【正文】 座 ....................................................................................................... 24 封頭高度 .............................................................................................. 24 人孔 ...................................................................................................... 24 進料板高度 .......................................................................................... 25 附屬結(jié)構(gòu) ........................................................................................................ 25 進料管 .................................................................................................. 25 回流管 .................................................................................................. 26 塔底出料管 .......................................................................................... 26 法蘭 ...................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 28 致謝 ................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 附 錄 .............................................................................................................. 28 本科畢業(yè)論文 25 萬噸 /年苯 甲苯分離裝置 工藝設(shè)計 摘 要： 苯精餾是苯生產(chǎn)的重要后處理工序， 本文主要研究的是 25 萬噸 /年 苯 甲苯的分離工藝設(shè)計 。本文采用了常壓精餾的方法分離苯 甲苯。主要研究過程是根據(jù)設(shè)計任務(wù)和操作環(huán)境確定了設(shè)計方案，然后繪制相應(yīng)的工藝流程圖。在塔板的工藝設(shè)計方面，則 包括了精餾塔的全塔物料衡算，對相關(guān)物性參數(shù)的計算和塔板數(shù)的計算，繼而設(shè)計了塔體的工藝尺寸。在做好以上的計算后，還需對所設(shè)計的精餾塔進行流體力學(xué)校核，繪制出塔板的負(fù)荷性能圖，然后做能量衡算。為了體現(xiàn)精餾塔 設(shè)計 的完整性，本文又根據(jù)現(xiàn)階段國內(nèi)外的有關(guān)精餾塔的有關(guān)工藝尺寸的規(guī)定，設(shè)計了塔體的其他結(jié)構(gòu)和相關(guān)附屬結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞： 苯 甲苯分離 ； 精餾 ； 工藝設(shè)計 The Design of 250,000 tons/years 本科畢業(yè)論文 Benzene, Toluene’s Separation Equipment Abstract： Benzene, toluene distillation process plays an important role in the production of benzene, the paper focus on the design of 250,000 tons/years benzene, toluene’s separation equipment. The method of it is distillation in ordinary pressure. The main research process contains that making sure the design proposal by the design assignment and the operations circumstances, and then making an engineering flow sheet. In terms of the tower plate’s design, it includes material balance of total tower, the calculation of something about the parameters of properties of matters and the amount of tower plates, then design its inches. After these calculations, the paper also checks the distillation tower’s fluid mechanics, draws performance curves, and then calculates its energy balance. The paper also designs other frames of tower body and accessory structure related to tower by the rules about distillation tower’s design at home and abroad, which aims to make the design perfect. Key Words： benzene, toluene’s separation。 distillation。 process design 本科畢業(yè)論文 第一章 綜 述 緒論 概述 苯的沸點為 ℃，熔點為 ℃，在常溫下是一種無色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。苯比水密度低，密度為 ，但其分子質(zhì)量比水重。苯難溶于水， 1 升水中最多溶解 苯；但苯是一種良好的有機溶劑，溶解有機分子和一些非極性的無機分子的能力很強。 早在 1920 年代，苯就已是工業(yè)上一種常用的溶劑，主要用于金屬 脫脂。由于苯有毒，人體能直接接觸溶 劑的生產(chǎn)過程現(xiàn)已不用苯作溶劑 。 苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑。在 1950 年代 四乙基鉛 開始使用以前，所有的抗爆劑都是苯。然而現(xiàn)在隨著含鉛汽油的淡出，苯又被重新起用。由于苯對人體有不利影響，對地下水質(zhì)也有污染，歐美國家限定汽油中苯的含量不得超過 1%。 苯在工業(yè)上最重要的用途 有： ? 做化工原料。苯可以合成一系列苯的衍生物： ? 苯與乙烯生成乙苯，后者可以用來生產(chǎn)制塑料的苯乙烯； ? 苯與 丙烯生成異丙苯，后者可以經(jīng)異丙苯法來生產(chǎn) 丙酮 與制樹脂和粘合劑的苯酚； ? 制尼龍的環(huán)己烷； ? 合成順丁烯二酸酐； ? 苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑 ； ? 用于制作 苯胺 的硝基苯； ? 多用于 農(nóng)藥 的各種氯苯； ? 合成用于生產(chǎn)洗滌劑和添加劑的各種烷基苯 ； ? 合成 氫醌 ， 蒽醌 等化工產(chǎn)品 。 甲苯是最簡單，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 為 95 ℃，沸點為 111 ℃。甲苯帶有一種特殊的芳香味，在常溫常壓下是一種無色透明，清澈如水的液體，密度為 ／ cm3，對光有很強的折射作用。甲苯幾乎不溶于水，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)其他常用有機溶劑中也有很好的溶解性。甲苯的黏度為 smpa? ，也就是說它的粘稠性弱于水。 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔。板式塔塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤 ,是氣 液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件 。屬逐級 (板 )接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備，氣體自 本科畢業(yè)論文 塔底向皮鼓泡或噴射的形式穿不定過塔板上的液層 ,使氣液相密切接觸而進行傳質(zhì)與傳熱 ,兩相的組份濃度呈階梯變化。填料塔內(nèi)有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件，屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動，并進行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱，兩相的組份深度或溫度沿塔高連續(xù)變化 [1]。 工業(yè)上對塔設(shè)備的基本要求是： (1)滿足工藝要求； (2)生產(chǎn)能力大，即氣液處理量大； (3)壓力降小，即流體阻力小； (4)操 作穩(wěn)定、操作彈性大； (5)效率高，即氣液兩相充分接觸，相際間傳熱面積大； (6)結(jié)構(gòu)簡單、可靠、省材、制造、安裝方便，設(shè)備成本低； (7)耐腐蝕，不易堵塞 (8)操作維修方便 [1] 板式塔早在 1813 年已應(yīng)用于手工業(yè)生產(chǎn)，是使用量最大，應(yīng)用范圍最廣的氣液傳質(zhì)設(shè)備。板式塔為逐級接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)圖如圖 11 所示。它是由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件組成的。操作時，塔內(nèi)液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的流動液層。氣體則在壓力差的推動下，自 下而上穿過各層塔板的生氣道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質(zhì)量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常的操作下，液相為連續(xù)相，氣相為分散相 [2]。 分離苯和甲苯，可以利用二者沸點的不同，采用塔式設(shè)備改變其溫度，使其分離并分別進行回收和儲存。板式篩板塔、浮閥塔都是常用的塔類型，可以根據(jù)不同塔各自特點選擇所需要的塔 [2]。 圖 11 板式塔結(jié)構(gòu)示意圖 本科畢業(yè)論文 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書本設(shè)計的塔型為篩板塔。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。五十年代起對篩板塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力大；塔板效率高，壓降低，而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減少 40%左右，安裝、維修都較容易。從而一反長期冷落的狀況，獲得了廣泛的應(yīng)用，近年來對篩板塔盤的研 究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板（孔徑可達(dá) 20~25mm） ,導(dǎo)向篩板等多種形式。 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴群）。塔盤結(jié)構(gòu)由篩孔區(qū)、無孔區(qū)、降液管及塔板等組成。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價低，氣體壓降小，板上液面落差較小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。其缺點是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。但設(shè)計良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對易 引起堵塞的 物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多。 圖 12 板塔示意圖 文獻(xiàn)綜述 目前就苯 甲苯的分離來說，主要采用的是精餾分離。 經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，精餾技術(shù)日漸成熟。其發(fā)展方向已從常規(guī)精餾轉(zhuǎn)向普通精餾無法分離的問題，通過物理或化學(xué)手段改變物系的性質(zhì)，使組分得以分離，或通過耦合技術(shù)促進分離過程，并且逐步向低能耗、低成本、清潔分離發(fā)展。在精餾基礎(chǔ) 研究方面，研究深度已由宏觀平均向微觀、由整體平均向局部瞬態(tài)發(fā)展；研究目標(biāo)由現(xiàn)象描述向過程機理轉(zhuǎn)移；研究手段日益采用高新技術(shù)；研究方法由傳統(tǒng) 理論向多學(xué)科交叉方向拓展。在各種新分離方法得到不斷開發(fā)和取得工業(yè)應(yīng)用之際，精餾在石油、天然氣、石油化工、醫(yī)藥和農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)等工業(yè)中所起的作用不斷擴大，其作為主要分離方法的地位也不會動搖，精餾的應(yīng)用天地將更加廣闊 [3]。 精餾 過程是一個復(fù)雜的傳質(zhì)傳熱過程。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，化工過程中 本科畢業(yè)論文 40%70%的能耗用于分離，而精餾能耗又占其中的 95%[4] 。自