目 录1 绪论11.1 设计目标11.2 设计任务11.3 设计条件11.4 设计内容12 工艺设计计算22.1 设计方案的确定22.2 工艺流程图22.3 精馏塔的物料衡算22.4 塔板数的确定42.4.1 理论板层数NT的求取42.4.2 实际塔板数NT的求取72.5 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算72.5.1 操作压强的计算72.5.2 平均摩尔质量计算82.5.3 平均密度计算82.5.4 液体平均表面张力的计算102.5.5 液体平均黏度的计算102.5.6 精馏塔气液负荷计算113 精馏塔工艺尺寸设计113.1 塔径的计算113.2 精馏塔高度的计算133.3 塔板主要工艺尺寸的计算163.3.1 溢流装置计算163.3.2 塔板布置173.4 筛板的流体力学验算183.4.1气体通过筛板压降相当的液柱高度183.4.2 液面落差213.4.3 雾沫夹带量的验算213.4.4 漏液的验算213.4.5 液泛213.5 塔板负荷性能图223.5.1 精馏段223.5.2 提馏段254 辅助设备选型与计算284.1接头管设计284.2 热量衡算294.2.1 加热介质的选择294.2.2 冷凝剂的选择294.2.3 热量衡算294.3 冷凝器的选择314.4 再沸器的选择314.5 泵的选型324.6 贮罐的计算335 操作说明336 设计一览表34结束语35参考文献35附表36附图37二硫化碳-四氯化碳精馏分离板式塔设计1 绪论1.1 设计目标分离四氯化碳-二硫化碳混合液体的筛板式精馏塔的设计。1.2 设计任务生产能力：30000吨/年（料液）年工作日：300天工作地点：信阳原料组成：32%二硫化碳，68%四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 96%二硫化碳，釜液2.4%二硫化碳1.3 设计条件操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：间接蒸汽加热（5 kg（f）/cm 2）回流比： 自选1.4 设计内容编制一份设计说明书，主要内容包括：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及 提 馏段塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、塔设备机械设计计算及辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔装配图7、设计评述8、参考资料2 工艺设计计算2.1 设计方案的确定本设计任务书为分离四氯化碳-二硫化碳混合液体。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内，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1,5的2倍。2.2 工艺流程图简易流程见图2-1，具体流程见附图。图2-1 四氯化碳-二硫化碳精馏工艺流程图2.3 精馏塔的物料衡算1、料液、塔顶及塔底产品含二硫化碳的质量分数2、原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量表2-1 二硫化碳和四氯化碳的物理性质3,4项目分子式分子量沸点()密度(g/)二硫化碳76.1446.51.224四氯化碳153.8476.81.4483、物料衡算原料处理量 每小时处理摩尔量 总物料衡算 (2-1) 易挥发组分物料衡算 (2-2) 联立(2-1)，(2-2)可得： 由上图中相对应的数据可知， 泡点温度61.7。图2-2 二硫化碳与四氯化碳的气液相图表2-2 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温度/液相中二硫化碳摩尔分率x气相中二硫化碳摩尔分率y温度/0076.80.39080.63459.30.02960.082374.90.53180.74755.30.06150.155573.10.6630.82952.30.11060.26670.30.75740.87950.40.14350.332568.60.86040.93248.50.2580.49563.81146.52.4 塔板数的确定2.4.1 理论板层数NT的求取1、全塔温度的求取根据二硫化碳-四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表，用内插法求全塔温度： 塔顶温度 进料温度 塔釜温度 精馏段平均温度 提馏段平均温度 2、气相组成的求取根据二硫化碳-四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表，用内插法求气相组成： (1)塔顶处液相组成 (2)进料口处汽相组成 (3)塔釜处汽相组成 3、相对挥发度的求解 （1）塔顶处相对挥发度 （2）进料处相对挥发度 （3）塔釜处相对挥发度（4）精馏段平均相对挥发度 （5）提馏段平均相对挥发度 （6）平均挥发度由于两段的相对挥发度差距有点大，所以只能使用平均相对挥发度：4、直线方程的求解（1）平衡线方程 （2）q线方程 （3）最小回流比及操作回流比R 依公式：R=2Rmin=3.356（4） 精馏段操作线方程 （5）提馏段操作线方程 提馏段操作线过点c和精馏段操作线方程与线方程的交点连接即为提馏段操作线方程。5、理论塔板数表2-3 不同温度下-的平衡曲线点操作线方程与相平衡方程对理论板数的计算即在平衡线上的点xyxy精馏段提馏段0.91580.960.25040.47790.84770.92540.16620.36230.74600.87300.098100.23690.60830.79430.051980.13440.45970.68850.024160.065570.33460.57380.0080530.02377图2-3 精馏塔塔板数绘图表2-4 不同温度下-的气液相点精馏塔板数的相关坐标点xyxyxy0.960.960.45970.68850.098100.13440.91580.960.45970.57380.051980.13440.91580.92540.33460.57380.051980.065570.84770.92540.33460.47790.024160.065570.84770.87300.25040.47790.024160.023770.74600.87300.25040.36230.0080530.023770.74600.79430.16620.3623第7块为进料板0.60830.79430.16620.2369塔板总数12块0.60830.68850.098100.2369 即：总理论板数为12（包括蒸馏釜），精馏段理论板数为6，第7板为进料板。2.4.2 实际塔板数NT的求取 由奥康内尔6,11经验公式可知： 塔顶和塔底的平均温度为: 查表1可知：二硫化碳的L1=0.282mPas；四氯化碳的L2=0.573mPas 此时的相对粘度2,5可以近似为进料口的温度下进料口的粘度：实际塔板数：NT=12-1=11，精馏段6块，提馏段6块。 精馏段：N=6/ET=6/0.460=14（层） 提馏段：=6/ET=6/0.460=14（层）2.5 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算2.5.1 操作压强的计算 塔顶压力=101.33kPa取每层塔板压降P=0.7kPa（一般情况下，板式塔的每一个理论级压降约在0.41.1kPa），则： 进料板压力：PF=101.33+140.7=111.13kPa 塔釜压力：=111.13+140.7=120.93 kPa 精馏段平均操作压力： 提馏段平均操作压力：2.5.2 平均摩尔质量计算 塔顶摩尔质量的计算：由查平衡曲线得： 进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查得： 塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查得：=0.024 =0.0655 精馏段平均摩尔质量： 提馏段平均摩尔质量：2.5.3 平均密度计算1、气相平均密度 由 PVnRT 推出：（1） 精馏段平均气相密度：（2） 提馏段的平均气相密度2、液相密度表2-5 不同温度下-的密度列表温度/47.0761.775.26二硫化碳液体密度(kg/m)122312001179四氯化碳液体密度(kg/m)154215141487（x为质量分率）（1） 塔顶部分 其中 ， 即： （2） 进料板处其中 =0.189，=0.811 （3） 塔釜处液相组成 其中 =0.012，=0.988（4） 精馏段平均液相密度（5） 提馏段的平均液相密度2.5.4 液体平均表面张力的计算表2-6 不同温度下-的表面张力温度/47.0761.775.26二硫化碳28.3026.1724.22四氯化碳22.5320.8219.28 液相平均表面张力依下式计算 （1）塔顶液相平均表面张力的计算 （2）进料液相平均表面张力的计算（3）塔釜液相平均表面张力的计算（3）精馏段液相平均表面张力（4）提馏段液相平均表面张力2.5.5 液体平均黏度的计算 液相平均黏度依式计算，即表2-7 不同温度下的黏度温度/47.076