化工原理课程设计-1208完成版decf.docx
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1、化工原原理课课程设计计成绩评评定栏评定单元元评审要素素评审内容容分值成 绩绩设计文档档70%格式规范范设计说明明书是否否符合规规定的格格式要求求10内容完整整设计说明明书是否否包含所所有规定定的内容容10设计方案案方案是否否合理及及符合选选定题目目的要求求20工艺计算算过 程工艺计算算过程是是否正确确、完整整和规范范30设计图纸纸30%图纸规范范图纸是否否符合规规范5标注清晰晰标注是否否清晰明明了5与设计吻吻合图纸是否否与设计计计算的的结果完完全一致致10图纸质量量设计图纸纸的整体体质量的的全面评评价10100指导教师师(签 名) 年 月 日目录一、设计计任务书书1二、正文文31 设计计方案简
2、简介32 工艺艺设计计计算工艺艺计算及及主体设设备设计计42.1 精馏塔塔流程的的确定42.2 塔的物物料衡算算42.2.1料液液、塔顶顶及塔底底产品含含二硫化化碳的质质量分数数42.2.2 原原料液、塔塔顶及塔塔底产品品的平均均摩尔质质量52.2.3 物物料衡算算原料处处理量52.2.4 质质量恒算算52.3 塔板数数的确定定62.3.1 理理论板层层数NTT的求取取62.3.2 实实际塔板板数NTT的求取取92.4、塔塔工艺条条件及物物性数据据计算92.4.1操作作要求的的计算92.4.2平均均摩尔质质量计算算102.4.3 平平均密度度计算102.4.4液体体平均表表面张力力的计算算12
3、2.4.5 液液体平均均黏度的的计算132.5 精馏塔塔气液负负荷计算算132.6 塔和塔塔板的主主要工艺艺尺寸的的计算142.6.1塔径径的计算算142.6.2 精精馏塔高高度的计计算152.6.3 塔塔板主要要工艺尺尺寸的计计算182.7 筛板的的流体力力学验算算202.7.1 气气体通过过筛板压压降相当当的液柱柱高度202.7.2 液液面落差差232.7.3 雾雾沫夹带带量的验验算232.7.4 漏漏液的验验算232.7.5 液液泛242.8 塔板负负荷性能能图242.8.1 精精馏段242.8.2 提提馏段:273 辅助助设备的的计算及及选型303.1接接头管设设计303.2 热量衡衡
4、算313.2.1 加加热介质质的选择择313.2.2 冷冷凝剂的的选择313.2.3 热热量衡算算313.3 换热器器的选择择343.3.1 预预热器的的选择343.3.2 冷冷凝器的的选择363.3.3再沸沸器的选选择393.4 泵的选选型403.5 贮罐的的计算424 设计计一览表表425 附表表43三、参考考文献45四、后记记及致谢谢46五、附录录(图)46一、设计计任务书书1 设计计题目使用板式式精馏塔塔分离二二硫化碳碳32%,四氯氯化碳668%(摩摩尔分率率,下同同)的混混合物。生生产过程程要求年年产纯度度为966%的二硫化化碳 1100000 吨吨,釜液液中二硫化化碳不得得高于22
5、.4%。2 操作作条件(1)常常压操作作;(2)回回流液温温度为塔塔顶蒸汽汽的露点点;(3)间间接蒸汽汽加热,加加热蒸汽汽压力为为5kggf/ccm2(绝压压);(4)冷冷却水进进口温度度30,出口口温度445;(5)设设备热损损失为加加热蒸汽汽供热量量的5。3 塔板板类型筛板塔。4 工作作日每年工作作日为3300天天,每天天24小小时连续续运行。5 厂址址厂址为长长沙地区区。6 设计计内容(1)单单元操作作流程设设计单元操操作方案案选择及及论证。根根据指定定的设计计任务,查查阅相关关的资料料,对可可用的生生产工艺艺进行比比较,筛筛选出技技术先进进、经济济合理、安安全可靠靠的操作作流程。绘绘制
6、出工工艺流程程简图,并并对之进进行详细细说明。物料及及热量衡衡算计算算。要求求对过程程中涉及及到的物物料平衡衡和能量量平衡全全部采用用手工计计算,不不得使用用各种模模拟软件件(如AAspeen等);编制物物料及热热量平衡衡计算书书;绘制物物料流程程图(PPFD)。(2)设设备的工工艺设计计计算过程中中所出现现的各种种设备(包包括管线线)均采采用手工工进行工工艺设计计计算,不不得使用用各种模模拟软件件(如AAspeen等)获获得结果果,并编编制详细细的计算算说明书书;过程中中的机、泵泵可作为为标准设设备出现现,但要要根据计计算结果果,进行行选型说说明;编制设设备一览览表。(3)绘绘制工程程图样工
7、艺流流程简图图一张;物料流流程图(PFD)一张,要求对管道进行标注;主体设设备装配配图一张张,其他他附属设设备使用用条件图图,不绘绘制3DD效果图图。设计说明明书要求求用MSS-Woord编编辑,保保存为DDOC格格式;所所有的图图纸均用用AuttoCAAD绘制制(A44)。二、正文文1 设计计方案简简介 本设计任任务为分分离四氯化化碳-二二硫化碳碳混合物物。对于于二元混混合物的的分离,应应采用连连续精馏馏流程。对板式精精馏塔而而言,对对比浮阀阀塔、泡泡罩塔、舌舌型塔等等,因筛筛板塔结结构最简简单,造造价最低低,生产产能力大大,传质质效率高高等系列列优点,本本方案选选用筛板板塔对四四氯化碳碳-
8、二硫硫化碳混混合物进进行连续续精馏。一般,除除热敏性性物系外外,凡通通过常压压蒸馏能能够实现现分离要要求,并并能用江江河水或或循环水水将馏出出物冷凝凝下来的的物系,都都应采用用常压蒸蒸馏。故故本方案案采用常常压操作作。设计中采采用泡点点进料,将原料液由储罐经进料泵输送至进料口,再经过预热器,预热器选用120的饱和水蒸气作为热流体,逆流操作,将原料液由常温加热至泡点温度后进入精馏塔内。塔顶上升升蒸汽采采用冷凝器冷冷凝。冷冷凝器选选用300的水作作为冷流流体,冷冷却水出出口温度度为455,塔顶顶蒸汽进进入冷凝凝器后部部分冷凝凝,然后后进入储储槽再经经过冷却却器冷却却,并将将冷凝液液借助重重力作用用
9、送回塔塔顶作为为回流液液体,其其余部分分经过冷冷凝器后后被送出出作为塔塔顶产品品。冷凝凝器在泡泡点下一一部分回回流到塔塔内,其其余部分分经产品品冷却器器冷却后后送入储储罐。该该物系属属于易分分离物系系,最小小回流比比较小,故故操作回回流比去去最小回回流比的的2倍。蒸馏大多多采用间间接蒸汽汽加热,设设置再沸沸器。直直接蒸汽汽加热主主要用于于轻组分分和水的的分离,且且该操作作对釜内内溶液起起一定稀稀释作用用。故塔塔釜采用用间接蒸蒸汽加热热,设置置一虹吸吸式再沸沸器,部部分釜液液经再沸沸器加热热成蒸汽汽返回精精馏塔,其其余釜液液冷却送送到储罐罐。为了使精精馏塔连连续稳定定的进行行,流程程中还要要考虑
10、设设置原料料槽、产产品槽和和相应的的泵。为为了便于于了解操操作中的的情况及及时发现现问题和和采取相相应的措措施,常常在流程程中的适适当位置置设置必必要的仪仪表。比比如流量量计、温温度计和和压力表表等,以以测量物物流的格格项参数数。2 工艺艺设计计计算工艺艺计算及及主体设设备设计计2.1 精馏塔塔流程的的确定本设计任任务书为为分离四四氯化碳碳-二硫化化碳混合合液体。对对于二元元混合物物的分离离,应采采用连续续精馏流流程。设设计中采采用泡点点进料,将将原料液液通过预预热器加加热至泡泡点后送送入精馏馏塔内,其其余部分分经产品品冷却器器冷却后后送至储储罐。该该物系属属易分离离物系,最最小回流流比较小小
11、,故操操作回流流比取最最小回流流比11,5的2倍倍2.2 塔的物物料衡算算 表2-1 二二硫化碳碳和四氯氯化碳的的物理性性质项目分子式分子量沸点()密度(gg/)二硫化碳碳76.11446.551.2224四氯化碳碳153.8476.881.44482.2.1料液液、塔顶顶及塔底底产品含含二硫化化碳的质质量分数数2.2.2 原料液液、塔顶顶及塔底底产品的的平均摩摩尔质量量2.2.3 物料衡衡算原料料处理量量 每小时时处理摩摩尔量 总物料料衡算 (22-1) 易挥发发组分物物料衡算算 (2-2) 联立(2-11),(2-22)可得得:2.2.4 质质量恒算算年产量为为100000tt/a,按按3
12、000天生产产时间计计算,则则: 13388.9FF-W 00.322F00.966D00.0224W 解解得 F339722.9kkg/hh WW25584.0kgg/h表2-22 物料料衡算表表 基准 1hh输入输出项目KmollKg项目kmollkg进料55.44339722.9馏出液17.55313888.9釜残液37.99025844.0总计55.44339722.955.44339722.92.3 塔板数数的确定定2.3.1 理理论板层层数NTT的求取取表2-33常压下下的二硫硫化碳和和四氯化化碳的气气液平衡衡数据液相中二二硫化碳碳摩尔分分率x气相中二二硫化碳碳摩尔分分率y温度/液
13、相中二二硫化碳碳摩尔分分率x气相中二二硫化碳碳摩尔分分率y温度/0076.880.399080.633459.330.022960.0882374.990.533180.744755.330.066150.1555573.110.66630.822952.330.111060.266670.330.755740.877950.440.144350.3332568.660.866040.933248.550.25580.499563.881146.55图2-11 二硫硫化碳与与四氯化化碳的气气液相图图2.3.1.11 全塔温温度的求求取根据二硫硫化碳-四氯化化碳气液液平衡组组成与温温度的关关系数
14、据据表,用用Oriiginn拟合曲曲线可求求全塔温温度: 塔顶温温度 进料温温度 塔釜温温度 精馏段段平均温温度 提馏段段平均温温度 2.3.1.22 气相组组成的求求取根据二硫硫化碳-四氯化化碳气液液平衡组组成与温温度的关关系数据据表,用用Oriiginn拟合曲曲线求气气相组成成: (1)塔顶处处液相组组成 (2)进料口口处汽相相组成 (3)塔釜处处汽相组组成 2.3.1.33 相对挥挥发度的的求解 (11)塔顶顶处相对对挥发度度 (22)进料料处相对对挥发度度 (33)塔釜釜处相对对挥发度度(4)精精馏段平平均相对对挥发度度 (5)提提馏段平平均相对对挥发度度 (66)平均均挥发度度由于两
15、段段的相对对挥发度度差距有有点大,所所以只能能使用平平均相对对挥发度度:2.3.1.44 直线方方程的求求解(1)平平衡线方方程 (2)q线方程程 (3)最最小回流流比及操操作回流流比R 依公式式:R=2RRminn=3.3644(4) 精馏段操操作线方方程 (5)提提馏段操操作线方方程 2.3.1.55 理论塔塔板数根据操作作线方程程、q线线方程及及相平衡衡方程绘绘图如下下:(将将下表改改为图22-2) 理论塔塔板数主主板计算算表xYxy精馏段提馏段0.900400.9660.244290.444980.811260.911700.177520.355120.688400.844650.11
16、1570.255000.533730.744740.07700990.166110.400500.633430.03386330.09928880.300880.533230.01185330.0445855图2-22 精馏馏塔塔板板数绘图图 不同温温度下-的气液液相点精馏塔板板数的相相关坐标标点xyXyxy0.9660.9660.400500.633430.111570.166110.900400.9660.400500.533230.07700990.166110.900400.911700.300880.533230.07700990.09928880.811260.911700.300
17、880.444980.03386330.09928880.811260.844650.244290.444980.03386330.04458550.688400.844650.244290.355120.01185330.04458550.688400.744740.177520.35512第7块为为进料板板0.533730.744740.177520.25500塔板总数数12块块0.533730.633430.111570.25500即:总理理论板数数为122,精馏馏段理论论板数为为6,第第7板为为进料板板。2.3.2 实实际塔板板数NTT的求取取 由奥奥康内尔尔6,11经验公公式可知知:
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