毕业设计（论文）2013 届题目CS2和CCl4精馏塔的工艺和机械设计专业化工设备与维修技术毕业论文（设计）任务书1、论文（设计）题目：CS2和CCl4精馏塔的工艺和机械设计2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。
（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。
（3）主题明确，思路清晰。
（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。
（5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。
（6）所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。
3、论文（设计）日期：任务下达日期 2013.3.4完成日期 2013.4.10 4、指导教师签字：CS2和CCl4精馏塔的工艺和机械设计摘要：本次设计的目的是通过精馏操作来完成二硫化碳和四氯化碳混合溶液的分离，从而获得较高浓度的轻组分二硫化碳。
精馏是利用混合液中各组分挥发度不同而达到分离要求的一种单元操作。
本设计详细阐述了设计的各部分内容，计算贯穿在整个设计中。
本设计包括蒸馏技术的概述、精馏塔工艺尺寸的计算、塔板校核、精馏塔结构的设计、筒体及各部件材料的选择、筒体各处开孔补强的设计、塔体机械强度的校核及精馏塔装配图的绘制等主要内容。
关键字：精馏塔，塔板校核，开孔补强，机械强度。
目录1.概论 (1)1.1蒸馏技术背景、基本概念和分类 (1)1.1.1蒸馏技术背景 (1)1.1.3蒸馏技术分类 (1)1.2塔设备的作用和类型 (2)1.2.1塔设备的作用 (2)1.2.2塔设备的类型 (2)1.3蒸馏技术节能 (3)1.4现在蒸馏技术面临的机遇和挑战 (3)1.5本设计中的方案选择 (4)2.精馏塔设计任务书 (6)2.1设计题目：二硫化碳—四氯化碳精馏塔设计 (6)2.2设计任务及操作条件 (6)2.3设计内容 (6)2.4设计基础数据 (7)3．各部分结构尺寸的确定和设计计算 (8)3.1.物料衡算 (8)3.2全塔物料衡算 (8)3.3塔板数的确定 (8)3.4塔工艺条件及物性数据计算 (11)3.4.1操作压强的计算P m (11)3.4.3精馏塔气相密度 (11)3.4.4精馏塔液相密度 (11)3.5精馏塔气液负荷计算 (12)3.6精馏塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 (13)3.6.1塔径的计算 (13)3.6.2塔高计算 (14)3.7溢流装置 (14)3.8塔板布置 (17)3.8.1.塔板的分块 (17)3.8.2.边缘区宽度确定开孔区面积计算 (17)3.8.3.筛孔数n与开孔率 (18)3.9筛板的流体力学验算 (19)3.9.1气体通过筛板压降相当的液柱高度h (19)p3.9.2雾沫夹带量e的验算 (20)v3.9.3漏液的验算 (20)3.10塔板负荷性能图 (22)3.10.1雾沫夹带线 (22)3.10.2液泛线 (23)3.10.3液相负荷上限线 (25)3.10.4漏液线 (26)3.11精馏塔的工艺设计计算结果总表 (28)4.精馏塔各组件的设计 (29)4.1精馏塔塔体材料的选择 (29)4.2封头的选型依据 (29)4.2.1封头材料的选择 (29)4.2.2封头的高 (29)4.2.3封头与塔身连接的法兰 (30)4.3精馏塔的塔板类型选择 (30)4.4塔盘类型选择 (30)4.5塔体人孔的设计 (30)4.6支座设计 (30)4.7除沫器的设计 (31)4..8塔体各接管设计 (31)4.8.1 进料管 (31)4.8.2釜残液出料管 (32)4.8.3 回流液管 (32)4.8.4塔顶上升蒸汽管 (33)5壳体、封头的强度校核及开孔补强设计 (33)5.1壳体的强度校核 (33)5.1.1壳体壁厚的计算 (33)5.2封头的强度校核 (34)5.2.1封头的壁厚 (34)5.2.2强度校核 (35)5.3开孔补强 (35)5.3.1 开孔补强设计方法 (35)5.3.2开孔补强结构设计 (35)5.3.3接管处开孔补强的校核 (36)5.3.4人孔开孔补强的校核 (36)6．塔体机械强度计算 (37)6.1质量载荷的计算 (37)6.2塔的基本自震周期计算 (38)6.3地震载荷及地震弯矩计算 (39)6.3.1地震载荷的计算 (39)6.3.2地震弯矩的计算 (41)6.4风载荷及风弯矩计算 (42)6.4.1风载荷的计算 (42)6.4.2风弯矩的计算 (43)6.5塔体圆筒稳定校核 (43)6.6塔体圆筒压应力校核 (44)6.7水压试验时应力校核 (44)6.7.1试验压力引起的环向应力 (44)6.7.2试验压力引起的轴向应力 (45)6.7.3重力引起的轴向应力 (45)6.7.4重力引起的轴向应力 (45)6.7.5液压试验时最大组合压力的校核 (45)6.8裙座的机械强度校核 (46)6.8.1裙座基底面的强度校核 (46)6.9基础环设计 (47)6.9.1基础环尺寸的确定 (47)6.9.2基础环厚度的计算 (47)6.10地脚螺栓的设计 (47)6.11.裙座与塔壳对接焊缝验算 (48)6.11.1裙座与塔壳连接焊缝结构 (48)6.11.2裙座与塔体对接焊缝的验算 (48)参考文献 (49)致谢 (51)1.概论1.1 蒸馏技术背景、基本概念和分类1.1.1蒸馏技术背景蒸馏技术已经被广泛应用了200多年，早期使用蒸发和冷凝装于酒精提纯，1813年由法国的Cellier-Blumental 建立了第一个连续蒸馏竖踏，填料的使用早在1820年就开始了，一位名叫Clement 的技术师将其最早应用在酒精厂中，Perrier 于1822年在英格兰引进了早期的泡罩塔板，Coffer 于1830年发明了筛板塔。
第一本介绍蒸馏技术的书由Ernest Sorel在1893年完成【6】。
蒸馏作为一单元操作已经使用了很长时间，且目前工厂的首选分离方法。
其使用的条件为：(1) 组分之间挥发度差别较大；（2）进料中不存在高沸点组分；（3）化合物热力学性质稳定；（4）混合物腐蚀性较小。
蒸馏是关键共性技术。
在我国，蒸馏是目前应用最广占总能消耗最大的化工分离过程。
由于我国蒸馏技术能耗高，大型节能技术正面临挑战。
近年来，随着相关学科的渗透、蒸馏学科本身的发展及经济全球化的冲击，我国蒸馏技术正向新一代转变，以迎接所面临的挑战。
其特征为：（1）蒸馏学科正由传统的依靠经验、半经验过渡到凭半理论以致理论；（2）蒸馏过程正由传统的单一分离过程过渡到耦合和复杂的优化分离过程，以提高分离效率和节能；（3）由对环境造成严重污染向注重环保的一代转变；（4）由走加工的道路向技术集成创新性转变；（5）通过我国自己的技术进步解决装置大型化、长周期运行，通过创新解决蒸馏技术问题，以降低成本、提高国际竞争力。
1.1.2蒸馏技术基本概念蒸馏过程主要是利用混合物中各组挥发程度的不同而进行分离。
易挥发组分在气相中的相对含量比液相中的高，难挥发组分在液相中的相对含量比气相中高，故借助于多次的部分气化部分冷凝，达到轻重组分分离的目的。
蒸馏作为一种分离方法适用面广，既可以用于液体混合物分离、气体混合物分离，也可用于固体混合物的分离，蒸馏可以直接获得所要产品。
因此一般蒸馏过程比较简单，不像吸收、萃取、吸附等分离方法，需要外加介质（如溶剂），并需要进一步将所提取物质与介质分离。
蒸馏的特点：直接获取几乎纯态的产品，而吸收、萃取等操作的产品为混合物：应用范围广，可分离液体混合物、气体混合物、固体混合物：能耗高，气化、冷凝需要消耗大量的能量，加压、减压将消耗额外的能量。
1.1.3蒸馏技术分类按蒸馏方式分为：（1）平衡蒸馏或简单蒸馏平衡蒸馏即为一般闪蒸过程，混合液体加热后，使部分液体气化，达到初步分离的目的，这种过程称为单级平衡过程，多用于待分离混合物中各组分挥发较大而对分离要求不高的场合，是最简单的蒸馏;（2）精馏又称分批蒸馏，用于待分离混合物中各组分挥发度相差不大且对分离要求较高的场所，应用最广泛；（3）特殊蒸馏适合于待分离混合物中各组分得挥发度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸馏无法达到分离要求的场合，主要有萃取精馏、恒沸精馏、盐熔精馏、反应精馏及水蒸气精馏。
按操作流程分为：（1）间歇蒸馏又称批量蒸馏，用于批量生产某种产品，在一个操作流程过程中，他的操作参数不断改变，以达到取得所需馏分的目的，属于非稳态操作，主要适用于小规模及某些有特殊要求的场合；（2）连续蒸馏属于稳态操作，是工业生产中最常见的蒸馏方式，在塔中某一板上连续进料，在塔顶（或塔釜）得到合格产品，适用于大规模生产的场合。
按操作压力分为：（1）加压蒸馏适用于常压下为气态（如空气）或常压下沸点接近室温的混合物；（2）常压蒸馏适用于常压下沸点在150℃左右的混合物；（3）减压蒸馏（真空蒸馏）适用于常压下沸点较高或热敏性物质，可降低降低其沸点。
按待分离混合物的组分数分为：（1）两组分精馏被分离物系包含两种组元，该种物质分离计算简单，常以此精馏原理为计算基础，然后引申到多组分精馏计算中；（2）多组分精馏被分离物系包含多组分混合物，是在工业上最为常见的精馏操作。
1.2塔设备的作用和类型1.2.1塔设备的作用塔设备是化学工业、石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。
它可使气（汽）液或液液之间进行充分接触，达到相间传热与传质的目的。
在塔设备中进行的单元操作有：精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等。
1.2.2塔设备的类型塔设备的分类方法很多，例如，按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等；按形成相间接触面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔；最常用的分类是按塔的内部结构分为板式塔、填料式塔两大类。
在板式塔中，塔内装有一定量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质，两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。
在填料塔中，塔内装填一定高度的填料，液体自塔顶沿填料表面向下流动，作为连续相的气体自塔底向上流动，与液体进行逆流传质，两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。
1.3蒸馏技术节能蒸馏既包含使混合物汽化和冷凝的传热过程，又包含混合物分离的传质过程。
在此过程中，热的有效能转化为化学有效能，过程的不可逆性越大，有效能损失越大。
蒸馏过程的能耗巨大，据估计，化工过程中40%-70%的能耗用于分离，而蒸馏能耗又占其中的95%。
所以，蒸馏过程节能始终是研究的热点，一般讲，在考虑节能时，考虑范围越广、越全面，总的节能效果越好。
因此宏观讲，节能应包括结构节能、管理节能和技术节能三个方面。
此处主要讲技术节能，目前国内蒸馏技术节能的途径主要如下。