苯甲苯分离过程筛板式精馏塔设计方案

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1、苯甲苯分离过程筛板式精馏塔设计方案第一章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。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分离苯和甲苯混合物精馏塔。筛板式精

2、馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板式精馏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。与泡罩塔相比，筛板式精馏塔具有很多优点，其生产能力（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。[1]在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单，造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制漏液。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传

3、质设备。为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状，这样可以降低进口处的速度，使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成，使用碳钢的比较少。实际操作表明，筛板在一定程度的漏夜状态下操作使其板效率明显下降，其操作的负荷范围比泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到2-3。44化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经

4、济合理性。在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能等直接关系到生产过程的经济问题。[2]本课程设计的主要内容是设计过程的物料衡算，塔工艺计算，塔板结构设计以及校核。1.1精馏塔设计任务在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液。已知原料液的年处理量为3.8万吨，原料组成为0.4(苯的质量分数)，要求塔顶馏出液的组成为0.955，塔底釜液含甲苯量不低于0.96（质量分数

5、）。图1-1设计条件图操作压力进料热状态回流比单板压降全塔效率建厂地址塔顶常压4kPaq=1自选0.7kPaET=60%武汉地区试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计1.2精馏塔设计方案的选定本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于二元混合物的分离，采用连续精馏流程。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人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点温度下一部分回流至塔内，其余部分产品经冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.4倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。44第二章筛板精馏塔工艺计算2.1精馏塔的物料衡算

6、2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2.1.3物料衡算原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立解得D=24.372W=31.4472.2塔板数的确定2.2.1理论板层数的求取苯的沸点为80.10℃，甲苯的沸点是110.63℃.用Antoine方程计算饱和蒸汽压44其中，苯A=6.03055B=1211.033C=220.79甲苯A=6.07954B=1344.8C=219.482苯甲苯当t=80.10℃时，Pa=101.332kPa，Pb=38.961kPa；当t=110.63℃时，Pa=237.684kPa，Pb=

7、101.351kPa80.10℃时，110.63℃时，===2.470得相平衡方程：则故最小回流比：去操作回流比为最小回流比的1.4倍，各段操作线方程的求取：精馏段操作线方程为：提馏段操作线方程：两操作线交点横坐标为44由逐板计算法得总理论板塔数=13块(包括再沸器)进料位置=7精馏段板数6块提馏段板数7块442.2.2实际板层数的求取实际板数求取：ET=60%精馏段：N精=6/0.6=10提馏段：N提=7/0.6=11.67≈12