毕业设计论文苯甲苯分离过程板式精馏塔设计.doc

苯-甲苯分离过程板式精馏塔设计 (化学化工学院 2011级化学工程与工艺) 指导老师： 摘 要 本人设计了苯—甲苯分离过程板式精馏塔装置，分别是：首先选择和确定生产工艺流程和方案；生产的主要设备—板式塔工艺参数计算：精馏塔的物料衡算、塔板数的确定、精馏塔的工艺条件以及有关物性数据的计算、精馏塔的塔体工艺尺寸计算、精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算；绘制了精馏塔设计条件图及生产工艺流程图；对设计过程中的的问题进行了研究和评论。 关键词：苯—甲苯; 分离过程；精馏塔 1引言 1.1苯与甲苯 1.1.1苯的性质及其用途 苯是有机化合物，是组成结构最简单的芳香烃。在常温下是一种无色、有芳香气味的透明液体。易挥发且难溶于水，1L的水中最多溶于1.7g水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，苯的自身也是良好的有机溶剂。苯化学性质是易取代，难氧化，难加成。而且苯的产量和生产的技术水平是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。 苯是常用溶剂，在化工企业上主要用于生产原料及合成其衍生物。主要用于金属脱脂。苯有减轻爆震的作用，因此而作为汽油的添加剂。此外，苯在工业上最重要的用途是做化工原料。 1.1.2甲苯的性质及其用途 甲苯是最普通的，最重要芳烃化合物之一。在空气中它并不能完全燃烧。有特殊芳香气味，几乎不溶于水，能和酒精以及乙醚任意比例混溶。甲苯很容易发生氧化和硝化。硝化反应生成的对硝基基甲苯和邻硝基甲苯是染料的原料。 1.1.3甲苯的危害 苯与甲苯性质很相试，是化工工业上很广的原料，其蒸汽有毒。对皮肤和粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用。急性中毒的重症者可有躁动、抽搐、昏迷。 1.2苯与甲苯分离过程的工艺流程原理及设计 首先，苯与甲苯的性质很相试，分子间的相互作用力几乎相等，符合拉乌尔定律，属于理想溶液。采用连续精馏流程。 38%的苯和甲苯混合溶液 38%的苯和甲苯混合溶液 原料储存 原料储存 冷凝原料预热 冷凝 原料预热 分配精馏 分配 精馏 再沸 再沸 冷却 冷却 99.8%的甲苯储存冷却 99.8%的甲苯储存 冷却 98%的苯储存 98%的苯储存 1板式塔简图与基础数据的搜集 1.1操作条件的确定 塔顶压强 回流比 单板压降 塔釜加热蒸汽压力 年工作日 进料状况 4kp 2Rmin 0.7kPa 0.50mPa 7400h 泡点进料 1.2 基础数据的搜集 表1苯与甲苯的密度（液相） 温度 80 90 100 110 120 ρA，kg/m3 814 805 791 778 763 ρB，kg/m3 809 801 791 780 768 表2苯与甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点（℃） 临界温度tc(℃) 临界压强PC(kPa) 苯 C6H6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯 C6H5—CH3 92.13 110.6 318.57 4107.7 项目 1 2 3 4 5 6 7 温度 80 85 90 95 100 105 110.6 PA0,mmg 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240 PB0,mmg 40 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 240 表3苯与甲苯饱和蒸汽压 表4苯与甲苯的表面张力（液相） 项目 1 2 3 4 5 温度 80 90 100 110 120 σA ,mN/m 21.2 20 18.8 17.5 16.2 σB ,mN/m 21.7 20.6 19.5 18.4 17.3 1.3板式塔简图 图2 板式塔的简图 2精馏塔的物料衡算 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 苯： 甲苯:MB =92.13Kg/Kmol XF ==0.658 XD==0.984 XW==0.0024 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=78.11×0.683+(1-0.683)×92.13=82.55Kg/Kmol MD=78.11×0.984+(1-0.984)×92.13=78.33 Kg/Kmol MW=78.11×0.0024+(1-0.0024)×92.13=92.10 Kg/Kmol 2.3塔顶、塔底的进料板精馏段的液相平均密 塔顶的质量分率αA==0.981 pLDM==977.5Kg/kmol 进料板液相平均密度计算： 进料板液相质量分率αA==0.68 pLFM== 833.3 Kg/kmol 塔底液相质量分率αA==0.0020 Plwm==769.23 Kg/kmol 精馏段液相平均的密度：pLM==905.4 提馏段液相平均密度p`LM==802.22 2.4物料衡算产品产量 W==98.22Kmol/h 总物料衡算 F=D+72.10(1) 苯物料衡算 F×0.658=0