何冬冬论文分离二硫化碳和四氯化碳的精馏塔设计

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1、分离二硫化碳和四氯化碳的精馏塔设计指导老师：顾海平、祝娟娟姓名：何冬冬班级：应化10101班主要内容工艺流程图附属设备的计算及选型精馏塔的设计计算综述综述精馏工艺的介绍二硫化碳和四氯化碳1.1精馏工艺的介绍1.1.1精馏塔的发展前景板式塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。但由于板式塔结构简单、成本低廉而且在设计与操作方面已具备较成熟的经验，因此，在工业生产领域，仍然以板式塔为主。1.1.2设计任务原料组成：含35%二硫化碳，65%四氯化碳的混合液。年处理量：5万吨/年进料热状况：泡点进料操作压力：常压操作年生产时间：7200小时分离要求：溜出液

2、90%二硫化碳，釜液2.5%二硫化碳。1.2二硫化碳和四氯化碳1.2.1二硫化碳的性质二硫化碳的分子式CS2，分子量76，无色或淡黄色透明液体，有刺激性气味，易挥发，它可溶解硫单质。项目熔点/°C饱和蒸气压/kPa燃烧热kJ/mol临界温度/°C临界压力/MPa沸点/°C-110.853.321030.82797.9046.5表1.1二硫化碳的物性数据1.2.2四氯化碳的性质四氯化碳的分子式CCl4，分子量153.84，无色、易挥发、不易燃的液体。具氯仿的微甜气味。微溶于水，易溶于多数有机溶剂。化学性质稳定。有毒，不燃烧。高温下可水解生成光气；还原可得氯仿。遇火或炽热物

3、可分解为二氧化碳、氯化氢、光气和氯气等。项目熔点/°C饱和蒸气压kPa燃烧热kJ/mol临界温度/°C临界压力/MPa沸点/°C-22.613.33364.9283.24.55876.8表1.2四氯化碳的物性数据二、精馏塔的设计计算1精馏塔的工艺计算2精馏塔塔板的设计计算3精馏塔接管设计及塔高计算4热量衡算2.1精馏塔的工艺计算2.1.1全塔的物料衡算原料液流量F/kmol/h塔顶产品流量D/kmol/h塔底产品流量W/kmol/h原料液摩尔分率xF塔顶产品摩尔分率xD塔底产品摩尔分率xW54.8520.3734.480.350.90.025表2.1全塔物料衡算数据表温

4、度t/°C液相中的摩尔分数x气相中的摩尔分数y相对挥发度α76.80.00000.000074.90.02960.08232.94073.10.06150.15552.81070.30.11060.26602.91468.60.14350.33252.97363.80.25800.49502.81959.30.39080.63402.70055.30.53180.74702.59952.30.66300.82902.46450.40.75740.87902.32748.50.86040.93202.22446.51.01.0表2.2常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数

5、据2.1.2塔板数的确定用Excel绘制气液平衡线和对角线图2.1建立表格图2.2图表类型的选择选中数据区域，点击插入图表，得到图2.2。图2.3气液平衡线和对角线的绘制选择XY散点图，单击确定，得到的图形如图2.3所示。用Excel绘制精馏段、提馏段的操作线图2.4精馏段、q线、提馏段数据图如图2.4所示，在气液平衡线和对角线绘制成功的基础上，添加精馏段、q线和提馏段的数据到Excel表中。图2.5精馏段操作线精馏段的数据区域进行精馏段操作线的绘制。如图2.5。图2.6q线由于泡点进料，XF=Xq=0.35，所以q线为一条竖直的直线。如图2.6。图2.7提馏段操作线接

6、着选中提馏段的数据区域进行提馏段操作线的绘制，如图2.7。用Excel求理论塔板数和绘制梯级一、理论塔板数的求取。图2.8用Excel求取理论塔板数图2.9精馏段、提馏段数据二、绘制梯级图2.11数据源对话框在“系列”标签里点击“添加”，在右面的条形框里分别按框前面的要求填上精馏段，提溜段，x和y数据，如图2.10和2.11。图2.10单击数据源图2.12绘制出的曲线的塔级数此时得到的梯级是一些弯曲的折线；选中弯曲折线，点右键,在弹出来的对话框中选择“图表类型”,如图2.12。图2.13修改后绘制的塔板级数如图3.13所示把平滑曲线改成折点曲线并“确定”。图2.14塔板

7、级数绘制完成图2.14即为绘制完成的塔板梯级，由图知：精馏段塔板数为4块，提馏段塔板数为5块（不包括再沸器）。2.1.3全塔效率的计算和塔板数的确定经验式：计算结果：N1=4（N1为精馏段塔板数）N2=5（N2为提馏段塔板数）ET=0.4637（ET为全塔效率）Np=20（Np为总塔板数）2.1.4精馏塔工艺条件的计算进料塔顶塔底操作温度/℃60.6847.9375.19操作压力/mPa109.4101.3119.3平均摩尔量/kg/kmol126.693.89151.9液相密度/kg/m3142912701481表面张力/mN/m23.