吉林化工学院化工原理课程设计
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。
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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。
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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
? 流体力学性能校核
画出负荷性能图
? 热量衡算
?
塔顶冷凝器（塔底再沸器）的设计计算
???
主要接管尺寸的选取
进料泵的设计计算
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第二章 精馏塔的工艺设计
2.0塔的选型
筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，具体优点如下：
⑴结构简单、金属耗量少、造价低廉.
⑵气体压降小、板上液面落差也较小. ⑶塔板效率较高.
⑷改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞孔.
2.1全塔工艺设计计算
2.1.1物料衡算 已知： Xf=34% XD=96.7% Xw=4.3%
每小时处理摩尔量F=总物料衡算 D?W?F
物料衡算
FxF=DxD+WxW11400127.48?89.43kmol/h
联立以上三式可得： F=89.43kmol/h D=28.74kmol/h W=60.69kmol/h 平均分子量：
MMF=0.34?76.1392 + (1-0.34）?153.82=127.48 kg/kmol =0.967?76+ (1-0.967) ?154=78.57 kg/kmol
D- 4 -
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MW=0.043?76+ (1-0.043) ?154=150.65 kg/kmol
2.1.2求操作线方程
根据二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据作出y-x图,如图所示 已知进料热状况参数q=0.95，则q线方程为：
y?qq?1x?1q?1xF?0.950.95?1x?10.95?1?0.34??19x?6.8
1.00000.90000.80000.70000.60000.50000.40000.30000.20000.10000.00001ayde-d进料线bc0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.00000000000000x
二硫化碳、四氯化碳的y-x图及图解理论板
2.1.3最小回流比和实际回流比的选取 依公式Rmin?xD?yqye?xq?0.967?0.5710.571?0.328?1.63
取操作回流比R?1.5Rmin?2.45
2.1.4操作线方程与理论板数的确定 精馏段操作线方程yn?1?RR?1Xn?xDR?1?0.710Xn?0.3947
按常规M,T，在上图上作图解得：理论板数NT?(12.5?1)层（不包括塔釜），其中精馏段为6层，提馏段为6.5（不包括塔釜），第7层为进料板。
2.1.5相对挥发度的计算
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