二硫化碳-四氯化碳精馏塔工艺设计

10.1.1进料 ................................................................................................................................... 28 10.1.2回流管................................................................................................................................ 28 10.1.3塔底出料管 ........................................................................................................................ 28 10.1.4塔顶蒸气出料管 ................................................................................................................ 28 10.2筒体与封头 .................................................................................................................................. 29

10.2.1筒体 ................................................................................................................................... 29 10.2.2封头 ................................................................................................................................... 29 10.3除沫器 .......................................................................................................................................... 29 10.4裙座 .............................................................................................................................................. 29 10.5人孔 .............................................................................................................................................. 30 10.6塔总体高度的设计 ....................................................................................................................... 30 11 精馏塔计算结果汇总表 ......................................................................................................................... 31 总 结 .......................................................................................................................................................... 33 参考文献 ...................................................................................................................................................... 34 致 谢 .......................................................................................................................................................... 35 附 录 .......................................................................................................................................................... 36 符号说明 ...................................................................................................................................................... 36

化学工程系毕业设计 1 前 言

化工生产中常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。互溶液体混合物的分离有多种方法，蒸馏及精馏是其中最常用的一种。蒸馏是分离均相混合物的单元操作之一，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工生产过程的主要单元操作。为实现高纯度的分离已成为蒸馏方法能否广泛应用的核心问题，为此而提出了精馏过程。精馏的核心是回流，精馏操作的实质是塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。

我们工科大学生应具有较高的综合能力、解决实际生产问题的能力和创新的能力。课程设计是一次让我们接触并了解实际生产的大好机会，我们应充分利用这样的机会去认真去对待。而新颖的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是我们所应坚持努力的方向和追求的目标。

流程的设计及说明

图1-1 板式精馏塔的工艺流程简图

工艺流程：如图1-1所示。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵，有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。如流量计、温度计和压表等，以测量物流的各项参数。

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2 精馏塔的物料衡算

2.1 主要基础数据

表2-1 二硫化碳－四氯化碳的物理性质（表一）

项目 二硫化碳的粘度 四氯化碳的粘度 分子式 CS2 CCl4 分子量 76 154 沸点﹙℃﹚ 46.5 76.8 密度﹙g/cm3﹚ 1.260 1.595 表2-2 二硫化碳－四氯化碳的粘度（表二）

温度﹙℃﹚ 二硫化碳的粘度 mpa.s 四氯化碳的粘度 mpa.s 温度﹙℃﹚ 四氯化碳的表面张力 二硫化碳的表面张力 温度﹙℃﹚ 四氯化碳的密度﹙kg/m﹚ 二硫化碳的密度﹙kg/m﹚ 3330 40 50 60 70 80 90 0.343 0.321 0.301 0.284 0.269 0.255 0.243 0.847 0.741 0.653 0.580 0.519 0.467 0.422 表2-3 二硫化碳－四氯化碳的表面张力（表三）（单位：mN/m）

30 24.53 30.81 40 23.35 29.33 50 22.18 27.87 60 21.02 26.41 70 19.88 24.97 80 18.74 23.54 90 17.62 22.13 表2-4 二硫化碳－四氯化碳的密度（表四） 30 1574 1248 40 1556 1234 50 1536 1219 60 1517 1203 70 1498 1188 80 1478 1172 90 1457 1156 表2-5 常压下二硫化碳－四氯化碳的汽液平衡数据（表五） T,K 348.05 346.25 343.45 341.75 336.95 332.45 328.45 325.45 323.55 321.65 319.45 温度﹙℃﹚ x1 0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.2585 0.3908 0.5318 0.6630 0.7574 0.8604 1 30 40 50 60 y1 0.0823 0.1555 0.2660 0.3325 0.4950 0.6340 0.7470 0.8290 0.8790 0.9320 1 70 80 90 表2-6 二硫化碳－四氯化碳的导热系数（表六） 四氯化碳的导热系数 25.6 25.3 24.9 24.5 24.2 23.8 23.5 -5﹙×10Cal/cm.s.℃﹚ 二硫化碳的导热系数 32.4 31.7 31.0 30.3 29.6 28.8 28.1 -5﹙×10Cal/cm.s.℃﹚ -

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2.2 物料衡算

二硫化碳的摩尔质量：76kg/kmol 四氯化碳的摩尔质量：154kg/kmol

已知；XF?0.34 XD?0.97 XW?0.05 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

MF=76×0.34＋（1-0.34）×154=127.48kg/kmol

MD=0.97×76＋ (1-0.97)×154=78.34kg/kmol MW=0.05×76＋(1-0.05)×154=150.1kg/kmol

52174?103?56.84kg/h 原料处理量：F?300?24?127.48总物料衡算：D＋W=56.84 kg/h

二硫化碳物料衡算：D×0.97+W×0.05=0.34×56.84 联立得：D=17.9 kg/h W=38.94 kg/h

物料衡算结果如表2-6所示。

表2-6 物料衡算结果

摩尔流量 (kmol/h) 摩尔分数（%） 塔顶D 塔底W 进料F 17.9 0.97 38.94 0.05 56.84 0.34 由?D?(1?xA)yA，再根据表2-5数据可得到不同温度下的挥发度见表2-7。

xA(1?yA)表2-7 不同温度下的挥发度

温度,K 348.05 346.25 343.45 341.75 336.95 则?m?10?1?2?3挥发度 2.94 2.81 2.91 2.97 2.81 温度,K 332.45 328.45 325.45 323.55 321.65 挥发度 2.7 2.6 2.46 2.33 2.22 ?10=2.66 2.3最小回流比及操作回流比的确定 泡点进料 Xq=XF=0.34；由y??x2.66?0.34??0.5781

1????1?x1?1.66?0.34- 3