【正文】 化工生產原理苯甲苯教學課程設計緒 論化工生產中常需進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的?；ト芤后w混合物的分離有多種方法，蒸餾及精餾是其中最常用的一種。蒸餾是分離均相混合物的單元操作之一，精餾是最常用的蒸餾方式，是組成化工生產過程的主要單元操作。為實現(xiàn)高純度的分離已成為蒸餾方法能否廣泛應用的核心問題，為此而提出了精餾過程。精餾的核心是回流，精餾操作的實質是塔底供熱產生蒸汽回流，塔頂冷凝造成液體回流。我們工科大學生應具有較高的綜合能力、解決實際生產問題的能力和創(chuàng)新的能力。課程設計是一次讓我們接觸并了解實際生產的大好機會，我們應充分利用這樣的機會去認真去對待。而新穎的設計思想、科學的設計方法和優(yōu)秀的設計作品是我們所應堅持努力的方向和追求的目標。浮閥塔盤自20世紀50年代初期開發(fā)以來，由于制造方便及其性能上的優(yōu)點，很多場合已取代了泡罩塔盤。這類塔盤的塔盤板開有閥孔，安置了能在適當范圍內上下浮動的閥片，其形狀有圓形、條形及方形等。由于浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負荷的變動而自動調節(jié)，因而在較寬的氣體負荷范圍內，均能保持穩(wěn)定操作。氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。與泡罩塔盤相比，處理能力較大，壓力降較低，而塔板效率較高，缺點是閥孔易磨損，閥片易脫落。操作氣速不可能會很高，因為會產生嚴重的霧沫夾帶，這就限制了生產能力的進一步提高。 具有代表性的浮閥塔有F1型（V1型）浮閥塔板、重盤式浮閥塔、盤式浮閥、條形浮閥及錐心形浮閥等。設計方案的選擇 1 設計流程本設計任務為分離苯__甲苯混合物。對于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾流程。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內，其余部分經產品冷凝器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后送至儲罐。 連續(xù)精餾塔流程流程圖 連續(xù)精餾流程附圖圖11 流程圖 2 設計思路在本次設計中，我們進行的是苯和甲苯二元物系的精餾分離，簡單蒸餾和平衡蒸餾只能達到組分的部分增濃，如何利用兩組分的揮發(fā)度的差異實現(xiàn)高純度分離，是精餾塔的基本原理。實際上，蒸餾裝置包括精餾塔、原料預熱器、蒸餾釜、冷凝器、釜液冷卻器和產品冷卻器等設備。蒸餾過程按操作方式不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾，我們這次所用的就是浮閥式連續(xù)精餾塔。蒸餾是物料在塔內的多次部分汽化與多次部分冷凝所實現(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將余熱帶走。在此過程中，熱能利用率很低，有時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。塔頂冷凝器可采用全凝器、分凝器全能器連種不同的設置。在這里準備用全凝器，因為可以準確的控制回流比。此次設計是在常壓下操作。 因為這次設計采用間接加熱，所以需要再沸器?；亓鞅仁蔷s操作的重要工藝條件。選擇的原則是使設備和操作費用之和最低。在設計時要根據實際需要選定回流比。塔板工藝計算流體力學驗算塔負荷性能圖塔附屬設備計算 圖12 設計思路流程圖本設計采用連續(xù)精餾操作方式。常壓操作。泡點進料。間接蒸汽加熱。選R=。塔頂選用全凝器。選用浮閥塔。在此使用浮閥塔，浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點，其突出優(yōu)點是可以根據氣體的流量自行調節(jié)開度，這樣就可以避免過多的漏液。另外還具有結構簡單，造價低，制造方便，塔板開孔率大，生產能力大等優(yōu)點。浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質設備，其多用不銹鋼板或合金 。近年來所研究開發(fā)出的新型浮閥進一步加強了流體的導向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動接觸更加有效，可顯著提高操作彈性和效率。從苯—甲苯的相關物性中可看出它們可近似地看作理想物系。而且浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負荷的變動而自動調節(jié)，因而在較寬的氣體負荷范圍內，均能保持穩(wěn)定操作。氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。第一章 塔板的工藝設計 相關物性參數 表11 苯和甲苯的物理性質項目分子式分子量M沸點（℃）臨界溫度tC（℃）臨界壓強PC（kPa）苯AC6H6甲苯BC6H5—CH3表12 苯、甲苯的粘度溫度℃020406080100120苯甲苯 表13 苯、甲苯的密度溫度℃020406080100120苯甲苯 表14 苯、甲苯的表面張力溫度℃020406080100120苯 甲苯表15 苯、甲苯的摩爾定比熱容溫度℃050100150苯 甲苯 表16 苯、甲苯的汽化潛熱溫度℃20406080100120苯 甲苯 表17 苯和甲苯的物理參數分子式相對分子質量沸點℃臨界溫度℃臨界壓力MPa苯（A）C6H64,898甲苯（B）C7H8 表18 飽和蒸汽壓苯、甲苯的飽和蒸汽壓可用Antoine方程計算：ABC苯甲苯表19 常壓下苯——甲苯的氣液平衡數據溫度t℃液相中苯的摩爾分率X%氣相中苯的摩爾分率Y% 全塔的物料衡算苯的摩爾質量： 甲苯的摩爾質量：=原料苯含量：質量分率 = % ，原料處理量：質量流量 = t/h ，產品要求： 塔頂含苯的質量分率：%塔底含苯的質量分率： 1%原料液含苯的摩爾分率：塔頂含苯的摩爾分率： = 塔底含苯的摩爾分率：= （2）原料液及塔頂底產品的平均摩爾質量 已知產品中甲苯的摩爾分率，故可計算出產品的平均摩爾質量：