化工原理课程设计说明书板式精馏塔设计[].docVIP

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净或几乎纯态的物质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精馏塔板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板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。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。 工艺条件 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℃ 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 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 参考文献流程的设计及说明 二硫化碳 76 46.5 1.260 1.595 四氯化碳 154 76.8 表2 液体的表面加力 (单位:mN/m) 温度℃ 46.5 58 76.5 二硫化碳 28.5 26.8 24.5 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 0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.2580 0 0.0823 0.1555 0.2660 0.3325 0.4950 0.3908 0.5318 0.6630 0.7574 0.8604 1.0 0.6340 0.7470 0.8290 0.8790 0.9320 1.0 【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 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5层，提馏段为3.5层. 图2 二硫化碳、四氯化碳的y-x图及图解理论板 (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=4+101.3=105.3kPa取每层塔板压降△P=1.0kPa 则： 进料板压强：PF=105.3+101.0=113.7kPa 塔釜压强：Pw=105.3+90.7=121.3kPa 精馏段平均操作压强：Pm==109.5 kPa 提馏段平均操作压强：P′m = =116.8kPa. (二) 操作温度的计算 近似取塔顶温度为46.5℃,进料温度为58℃,塔釜温度为76℃ 精馏段平均温度℃ 提馏段平均温度℃ (三) 平均摩尔质量计算 塔顶摩尔质量的计算：由xD=y1=0.97查平衡曲线,得x1=0.927 ； 进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查的： yF=0.582 xF=0.388； ； ； 塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查的：xW=0.05 =0.127 精馏段平均摩尔质量： ； ； 提馏段平均摩尔质量： ； ； （四) 平均密度计算：m 1、液相密度： ①塔顶部分 依下式：