化工原理苯和甲苯的分離項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案-文庫(kù)吧
2025-04-21 00:12 本頁(yè)面
【正文】 計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等)及其裝置的位置，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。 滿足經(jīng)濟(jì)上的需求同時(shí)要盡可能的節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸餾過(guò)程中如能適當(dāng)?shù)乩盟敗⑺椎膹U熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。 保證安全生產(chǎn)條件可以的話，保證安全生產(chǎn)也是必要的。對(duì)于有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。如，苯是易揮發(fā)的毒性液體。塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。 設(shè)計(jì)思路 在本次設(shè)計(jì)中，我們進(jìn)行的是苯和甲苯二元物系的精餾分離，簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾只能達(dá)到組分的部分增濃，如何利用兩組分的揮發(fā)度的差異實(shí)現(xiàn)高純度分離，是精餾塔的基本原理。實(shí)際上，蒸餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器、蒸餾釜、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。蒸餾過(guò)程按操作方式不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾，我們這次所用的就是篩板式連續(xù)精餾塔。蒸餾是物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝所實(shí)現(xiàn)分離的。熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在此過(guò)程中，熱能利用率很低，有時(shí)后可以考慮將余熱再利用，在此就不敘述。要保持塔的穩(wěn)定性，流程中除用 泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。回流比是精餾操作的重要工藝條件。選擇的原則是使設(shè)備和操作費(fèi)用之和最低。在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要選定回流比。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要通過(guò)文獻(xiàn)檢索與小組討論確定設(shè)計(jì)方案及流程圖。 文獻(xiàn)檢索 通過(guò)查找兩物質(zhì)的性質(zhì)以及文獻(xiàn)檢索等確定設(shè)計(jì)方案?！?，℃，在常溫下是一種無(wú)色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。苯比水密度低，但其分子質(zhì)量比水重。苯難溶于水，1 ；但苯是一種良好的有機(jī)溶劑，溶解有機(jī)分子和一些非極性的無(wú)機(jī)分子的能力很強(qiáng)。甲苯是最簡(jiǎn)單，最重要的芳烴化合物之一。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。甲苯的熔點(diǎn)為95 ℃，沸點(diǎn)為111 ℃。甲苯帶有一種特殊的芳香味（與苯的氣味類似），在常溫常壓下是一種無(wú)色透明，清澈如水的液體，密度為0．866g／cm，對(duì)光有很強(qiáng)的折射作用（折射率：）。甲苯幾乎不溶于水( g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多數(shù)其他常用有機(jī)溶劑中也有很好的溶解性。 mPas，也就是說(shuō)它的粘稠性弱于水。 kJ/kg，閃點(diǎn)為4 ℃，燃點(diǎn)為535 ℃。分離苯和甲苯，可以利用二者沸點(diǎn)的不同，采用塔式設(shè)備改變其溫度，使其分離并分別進(jìn)行回收和儲(chǔ)存。板式精餾塔、浮法塔都是常用的塔類型，可以根據(jù)不同塔各自特點(diǎn)選擇所需要的塔。本設(shè)計(jì)選用篩板式精餾塔。 小組討論小組成員共同研究確定設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程以及解決設(shè)計(jì)流程中遇到的問(wèn)題。 相關(guān)符號(hào)說(shuō)明表21 相關(guān)符號(hào)說(shuō)明符號(hào)意義SIA組分Ａ的量KmolB組分Ｂ的量KmolC組分Ｃ的量KmolD塔頂產(chǎn)品流率Kmol/sEＴ總板效率X液相組分中摩爾分率y氣相組分中摩爾分率α相對(duì)揮發(fā)度μ粘度PasF原料進(jìn)量或流率Kmol/sL下降液體流率Kmol/sN理論塔板數(shù)P系統(tǒng)的總壓Paq進(jìn)料中液相所占分率r汽化潛熱KJ/Kmolt溫度KV上升蒸氣流率Kmol/sW蒸餾釜的液體量Kmolhc與干板壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨萴hd液體流出降液管的壓頭損失mhL板上液層高度mZ塔的有效段高度mθ液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間sρL液體密度Kg/m3ρV氣體密度Kg/m3接上：ρV氣體密度Kg/m3σ液體表面張力dyn/cmWd`降液管寬度mρ密度Kg/m3Aa基板鼓泡區(qū)面積m2Af總降壓管截面積m2AT基截面積m2C氣相負(fù)荷參數(shù)C20 時(shí)的氣相負(fù)荷參數(shù)D塔徑mg重力加速度h0降液管底隙高度mhp與單板壓降相當(dāng)?shù)囊簩痈叨萴hW出口堰高mHT板間距mLW堰長(zhǎng)mLh塔內(nèi)液體流量m3/hLs塔內(nèi)液體流量m3/sN一層塔板上的篩孔總數(shù)U空塔氣速m/sU0篩板氣速m/sVh塔內(nèi)氣體流量m3/hVs塔內(nèi)氣體流量m3/s第 3 章 塔的工藝計(jì)算 基礎(chǔ)的物性據(jù) 苯和甲苯的物理性質(zhì)表31 苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)℃臨界溫度℃臨界壓強(qiáng)kPa苯C6H64910甲苯C6H5CH34050 苯和甲苯的飽和蒸汽壓PO苯和甲苯的飽和蒸汽壓可用Antoine方程求算，即式中T — 物系溫度，℃Po — 飽和蒸汽壓，kPaA、B、 C — Antoine 常數(shù)，其值見(jiàn)下表。表32 Antoine 常數(shù)組分ABC苯甲苯 苯和甲苯的液相密度ρL表33 苯和甲苯的液相密度溫度℃8090100110120苯kg/m3甲苯kg/m3 液體表面張力σ表34 液體表面張力溫度t,℃6080100120140苯mN/m甲苯mN/m 液體粘度μL表35 液體表面張力溫度t,℃6080100120140苯mPas甲苯mPas 塔的工藝計(jì)算塔頂操作壓力 = 每層塔板的壓降 △P= KPa進(jìn)料操作壓力 PF=+=塔底操作壓力 PW=+=精餾段平均壓力 Pm==提餾段平均壓力 Pm== 操作溫度的計(jì)算依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、甲苯的飽和蒸氣壓由安托尼方程計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下表：表36 安托尼常數(shù)溫度t,℃ABC苯(A)甲苯(B)塔頂溫度＝ ℃進(jìn)料板溫度＝℃ 塔底溫度=℃精餾段平均溫度=（ ＋）/2 =℃提餾段平均溫度=（+）/2 =℃塔平均溫度=（+）/2 =℃ 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率：苯的摩爾質(zhì)量 =甲苯的摩爾質(zhì)量 =====
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1