【正文】 《化工原理》課程設(shè)計(jì)成績評定欄評定單元評審要素評審內(nèi)容分值成 績設(shè)計(jì)文檔70%格式規(guī)范設(shè)計(jì)說明書是否符合規(guī)定的格式要求10內(nèi)容完整設(shè)計(jì)說明書是否包含所有規(guī)定的內(nèi)容10設(shè)計(jì)方案方案是否合理及符合選定題目的要求20工藝計(jì)算過 程工藝計(jì)算過程是否正確、完整和規(guī)范30設(shè)計(jì)圖紙30%圖紙規(guī)范圖紙是否符合規(guī)范5標(biāo)注清晰標(biāo)注是否清晰明了5與設(shè)計(jì)吻合圖紙是否與設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果完全一致10圖紙質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的整體質(zhì)量的全面評價10100指導(dǎo)教師（簽 名） 年 月 日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1二、正文 31 設(shè)計(jì)方案簡介 32 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) 4 精餾塔流程的確定 4 塔的物料衡算 塔頂及塔底產(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 4 原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 5 物料衡算原料處理量 5 質(zhì)量恒算 5 塔板數(shù)的確定 6 理論板層數(shù)NT的求取 6 實(shí)際塔板數(shù)NT的求取 塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 9 9 10 平均密度計(jì)算 10 12 液體平均黏度的計(jì)算 13 精餾塔氣液負(fù)荷計(jì)算 13 塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算 14 14 精餾塔高度的計(jì)算 15 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 18 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 20 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?20 液面落差 23 霧沫夾帶量的驗(yàn)算 23 漏液的驗(yàn)算 23 液泛 24 塔板負(fù)荷性能圖 24 精餾段 24 提餾段： 273 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 30 30 熱量衡算 31 加熱介質(zhì)的選擇 31 冷凝劑的選擇 31 熱量衡算 31 換熱器的選擇 34 預(yù)熱器的選擇 34 冷凝器的選擇 36 39 泵的選型 40 貯罐的計(jì)算 424 設(shè)計(jì)一覽表 425 附表 43三、參考文獻(xiàn) 45四、后記及致謝 46五、附錄（圖） 4647 / 51一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1 設(shè)計(jì)題目使用板式精餾塔分離二硫化碳32%，四氯化碳68%（摩爾分率，下同）的混合物。生產(chǎn)過程要求年產(chǎn)純度為96%的二硫化碳 10000 噸，%。2 操作條件（1）常壓操作；（2）回流液溫度為塔頂蒸汽的露點(diǎn)；（3）間接蒸汽加熱，加熱蒸汽壓力為5kgf/cm2（絕壓）；（4）冷卻水進(jìn)口溫度30℃，出口溫度45℃；（5）設(shè)備熱損失為加熱蒸汽供熱量的5％。3 塔板類型篩板塔。4 工作日每年工作日為300天，每天24小時連續(xù)運(yùn)行。5 廠址廠址為長沙地區(qū)。6 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）單元操作流程設(shè)計(jì)①單元操作方案選擇及論證。根據(jù)指定的設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)的資料，對可用的生產(chǎn)工藝進(jìn)行比較，篩選出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的操作流程。繪制出工藝流程簡圖，并對之進(jìn)行詳細(xì)說明。②物料及熱量衡算計(jì)算。要求對過程中涉及到的物料平衡和能量平衡全部采用手工計(jì)算，不得使用各種模擬軟件（如Aspen等）；③編制物料及熱量平衡計(jì)算書；④繪制物料流程圖（PFD）。（2）設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算①過程中所出現(xiàn)的各種設(shè)備（包括管線）均采用手工進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，不得使用各種模擬軟件（如Aspen等）獲得結(jié)果，并編制詳細(xì)的計(jì)算說明書；②過程中的機(jī)、泵可作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備出現(xiàn)，但要根據(jù)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行選型說明；③編制設(shè)備一覽表。（3）繪制工程圖樣①工藝流程簡圖一張；②物料流程圖（PFD）一張，要求對管道進(jìn)行標(biāo)注；③主體設(shè)備裝配圖一張，其他附屬設(shè)備使用條件圖，不繪制3D效果圖。設(shè)計(jì)說明書要求用MSWord編輯，保存為DOC格式；所有的圖紙均用AutoCAD繪制（A4）。二、正文1 設(shè)計(jì)方案簡介 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離四氯化碳二硫化碳混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。對板式精餾塔而言，對比浮閥塔、泡罩塔、舌型塔等，因篩板塔結(jié)構(gòu)最簡單，造價最低，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高等系列優(yōu)點(diǎn)，本方案選用篩板塔對四氯化碳二硫化碳混合物進(jìn)行連續(xù)精餾。一般，除熱敏性物系外，凡通過常壓蒸餾能夠?qū)崿F(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的物系，都應(yīng)采用常壓蒸餾。故本方案采用常壓操作。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液由儲罐經(jīng)進(jìn)料泵輸送至進(jìn)料口，再經(jīng)過預(yù)熱器，預(yù)熱器選用120℃的飽和水蒸氣作為熱流體，逆流操作，將原料液由常溫加熱至泡點(diǎn)溫度后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用冷凝器冷凝。冷凝器選用30℃的水作為冷流體，冷卻水出口溫度為45℃，塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器后部分冷凝，然后進(jìn)入儲槽再經(jīng)過冷卻器冷卻，并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。冷凝器在泡點(diǎn)下一部分回流到塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送入儲罐。該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比去最小回流比的2倍。蒸餾大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。直接蒸汽加熱主要用于輕組分和水的分離，且該操作對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用。故塔釜采用間接蒸汽加熱，設(shè)置一虹吸式再沸器，部分釜液經(jīng)再沸器加熱成蒸汽返回精餾塔，其余釜液冷卻送到儲罐。為了使精餾塔連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽、產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵。為了便于了解操作中的情況及時發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。比如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表等，以測量物流的格項(xiàng)參數(shù)。2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) 精餾塔流程的確定本設(shè)計(jì)任務(wù)書為分離四氯化碳二硫化碳混合液體。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比[1,5]的2倍 塔的物料衡算 表21 二硫化碳和四氯化碳的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量沸點(diǎn)(℃)密度(g/)二硫化碳四氯化碳、塔頂及塔底產(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 物料衡算原料處理量 每小時處理摩爾量 總物料衡算 (21) 易揮發(fā)組分物料衡算 (22) 聯(lián)立(21)，(22)可得： 質(zhì)量恒算年產(chǎn)量為10000t/a，按300天生產(chǎn)時間計(jì)算，則： ∵ ＝FW ＝＋ 解得 F＝ W＝表22 物料衡算表 基準(zhǔn) 1h輸入輸出項(xiàng)目KmolKg項(xiàng)目kmolkg進(jìn)料餾出液釜?dú)堃嚎傆?jì) 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù)NT的求取表23常壓下的二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)液相中二硫化碳摩爾分率x氣相中二硫化碳摩爾分率y溫度/℃液相中二硫化碳摩爾分