苯—甲苯混合体系分离过程设计

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1、化工工程设计训练题目：苯—甲苯混合体系分离过程设计姓名：张招勤学院：应用技术学院专业：石油化工生产技术学号：0815010142指导教师：邹长军2010年12月6日一、设计题目：苯—甲苯混合体系分离过程设计二、设计任务及操作条件1、设计任务生产能力（进料量）：142ⅹ103吨/年操作周期：300ⅹ24=7200小时进料组成：50%（质量分率，下同）塔顶产品组成：>99%塔底产品组成：<2%2、操作条件操作压力：常压（表压）进料热状态：泡点进料冷却水：20℃加热蒸汽：0.2Mpa塔顶为全凝器，中间泡点进料，连续精馏。3、设

2、备型式筛板式三、设计内容1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算（板式塔）4、主要设备工艺尺寸设计板式塔：（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定5、辅助设备选型与计算（泵、塔顶冷凝器和塔釜再沸器）6、设计结果汇总7、工艺流程图8、设计评述四、图纸要求工艺流程图带控制点（用A4纸）五、设计时间：2010年11月15日至2010年12月10日摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。

3、本设计的题目是苯—甲苯混合体系分离过程设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，设计说明书。关键词：板式塔、苯-甲苯、工艺计算、工艺流程图第一章概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔塔内装有一定数量的塔盘,是气液接触和传质的基本构件;属逐级(板)接触的气液传质设备，气体自塔底向皮鼓泡或喷射的形式穿不定过塔板上的液层,使气液相密切接触而进行传质与传热,两相的组份浓度呈阶

4、梯变化。填料塔内有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件，属微分接触型气液传质设备，液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热，两相的组份深度或温度沿塔高连续变化[1]。板式塔在工业上的应用由来已久，发展并演变出了很多类型。通常可以按照塔板有无降液管划分为：（1）有降液管式塔板（也称溢流式塔板或错流式塔板）如泡罩、浮阀、筛板和无降液管式塔板（也称穿流式塔板或逆流式塔板）如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等[

5、2]。工业上对塔设备的基本要求是：(1)满足工艺要求(2)生产能力大，即气液处理量大(3)压力降小，即流体阻力小(4)操作稳定、操作弹性大(5)效率高，即气液两相充分接触，相际间传热面积大(6)结构简单、可靠、省材、制造、安装方便，设备成本低(7)耐腐蚀，不易堵塞(8)操作维修方便[1]。苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/mL，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些

6、非极性的无机分子的能力很强。甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95℃，沸点为111℃。甲苯带有一种特殊的芳香味，在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866g／cm3，对光有很强的折射作用。甲苯几乎不溶于水，但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0.6mPa.s，也就是说它的粘稠性弱于水。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和

7、储存。板式筛板塔、浮阀塔都是常用的塔类型，可以根据不同塔各自特点选择所需要的塔。筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，呈正三角形排列。上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群）。筛板塔是1932年提出的，塔盘结构由筛孔区、无孔区、降液管及塔板等组成。其优点是结构简单，制造维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，

8、对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故近年我国对筛板的应用日益增多，所以在本设计中设计该种塔型。第二章流程方案的确定和说明一、流程示意图原料原料罐原料预热器精馏塔冷凝器冷却器再沸器苯冷却器甲苯储罐甲苯苯的储罐二、加料方式加料分两种方式：泵加料和高位加料。高位加料通过控制液位的高度，可以得到稳定的流量，但要求搭建塔台，