化工原理课程设计苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计

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1、北师范大学化工原理课程设计姓名:学号:指导教师:2015年4月6日一概述1.1精馏化工生产常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。互溶液体混合物的分离方法有多种方法，精馏是其屮最常用的一种。精馏的原理是利用液体混合物之间挥发度的差异，本设计的题目是苯一甲苯二元物系板式精馏塔的设计，就是利用精馏的方法。1.2塔设备塔设备是炼油、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。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气

2、液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向K者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。根据要分离的液体混合物苯和甲苯二者沸点的不同，故选用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。1.3液体混合物一苯和甲苯苯的沸点为80.l'C，熔点为5.5°C，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0.88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

3、种良好的宥机溶剂，溶解宥机分了和一些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°C，沸点为111°C。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液，密度为0.866对光有很强的折射作用（折射率：1.4961）。甲苯几乎不溶于水（0.52%），但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和人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,也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40

4、.940闪点为4°C，燃点为535°C。如表1所示表1苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点（r）临界温度&（°C）临界压强Pc（kpa）苯A7880.1288.56833.4甲苯BC6//5-C//392110.8318.574107.7二设计方案简介由于板式塔所使用的塔板不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔等等，每种塔型都有优缺点。对于本次设计要分离的液体混合物苯和甲苯，我选用筛板塔。理由是：筛板塔的优点：1）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

5、沫层（或喷射的液滴群）；2）结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60°%，为浮阀塔的80%左右。3）处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10〜15%。4）塔板效率高，比泡罩塔高15°%左右。5）压降较低，毎板压力比泡罩塔约低30%左右。筛板塔的缺点是：1）塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。2）操作弹性较小（约2〜3）。3）小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性人的、脏的和带固体粒子的料液。虽然筛板塔也有缺点，但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故在本设计中采用该种塔

6、型。三设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：3.1满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备，首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要吋传热量也可进行调整。因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中

7、安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。再其次，要考虑必需装置的仪表（如温度计、压强计，流量计等）及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过®是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。3.2满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。如前所述在蒸榴过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。又如冷却水出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。同样，回流比的

8、大小对操作费和设备费也有很大影响。3.3保证安全生产例如苯属有毒物料，不能让其蒸汽弥漫车间。又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。!i!