精馏塔及其主要附属设备设计

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1、一、前言精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、操作线方程、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是否合理，换热器和泵及各种接管尺寸的选用是否正确，以保

2、证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。二．设计任务书1．设计题目精馏塔及其主要附属设备设计2．工艺条件生产能力：25吨/小时（料液）年工作日：300工作日原料组成：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%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：饱和液体泡点进料加热方式：直接蒸汽加热塔型：板式塔3．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，理论塔板效率，实际塔板数等。3．主要设备的工艺尺寸计算；板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔

3、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.364.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5.参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。三．精馏塔的设计计算【主要基础数据】:二硫化碳的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76.146.51.260四氯化碳153.876.81.595二硫化碳—四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表温度（℃）液相摩尔分数（%）气相摩尔分数（%）76.70074.92.968.2373.16.151

4、5.5570.311.0626.6068.614.3533.2563.825.8549.0559.339.0863.4055.353.1874.7052.366.3082.9051.475.7487.8048.586.0493.2046.3100.0100.0液体的表面张力温度℃46.55876.5二硫化碳28.526.824.5四氯化碳23.622.220.236【设计计算】1.设计方案的确定本设计任务为分离二硫化碳——四氯化碳混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用饱和液体泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸

5、汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。精馏塔工艺流程简图2.塔的物料衡算料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分率原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量物料衡算36原料处理量：总物料衡算：易挥发组分物料衡算：联立解得：3．塔板数的确定理论板层数NT的求取四氯化碳—二硫化碳属理想物系，可采用图解法求理论板层数。（1）相对挥发度的计算根据二硫化碳—四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表，用插值法求全塔温度：塔

6、顶温度℃进料温度℃塔釜温度℃精馏段平均温度℃提馏段平均温度℃②根据二硫化碳—四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表，用插值法求汽相组成：塔顶处汽相组成进料处汽相组成塔釜处汽相组成③相对挥发度的求解塔顶处相对挥发度36进料处相对挥发度塔釜处相对挥发度精馏段平均相对挥发度提馏段平均相对挥发度总相对挥发度平衡线方程（2）求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。在图1中对角线上，自点作垂线即为进料，该线与平衡线的交点坐标为最小回流比为取操作回流比为（3）求精馏塔的气、液相负荷（4）求操作线方程精馏段操作线方程为36提馏段操作线方程为提馏段操作线过点和精馏段操作

7、线方程与线方程的交点，连接即为提馏段操作线方程塔板计算图（5）图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图1所示。求解结果为总理论板数为精馏段理论板数为提馏段理论板数为进料板位置36（6）全塔效率粘度计算经查表℃时；℃时；精馏段平均粘度提馏段平均粘度平均粘度由公式（7）实际板数精馏段:提馏段:4.塔工艺条件及物性数据计算（1）操作压强的计算塔顶压强常压取每层塔板压降则：进料板压强：塔釜压强：精馏段平均操作压强：提馏段平均操作压强：（2）平均摩尔质量计算塔顶摩尔质量的计算：因为是全凝器查平衡曲线,得36进料摩尔质量的计算：由,查平衡曲线,得；塔釜摩尔质量的计算

8、：由平衡曲线查的：由查平衡曲线,得精馏