化工原理课程设计二硫化碳.doc

吉林化工学院
化 工 原 理 课 程 设 计
题目 二硫化碳—四氯化碳二元物系筛板精馏塔设计(......t/年)
教 学 院 化工与材料工程学院
专业班级 化工090.
学生姓名
学生学号
指导教师 栾国颜
2011年11月19日
化工原理课程设计任务书
一 设计题目
二硫化碳-四氯化碳分离板式塔设计[82080吨/年]
二 工艺条件
生产能力:11.4吨/小时(料液)
年工作日:每年按300天生产日计算
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97.6%的二硫化碳,釜液3.4%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:q=0.95
冷凝方式: 塔顶采用全凝器,泡点回流
加热方式:塔釜为饱和蒸汽再沸器加热
回 流 比:自选
塔 型:板式塔
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。
3 精馏塔设备设计计算
如:板间距,塔径,塔高,溢流装置,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
(泵、冷凝器或再沸器设备设计计算和选型)
6 手绘绘制精馏塔设备结构图和带控制点的工艺流程图
7 撰写设计说明书
目 录
化工原理课程设计任务书 Ⅰ
目 录 Ⅱ
摘 要 1
前 言 2
第一章 设计思路 3
第二章 板式精馏塔的工艺设计 4
2.1全塔工艺设计计算 4
2.1.1物料衡算 4
2.1.2 q线方程 4
2.1.3最小回流比和实际回流比的选取 5
2.1.4操作线方程与理论板数的确定 5
2.1.5相对挥发度的计算 5
2.1.6全塔效率及实际板数计算 7
2.1.7气,液相负荷计算 7
2.2物性数据计算 8
2.2.1操作压强P的计算 8
2.2.2操作温度T 8
2.2.3平均分子量的计算 8
2.2.4精馏段和提馏段各组分的密度 9
2.2.5液体表面张力的计算 10
2.2.6液体黏度的计算 11
2.3塔的定性尺寸 12
2.3.1塔径的计算 12
2.3.2精馏塔有效高度的计算 13
2.3.3溢流装置等尺寸的确定 14
2.3.4塔板布置 15
2.3.5筛孔数 n 及开孔率 φ 16
2.4筛板塔的流体力学校核 17
2.4.1板压降的校核 17
2.4.2液沫夹带量eV的校核 18
2.4.3漏液点的校核 19
2.4.4溢流液泛条件的校核 19
2.5塔板负荷性能图 20
2.5.1液沫夹带线 20
2.5.2液泛线 22
2.5.3液相负荷上限线 23
2.5.4漏液线 24
2.5.5液相负荷下限线 25
2.5.6筛板塔的操作弹性 25
第三章 辅助设备及选型 26
3.1热量衡算 26
3.2塔顶冷凝器的设计计算 27
3.2.1确定流体空间 28
3.2.2计算平均传热温差 28
3.2.3 冷凝器型号的选择 29
3.3进料泵的设计计算 29
3.4主要接管尺寸的选取 30
3.4.1进料管 30
3.4.2回流管 30
3.4.3釜液出口管 30
3.4.4塔顶蒸汽管 31
3.4.5加热蒸汽管 31
3.5塔体计算 31
3.5.1塔高 31
3.5.2塔板结构 32
3.5.3裙座计算 32
3.5.4再沸器的选择 32
3.5.5再沸器型号的选择 33
致 谢 34
参考文献 35
附录 36
一、结论数据汇总 36
二、主要符号说明 37
三、负荷性能图 39
四、考核评语 40
五、化工原理课程设计教师评分标准 41
摘 要
本设计通过物料衡算计算得F=89.43kmol/h D=28.74kmol/h W=60.69kmol/h,回流比R=2.45,精馏段板效率为39.84%,提馏段板效率为39.84%,实际板数为33块,第17块板进料,其中精馏段16块板,提馏段17块板。精馏段与提馏段板间距均为0.40m,塔径均为1.2m。经过流体力学性能校核得出精馏段操作弹性为2.8,提馏段操作弹性为3.47。
对冷凝器计算采用塔釜液预热,选用Ф25×2.5的碳钢管,取管长为6m,壳程数为1,管程数为2,传热总管数为226根。通过热量核算和流体阻力核算,可知换热器的选择满足要求。塔顶间距为1.5m,裙座取2.5m。共有4个人孔。
关键词:二硫化碳—四氯化碳、精馏段、提馏段、精馏塔、筛板塔。
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分离四氯化碳和二硫化碳混合物板式精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔,20世纪50年代起对板式精馏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,板式精馏塔具有下列优点: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。
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。设计是一项政策性很强的工作,它涉及经济、技术、环保等诸多方面,而且还涉及多专业、多学科的交叉、综合和相互协调,是集体性的劳动。
在设计过程中应考虑到设计的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,结构设计和校核。通过板塔的设计,我们能初步熟悉课程设计的步骤、方法及设计原理。使我们了解课程设计也是一个让我们接触实际生产的良好机会,我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务,成为我们今后工作中一块坚实的基石。
第一章 设计思路
塔的选型
全塔物料衡算
求理论塔板数
气液相负荷计算
塔的物性数据计算
筛板塔设计

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