化工原理课程设计.二硫化碳-四氯化碳板式精馏塔设计

板式精馏塔的设计指导书一、设计内容1.设计方案的确定（设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要的论述。

）(1)操作压力 (2)进料状态 (3)加热方式 (4)热能利用2.主要设备的工艺设计计算(1)物料衡算; (2)热量衡;(3)回流比的确定;(4)工艺参数的选定;(5)理论塔板数的确定3.塔板及塔的主要尺寸的设计(设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

)(1)塔板间距的确定(2) 塔径的确定(3) 塔板布置及板上流体流程的确定4. 流体力学的计算及有关水力性质的校核5. 板式精馏塔辅助设备的选型:典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。

6.绘制流程图及精馏塔的装配图: 工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。

主要设备的工艺条件图：主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的计算结果用一张总图表示出来。

图面上应包括如下内容:①设备图形：指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等；②.技术特性：指装置的用途、生产能力、最大允许压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性；③.设备组成一览表：注明组成设备的各部件的名称等。

应予以指出，以上设计全过程统称为设备的工艺设计。

完整的设备设计，应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图7.编写设计说明书：设计说明书的内容：①目录；②设计题目及原始数据(任务书)；③简述酒精精馏过程的生产方法及特点(设计方案简介)，④论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择；⑤精馏过程有关计算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等) (工艺计算及主要设备设计);⑥设计结果概要(设计结果汇总):主要设备尺寸、衡算结果等;⑦主体设备设计计算及说明；⑧主要零件的强度计算（选做）；⑨附属设备的选择(辅助设备的计算和选型,选做）；⑩参考文献；(11)设计评述(后记)及其它．整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。

目录精馏塔设计任务书........................................... - 3 -摘要...................................................... - 4 -第一章绪论 ............................................... - 5 -1.1设计流程............................................................................................................................... - 5 -1.2设计思路............................................................................................................................... - 5 - 第二章精馏塔的工艺计算.................................... - 6 -2.1 流程的确定......................................................................................................................... - 6 -2.2 塔的物料衡算..................................................................................................................... - 6 -2.2.2 平均分子质量 ............................................................................................................... - 6 -2.2.3 物料衡算 ...................................................................................................................... - 6 -2.3 塔板数的确定..................................................................................................................... - 7 -的求法 ............................................................................................................ - 7 -2.3.1理论板NT2.3.2实际板数的确定............................................................................................................. - 8 - 第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算........................ - 11 -3.1条件及物性数据计算........................................................................................................ - 11 -....................................................................................................... - 11 -3.1.1操作压强的计算Pm3.1.2平均摩尔质量计算 ....................................................................................................... - 11 -3.1.3平均密度计算 .............................................................................................................. - 11 -σ的计算 ..................................................................................... - 12 -3.1.4液体平均表面张力m3.2精馏塔气液负荷计算........................................................................................................ - 13 -3.3塔和塔板的主要工艺尺寸的计算.................................................................................... - 13 -3.3.1 塔径的计算................................................................................................................. - 14 -3.3.2溢流装置 ..................................................................................................................... - 15 -3.3.3塔板布置 ..................................................................................................................... - 16 -3.3.4筛孔数n与开孔率ϕ ................................................................................................... - 17 -3.3.5塔有效高度.................................................................................................................. - 17 -3.4筛板的流体力学验算........................................................................................................ - 18 -3.4.1气体通过筛板压降相当的液柱高度h........................................................................... - 18 -p3.4.2雾沫夹带量e的验算 ................................................................................................... - 19 -v3.4.3 漏液的验算................................................................................................................. - 20 -3.4.4 液泛的验算................................................................................................................. - 20 -3.5塔板负荷性能图................................................................................................................ - 21 -3.5.1精馏段......................................................................................................................... - 21 -3.5.2提馏段......................................................................................................................... - 24 - 第四章热量衡算........................................... - 28 -4.1热量衡算示意图................................................................................................................ - 28 -4.2加热介质的选择................................................................................................................ - 28 -4.3冷却剂的选择.................................................................................................................... - 28 -4.4比热容及汽化潜热的计算................................................................................................ - 29 -4.5.热量衡算........................................................................................................................... - 29 - 第五章板式塔的结构与附属设备的计算........................ - 31 -5.1塔高.................................................................................................................................... - 31 -5.1.1塔顶封头 ..................................................................................................................... - 31 -5.1.2 塔顶空间 .................................................................................................................... - 31 -5.1.3 塔底空间 .................................................................................................................... - 31 -5.1.4 人孔 ........................................................................................................................... - 31 -5.1.5 进料板处板间距.......................................................................................................... - 31 -5.1.6 裙座 ........................................................................................................................... - 31 -5.2精馏塔的附属设备............................................................................................................ - 32 -5.2.1再沸器（蒸馏釜） ....................................................................................................... - 32 -5.2.2塔顶回流冷凝器........................................................................................................... - 32 -5.3接头管设计........................................................................................................................ - 33 -5.4泵的选取............................................................................................................................ - 34 -5.5泵的安装高度..................................................................................................................... - 35 - 第六章计算结果汇总....................................... - 37 -6.1精馏塔的工艺设计计算结果总表.................................................................................... - 37 -6.2.主要符号说明................................................................................................................... - 38 - 结束语................................................... - 40 -参考文献................................................. - 41 -精馏塔设计任务书一设计题目二硫化碳—四氯化碳分离板式精馏塔设计二工艺条件生产能力：11吨每小时（料液）年工作日：自定原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 96.5%的二硫化碳，釜液4.5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58℃进料状况：q=0.95加热方式：饱和蒸汽再沸器加热回流比：自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。

常压精馏塔的设计常压精馏塔分离CS2-CC14混合物。

处理量为4000kg/h，组成为0.3 （摩尔分数，下同），塔顶流出液组成0.95，塔底釜液组成0.025设计条件如下:操作压力4kpa （塔顶表压）；进料热状况自选；回流比自选；单板压降< 0.7kpa;全塔效率日=52% ;建厂地址陕西宝鸡试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。

【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离CS-CC4混合物。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程流程的设计及说明加熬水蒸汽图1 板式粘懈塔的匚艺流程简国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。

塔顶上升汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其 余部分经产品冷却器冷却后送到储罐。

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的1.4倍。

塔釜采用间接蒸汽加热，塔 底产品经冷却后送至储罐。

（二） 精馏塔的物料衡算原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率Vn-1 进料->J —乔rX L-'J"--'-- -— 十 pr771 ~ tLnT :A 七V JXfc—£ .丄—-I _J_T1/叶1 再沸器 ::冷凝水-1161回涼瓏T 培顶产品〔或冷凝为:留出液）M CS2=76 kg/kmol M cci4=154 kg/kmolM F=0.3*M CS2+0.7*M cci4=0.3*76+0.7*154=130.6kg/kmolF=4000130.6kmol/h=30.63 kmol/hX F=0.3 X D=0.95 X W=0.025总物料衡算F=D+WCS2的物料衡算F*X F=D*X D+W*X W即30.63=D+W30.63*0.3=0.95D+0.025W联立解得D=9.12 kmol/hW=21.51 kmol/h（三）塔板数的确定1.理论塔板层数N T的求取CS2-CQ属理想物系，可采用图解法求理论版层数。

目录1 绪论 (1)1.1 设计目标 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计条件 (1)1.4 设计内容 (1)2 工艺设计计算 (2)2.1 设计方案的确定 (2)2.2 工艺流程图 (2)2.3 精馏塔的物料衡算 (2)2.4 塔板数的确定 (4)的求取 (4)2.4.1 理论板层数NT的求取 (7)2.4.2 实际塔板数NT2.5 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)2.5.1 操作压强的计算 (7)2.5.2 平均摩尔质量计算 (8)2.5.3 平均密度计算 (8)σ的计算 (10)2.5.4 液体平均表面张力mμ的计算 (10)2.5.5 液体平均黏度Lm2.5.6 精馏塔气液负荷计算 (11)3 精馏塔工艺尺寸设计 (11)3.1 塔径的计算 (11)3.2 精馏塔高度的计算 (13)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.3.1 溢流装置计算 (16)3.3.2 塔板布置 (17)3.4 筛板的流体力学验算 (18)3.4.1气体通过筛板压降相当的液柱高度 (18)3.4.2 液面落差 (21)3.4.3 雾沫夹带量V e的验算 (21)3.4.4 漏液的验算 (21)3.4.5 液泛 (21)3.5 塔板负荷性能图 (22)3.5.1 精馏段 (22)3.5.2 提馏段 (25)4 辅助设备选型与计算 (28)4.1接头管设计 (28)4.2 热量衡算 (29)4.2.1 加热介质的选择 (29)4.2.2 冷凝剂的选择 (29)4.2.3 热量衡算 (29)4.3 冷凝器的选择 (31)4.4 再沸器的选择 (31)4.5 泵的选型 (32)4.6 贮罐的计算 (33)5 操作说明 (33)6 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。

本科生（化工原理）课程设计题目二硫化碳-四氯化碳蒸馏分离过程与精馏塔的设计学生姓名郭骏韩鹏王瑛璞指导老师赵海红学院化学化工学院专业班级制药工程1105 完成时间2013年11月《化工原理》课程设计成绩评定栏评定单元评审要素评审内容分值指导教师评分评阅教师评分设计说明书，40% 格式规范设计说明书是否符合规定的格式要求5 内容完整设计说明书是否包含所有规定的内容5 设计方案方案是否合理及符合选定题目的要求10工艺计算过程工艺计算过程是否正确、完整和规范20设计图纸，40%图纸规范图纸是否符合规范 5 标注清晰标注是否清晰明了 5 与设计吻合图纸是否与设计计算的结果完全一致10 图纸质量设计图纸的整体质量的全面评价20答辩成绩，20% 内容表述答辩表述是否清楚10 回答问题回答问题是否正确10100综合成绩成绩等级指导教师评阅教师答辩小组负责人(签名) (签名) (签名)年月日年月日年月日说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60)。

2011级化工原理课程设计任务书一、设计题目二硫化碳-四氯化碳蒸馏分离过程与精馏塔的设计二、设计基础条件1)生产能力：10吨每小时（料液）2)原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同）3) 产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液5%的二硫化碳4) 操作压力：塔顶压强为常压5) 进料温度：58℃6) 进料状况：自定7) 加热方式：间接蒸汽加热8) 塔板效率: 0.5；9) 建厂地址：湖南长沙地区；10) 其他参数（除给出外）可自选。

三、工作内容及要求（1）单元操作流程设计①单元操作方案选择及论证。

根据指定的设计任务，查阅相关的资料，对可用的生产工艺进行比较，筛选出技术先进、经济合理、安全可靠的操作流程。

绘制出工艺流程简图，并对之进行详细说明。

②物料及热量衡算计算。

要求对过程中涉及到的物料平衡和能量平衡全部采用手工计算，不得使用各种模拟软件（如Aspen等）；③编制物料及热量平衡计算书；④绘制物料流程图（PFD）；⑤绘制带控制点的流程图（PID）(选做)。

化工原理二硫化碳-四氯化碳分离精馏塔项目设计方案化工原理课程设计任务书一设计题目二硫化碳-四氯化碳分离精馏塔设计二工艺条件生产能力：45000千克/小时（料液）年工作日：每年按300天生产日计算原料组成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（质量分率，下同）产品组成：馏出液96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58℃进料状况：q=0.95冷凝方式: 塔顶采用全凝器，泡点回流加热方式：塔釜为饱和蒸汽再沸器加热回流比：自选塔型：自定三设计容1 确定精馏装置流程2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。

3精馏塔设备设计计算如：板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。

4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。

5主要附属设备设计计算及选型(泵、冷凝器或再沸器设备设计计算和选型)6绘制精馏塔设备结构图和带控制点的工艺流程图7撰写设计说明书目录前言............................................................. 绪论.............................................................. 第一章设计方案简介. (1)1.1流程的设计及说明 (2)1.2已知参数 (2)1.3 选塔依据 (3)第二章设计计算 (3)2.1精馏流程的确定 (4)2.2塔的物料衡算 (5)2.3塔板的确定 (6)第三章板式塔主要工艺尺寸的设计计算 (6)3.1 塔的工艺条件及物性的数据计算 (7)3.2精馏塔气液负荷计算 (12)3.3塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 (12)3.4浮阀的流体力学验算 (13)3. 5塔板负荷性能图 (18)3. 6精馏塔的工艺设计计算结果总表 (19)第四章附属设备及主要附件........................................................4.1相关介质的选择 (20)4.2蒸发潜热衡算 (22)4.3焓值衡算 (31)4.4泵的选择与计算 (32)4.5再沸器的选择与计算 (33)4.6接管 (33)4.7筒体与封头 (34)4.8除沫器 (34)4.9裙座 (35)4.10人孔 354.11塔体高度的设计 (35)汇总 (36)结束语 (37)参考文献 (38)结构图前言蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。

东北石油大学石化装备设计综合实训2014年3月21日东北石油大学课程实训任务书课程石油装备设计综合实训题目二硫化碳-四氯化碳连续精馏塔设计专业过程装备与控制工程姓名学号主要内容：1设计方案的确定及工艺流程的说明和绘制；2.塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.塔内流体力学性能的设计计算、负荷性能图的绘制；5.塔体的强度校核；6.绘制塔体装配图。

设计条件在连续精馏塔中分离二硫化碳和四氯化碳混合液，原料液在泡点下进入塔内，其流量为4000kg/h，组成为0.3（质量分率），馏出液组成为0.90，釜液组成0.025，操作回流比取为最小回流比的1.8倍，操作压强为1atm，全塔操作平均温度为61℃，空塔速度取0.8m/s，板间距取0.4m，全塔效率取60%，试设计此连续精馏塔。

主要参考资料：[1]GB150-2011，压力容器[S] .[2]郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计[M] .北京：化学工业出版社,2010.[3]JB 4710－2005，钢制塔式容器[S] .[4]SH3098-2011，石油化工塔器设计规范[S].完成期限2014年3月21日指导教师专业负责人2014年2月24日目录第1章工艺综述 (1)1.1 流程的设计及说明 (1)1.2 工艺流程图 (1)第2章塔设备的工艺设计 (2)2.1 已知参数 (2)2.2 选塔依据 (2)2.3 精馏流程的确定 (3)2.4 塔的物料衡算 (3)2.5 塔板数的确定 (3)2.6 塔工艺条件及物性数据计算 (5)2.7 精馏塔气液负荷计算 (8)第3章塔设备的结构设计 (9)3.1 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 (9)3.2 筛板的流体力学验算 (13)3.3 塔板负荷性能图 (17)3.4 接管设计 (21)3.5 塔总高度计算 (21)第4章塔设备的强度校核 (23)4.1 按设计压力初步确定塔体的厚度 (23)4.2 确定危险截面位置 (23)4.3 塔的质量载荷计算 (23)4.4 塔的自振周期计算 (25)4.5 地震载荷计算 (25)4.6 风载荷计算 (26)4.7 截面的最大弯矩组合 (27)4.8 筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 (29)4.9 筒体和裙座水压试验应力校核 (30)4.10 基础环设计 (31)4.11 地脚螺栓计算 (32)第5章设计结果汇总 (34)参考文献 (36)第1章工艺综述1.1 流程的设计及说明自罐区来的渣油、自预处理装置的加氢尾油和自罐区来的加氢尾油经过速度、温度、压力监测装置，经过自动流量控制、通过管道混合器混合，进入原料油缓冲罐；自一段提升管近入返回线、二段提升管进料返回线、开工循环线、油浆返塔线来的油和开工循环油经过截止阀之后分为两部分，第一部分经过102-100-P-2045-4.0A1-ST进入原料油缓冲罐，第二部分经过102-100-P-2045A-4.0A1-ST进入回炼油罐，在原料油缓冲罐中缓冲，其缓冲过程中产生的油气排至102-7-201，沉降后的油经过原料升压泵升压。

化工原理课程设计精馏塔
精馏塔是化工原理课程设计中的重要内容，它是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于石油化工、化工制药等领域。

精馏塔的设计和操作对于提高产品纯度、降低能耗、优化生产工艺具有重要意义。

首先，精馏塔的结构通常包括进料口、塔板、塔顶、冷凝器和回流器等部分。

进料液体在塔顶进入塔板，经过塔板上的填料或者气液分布器，与上升的蒸汽进行接触和传质，从而实现组分的分离。

冷凝器用于将顶部的蒸汽冷凝成液体，回流器则用于控制塔内液体的回流比例，保证塔内的稳定操作。

其次，精馏塔的操作原理是利用不同组分在塔内的汽液平衡特性，通过多级塔
板的作用，将混合物中的各组分逐级分离。

在精馏过程中，液体在塔板上停留时间较长，与上升的蒸汽进行充分接触，从而实现组分的分离。

较轻的组分在顶部得到富集，而较重的组分则在底部得到富集，通过塔顶和塔底的出口分别收集这两部分液体，从而实现分离。

在进行精馏塔的设计时，需要考虑原料的性质、产品的要求、能耗的控制等因素。

通过合理地选择填料类型、确定塔板数目、优化冷凝器和回流器的设计，可以实现精馏塔的高效运行。

此外，还需考虑操作条件的控制，如进料流量、回流比例、塔顶温度等参数的调节，以保证塔内的稳定操作。

总的来说，精馏塔在化工原理课程设计中具有重要的地位，它不仅是理论知识
的应用，更是对学生综合运用化工原理、热力学、传质动力学等知识进行工程设计和操作的重要实践。

通过对精馏塔的学习和设计，不仅可以加深对化工原理的理解，更可以培养学生的工程实践能力和创新思维，为将来的工程实践打下坚实的基础。