括塔釜),其中精馏段为7层,提馏段为4层.
(二) 全塔效率
塔内的平均温度为,该温度下的平均粘度
故:
(三) 实际板数N
精馏段:
提馏段:
四:塔工艺条件及物性数据计算
(一) 操作压强的计算Pm
塔顶压强PD=△P= 则:
进料板压强:PF=+=
塔釜压强:Pw=+=
精馏段平均操作压强:Pm== kPa
提馏段平均操作压强:P′m = =.
(二) 操作温度的计算
℃,进料温度为58