苯与甲苯混合物精馏塔设计方案

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1、苯与甲苯混合物精馏塔设计方案一、概述化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质.芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成

2、纤维等。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，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯——甲苯的分离。苯——甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁。因此用筛板塔。筛板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡

3、罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。28二、设计方案的确定本设计任务为分苯—甲苯的混合物，对于二元混合物的分离，应采用连续常压精馏流程。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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至贮罐。该物系属于易分离物系，故操作回流比取为2.7。塔底采用直接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至贮罐。三、精馏塔的物料衡算⒈原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率苯

4、的摩尔质量为：甲苯的摩尔质量为：⒉原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量28⒊物料平衡原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立解得四、塔板数的确定⒈理论板层数NT的求取①因为苯—甲苯属于理想物系，可采用图解法求解理论板层数②操作回流比③求精馏塔的气、液相负荷④求操作线方程精馏段操作线方程为提馏段操作线方程为⑤图解法求理论塔板层数采用图解法求理论板层数，求解结果为28总理论板层数(包括再沸器)进料板位置⒉理论板层数的求取精馏段实际板层数提馏段实际板层数五、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算⒈操作压力的计算操作为常压操作，所以⒉操作温度的计算依据安托因方

5、程苯甲苯又所以塔顶温度28进料板温度塔底温度精馏段平均温度提馏段平均温度⒊平均摩尔质量的计算塔顶平均摩尔质量计算由查平衡曲线得进料板平均摩尔质量计算由查平衡曲线得塔底平均摩尔质量计算由查平衡曲线得精馏段平均摩尔质量提馏段平均摩尔质量⒋平均密度的计算⑴气相平均密度计算　由理想气体状态方程计算，即28精馏段气相平均密度提馏段气相平均密度⑵液相平均密度计算　液相平均密度依下式计算，即塔顶液相平均密度的计算由，查手册得进料板液相平均密度的计算由，查手册得进料板液相的质量分率塔底液相平均密度的计算由，查手册得塔底液相的质量分率28精馏段液相平均密度为提馏段液相

6、平均密度为⒌液体平均表面张力的计算液相平均表面张力依下式计算即塔顶液相平均表面张力的计算由，查手册得进料板液相平均表面张力的计算由，查手册得塔底液相平均表面张力的计算由，查手册得精馏段液相平均表面张力提馏段液相平均表面张力⒍液体平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算即塔顶液相平均粘度的计算28由，查手册得解出进料板平均粘度的计算由，查手册得解出由，查手册得解出精馏段平均粘度提馏段平均粘度六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算由上面可知精馏段⒈塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为　28由式中，负荷因子由史密斯关联图查得，图的横坐标为取板间距，板上清液层高度取，则由

7、史密斯关联图，得知　气体负荷因子　取安全系数为，则空塔气速为按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为提馏段的气、液相体积流率为由式中，负荷因子由史密斯关联图查得，图的横坐标为28取板间距，板上清液层高度取，则由史密斯关联图，得知　气体负荷因子　取安全系数为，则空塔气速为按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为⒉精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为提馏段有效高度为在进料板上方开一个人孔，其高度为故精馏塔有效高度为七、塔板主要工艺尺寸的计算⒈溢流装置计算精馏段：因塔径，所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：⑴堰长28可取⑵溢流堰高

8、度由选用平直堰,堰上层液高度由式计算近似取，则取板上清液层高度故⑶弓形降液管的宽度和截面积由查图得故⑷降液管