板式苯精馏塔的工艺设计

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1、第一章概述1.1苯的基本来源和用途苯为无色透明液体，分子量为c6H6o难溶于水，能与乙醇、乙醯、丙酮、二氧化碳任意混合。易挥发，有强烈的气味。苯是重要的石油化工原料之一，可用于合成橡胶、合成树脂、合成纤维、医药、农药、炸药和燃料等一系列重要的化工产品。同时也可作为涂料、橡胶等溶剂；在炼油工业中苯是提高汽油辛烷值的掺合剂。苯的生产技术和产量已经成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。目前苯有6种来源:催化重整、裂解石油、甲苯歧化、甲苯加氢脱烷基化、焦炭炉轻油、煤焦油。其中催化重整和裂解石油是常用的方法。苯的下游衍生物主要有乙苯、异丙苯、环己烷、硝基苯，其他衍

2、牛物还有烷基苯和氯化苯等。无论用哪种方法来获得苯，得到的苯中总会有一部分的氯苯存在。在一些行业中需要的是纯度较高的苯，例如苯乙烯等物质的获得。所以需要用化工分离方法对这两种物质进行分离，这在工业应用上是非常重要的。1.2化工分离技术的重要性化工分离技术是化学工程的一个重要分支，任何化工生产过程都离不开这种技术。化工生产中从原料的精制、屮间产物的分离、产品的提纯和废水、废气的处理都有赖于化工分离技术。绝大多数反应过程的原料和反应所得到的产物都是混合物，需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离剂使混合物得到分离提纯。各国都在根据自身特点和条件加速发展分离技术，例

3、如美国的研究工作兼具新颖性和实用性的特点，英国侧重于基础研究，法国重视核领域和数学模型的研究，德国重视实验技术和工程研究，日本在生物工程和新材料的研究方面投入了很大的力量，加拿大和澳大利亚则以资源利用为研究重点。我国的分离技术的研究和应用从50年代以来也取得了重大的进展。例如石油工业的崛起大大推动了精憾技术的发展。「3化工分离技术的多样性由于化工分离技术的应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。按机理划分，可大致分成五类，即：牛成新相以进行分离（如蒸憾、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜

4、分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等，它们的特点和设计方法有所不同。在这其中精憾仍是当前使用最多的最有效的分离技术。1.4二元混合精f留概述在化工实际生产中，精谓是最常用的单元操作，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。在化学工业中，总能耗的40%用于分离过程，而其中的95%是精憾过程消耗的，因此有必要开辟多种途径来降低能耗，实现精倒节能。因此，对二元混合物连续精馆的研究无论是对节省投资，还是降低能耗，都具有非常重要的意义。1.4.1精馆原理双组分混合液的分离是最简单的精徭操作。典型的精惚设备是连续精

5、惚装置，包括精憾塔、再沸器、冷凝器等。精憎塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸汽得到部分冷凝，部分凝液作为回流液返回塔顶，其余馆出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸汽沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部，进料屮的液体和上塔段來的液体一起沿塔下降，进料屮的蒸汽和下塔段来的蒸汽一起沿塔上升。在整个精徭塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相,汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，憾出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸汽

6、中易挥发组分进一步提浓，称为精馆段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提憾段。两段操作的结合，使液体混合物屮的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时,须有n-1个塔⑵。易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸汽两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量Z比，称为回流比，它是精憎操作的一个重要控制参数，它的变化影响精憾操作的分离效果和能耗。1.4.2精镭分离原则精憾过稈的热力学基础是组分间的挥发度的差异

7、（a>l）o按操作过程分间歇精憾和连续精憎；按操作方式分为常减压精憾、恒沸精惚、萃取精馆、反应精憎、催化精憾、抽提精徭、热泵精馆和精密精馆。常减压精惚是普通的精惚方法，恒沸精憎和萃取精憎的基本原理都是在分离的混合液中加入第三组分，以提高组分间的相对挥发度，从而用精憾的方法将它们分离。恒沸精憎和萃取精憎是根据第三组分所起的作用进行划分的。恒沸精憾和萃取精憎是采用物理方法改变原有组分的相对挥发度。近年来人们逐渐重视对于将化学反应和精憾过程结合起來的研究。这种伴有化学反应的精馆过程称为反应精馆。按照反应屮是否使用催化剂可将反应精徭分为催化反应精徭过程和无催化剂的反应

8、精徭过程。催化反应精憎过程按所用催化剂