【正文】 1 誠信聲明 本人聲明： 本人 所呈交的 畢業(yè)設(shè)計 論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo) 幫助 下，獨立進行研究所取得的工作成果。本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人 愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的法律后果和法律責(zé)任，特此鄭重聲明。 本人簽名： 200X 年 11 月 12 日 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目：年處理量 萬噸苯精餾塔的設(shè)計 函授站： 專業(yè)： 化工工藝 班級： xx 學(xué)生： xx 指導(dǎo)教師： 1．設(shè)計（論文）的 主要任務(wù)及目標(biāo) ⑴ 苯精餾塔方案的簡要說明 原料為苯 甲苯混合物，其中苯含量為 70%（質(zhì)量分率）。要求將此二元混合物有效分離，要使塔頂產(chǎn)品甲苯含量不高于 1%，塔釜殘液中苯含量不高于 %，進料為泡點進料，年處理量 1 萬噸，年開工 8000 小時，連續(xù)進料操作。 ⑵ 苯精餾塔設(shè)計計算： a塔工藝計算（物料和能量衡算） b 塔及塔板主要工藝尺寸的設(shè)計計算 ⑶ 對苯精餾塔的流體力學(xué)驗算 ⑷ 相關(guān)輔助設(shè)備選型與計算 ⑸ 設(shè)計結(jié)果及分析討論 2．設(shè)計（論文）的基本要求和內(nèi)容 ⑴ 論文內(nèi)容符合畢業(yè)設(shè)計撰寫規(guī)范。 ⑵ 數(shù)據(jù)可 靠、真實，具有一定的代表性。 ⑶ 計算過程細(xì)化、符合規(guī)范要求。 ⑷ 要求論文圖紙包括：生產(chǎn)工藝流程控制圖、塔的部分裝配圖、 XY 圖、塔板負(fù)荷性能圖。 3．主要參考文獻 ⑴陸美娟 .《化工原理》 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2021 年 1月第 1版 ⑵馮伯華 .《化學(xué)工程手冊》第 6卷 .化學(xué)工業(yè)出版社 .1989 年 10 月第1版 ⑶包丕琴 .《華工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》 .北京化工大學(xué)化工原理教研室 .1997 年4月 ⑷陳洪鈁 .《化工分離過程》 .化學(xué)工業(yè)出版社 .1995 年 5月第 1版 ⑸陳鐘秀 .《化工熱力學(xué)》 .化學(xué)工業(yè)出版社 .1993年 11 月第 1版 4．進度安排 3 設(shè)計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱文獻，搜取數(shù)據(jù) 2 撰寫論文 3 繪圖 4 指導(dǎo)老師評審、修改 5 制作幻燈片 4 實現(xiàn)苯－甲苯苯分離的板式精餾塔設(shè)計 作者：魯維思 班級： 燕化升 071 學(xué)號： 071020 指導(dǎo)老師：蓋增旗 職稱：高級工程師 摘要 根據(jù)北京化工大學(xué)成人教育學(xué)生畢業(yè)設(shè)計要求，結(jié)合北京燕化公司煉油廠的生產(chǎn)實踐，選擇篩板塔精餾分離兩組分，以生產(chǎn)苯和甲苯產(chǎn)品組分為設(shè)計課題。 本設(shè)計選擇了操作簡單，能耗低，生產(chǎn)連續(xù)性強的全連續(xù)流程。在設(shè)計過程中，重點計算了精餾塔塔頂、塔釜、進料板及泡點進料溫度，塔頂、塔釜物料流量，塔板數(shù)，操作回流比；設(shè)計了溢流裝置，并進行了流體力學(xué)校核計算。同時，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整有關(guān)設(shè)計參數(shù)，確定了比較理想的設(shè)計參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對輔助設(shè)備如冷凝冷卻器 、再沸器、管道、槽等進行了簡單的核算，并初步選定規(guī)格。 關(guān)鍵詞：回流比、精餾、泡點進料、設(shè)備、試差 5 目 錄 前言 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． （ 7） 第 1 章 精餾方案的說明 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． （ 7） 第 節(jié) 操作壓力 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 7） 第 節(jié) 進料狀態(tài) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 8） 第 節(jié) 采用強制回流（冷回流） ．．．．．． ．．．．．．．．．（ 8） 第 節(jié) 塔釜加熱方式、加熱介質(zhì) ．．．．．．．．．．．．．．（ 8） 第 節(jié) 塔頂冷凝方式、冷卻介質(zhì) ．．．．．．．．．．．．．．（ 8） 第 節(jié) 流程說明 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 8） 第 節(jié) 篩板塔的特性 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 9） 第 節(jié) 生產(chǎn)性質(zhì)及用途 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 9） 第 節(jié) 安全與環(huán)保 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 11） 第 2 章 烯烴加氫飽和 單元分析 ．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 12） 第 節(jié) 反應(yīng)機理及影響因素分析 第 節(jié) 物料平衡 第 節(jié) 能量平衡 第 3 章 精餾塔設(shè)計計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 12） 第 節(jié) 塔的工藝計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． .（ 12） 第 節(jié) 塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計計算 ．．．． .（ 25） 第 4 章 塔的流體力學(xué)驗算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 31） 6 第 節(jié) 校核 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 31） 第 節(jié) 負(fù)荷性能圖計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 34） 第 5 章 輔助設(shè)備選型計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 39） 第 節(jié) 換熱器的計算選型 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 39） 第 節(jié) 管道尺寸的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 44） 第 節(jié) 原料槽、成品槽的確定．．．．．．．．．．．．．．．．（ 45） 第 6 章 設(shè)計結(jié)果概要及分析討論 ．．．．．．．．．．．．．．．（ 45） 第 節(jié) 數(shù)據(jù)要求 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．（ 45） 第 節(jié) 設(shè)計特點 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 46） 第 節(jié) 存在的問題 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 46） 參考文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 47） 符號說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 48） 附錄 1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 52） 附錄 2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 52） 附錄 3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 52） 附錄 4．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（ 52） 7 前言 本論文是針對工業(yè)生產(chǎn)中苯 甲苯溶液這一二元物系中進行苯的提純精餾方案，根據(jù)給出的原料性質(zhì)及組成、產(chǎn)品性質(zhì)及組成，對精餾塔進行設(shè)計和物料衡算。通過設(shè)計核算及試差等計算初步確定精餾塔的進料、塔頂、塔底操作條件及物料組成。同時對精餾塔的基本結(jié)構(gòu)包 括塔的主要尺寸進行了計算和選型，對塔頂冷凝器、塔底再沸器、相關(guān)管道尺寸及儲罐等進行了計算和選型。在計算設(shè)計過程中參考了有關(guān)《化工原理》、《化學(xué)工程手冊》、 《冷換設(shè)備工藝計算手冊》、《煉油設(shè)備基礎(chǔ)知識》、《石油加工單元過程原理》等方面的資料，為精餾塔的設(shè)計計算提供了技術(shù)支持和保證。 通過對 精餾塔進行設(shè)計和物料衡算等方面的計算，進一步加深了對化工原理、 石油加工單元過程原理等的理解深度，開闊了視野，提高了計算、繪圖、計算機的使用等方面的知識和能力，為今后在工作中進一步發(fā)揮作用打下了良好的基礎(chǔ)。 第 1章 精餾方案的說明 本精餾方案適用于工業(yè)生產(chǎn)中苯 甲苯溶液二元物系中進行苯的提純。 精餾塔苯塔的產(chǎn)品要求純度很高，達 ％以上，而且要求塔頂、塔底產(chǎn)品同時合格，以及兩塔頂溫度變化很窄 (℃ )，普通的精餾溫度控制遠遠達不到這個要求。故在實際生產(chǎn)過程控制中只有采用靈敏板控制才能達到要求。故苯塔采用溫差控制。 第 操作壓力 8 精餾操作在常壓下進行，因為苯沸點低，適合于在常壓下操作而不需要進行減壓操作或加壓操作。同時苯物系在高溫下不易發(fā)生分解、聚合等變質(zhì)反應(yīng)且為液體（不是混合氣體）。所以，不必要用加壓減壓或減壓精餾。另一方面， 加壓或減壓精餾能量消耗大，在常壓下能操作的物系一般不用加壓或減壓精餾。 第 進料狀態(tài) 進料狀態(tài)直接影響到進料線（ q 線）、操作線和平衡關(guān)系的相對位置，對整個塔的熱量衡算也有很大的影響。和泡點進料相比：若采用冷進料，在分離要求一定的條件下所需理論板數(shù)少，不需預(yù)熱器，但塔釜熱負(fù)荷（一般需采用直接蒸汽加熱）從總熱量看基本平衡，但進料溫度波動較大，操作不易控制；若采用露點進料，則在分離要求一定的條件下，所需理論板數(shù)多，進料前預(yù)熱器負(fù)荷大，能耗大，同時精餾段與提餾段上升蒸汽量變化較大，操作不易控制，受外界條件影響大。 泡點進料介于二者之間，最大的優(yōu)點在于受外界干擾小，塔內(nèi)精餾段、提餾段上升蒸汽量變化較小，便于設(shè)計、制造和操作控制。 第 1． 3節(jié) 采用強制回流（冷回流） 采用冷回流的目的是為了便于控制回流比，回流方式對回流溫度直接影響。 第 1． 4節(jié) 塔釜加熱方式、加熱介質(zhì) 塔釜采用列管式換熱器作為再沸器間接加熱方式，加熱介質(zhì)為水蒸汽。 第 1． 5節(jié) 塔頂冷凝方式、冷卻介質(zhì) 塔頂采用列管式冷凝冷卻器，冷卻介質(zhì)用冷卻水。 9 第 1． 6節(jié) 流程說明 由于上游裝置沒有后加氫單元，所以在重整反應(yīng)過程中生成的烯烴會帶到本裝置原料中， 烯烴的存在，會導(dǎo)致苯、甲苯產(chǎn)品的酸洗比 色不合格，因此必須進行烯烴的加氫飽和。 本裝置流程包括烯烴加氫反應(yīng)單元和精餾單元兩部分。 烯烴加氫反應(yīng)單元：原料經(jīng)過進料泵加壓后進入換熱器 E101 與反應(yīng)生成油交換熱量后，進入加熱爐 L101 進行加熱，再進入反應(yīng)器 R101，經(jīng)過烯烴飽和加氫反應(yīng)后進入熱交換器 E101 冷卻后，進入油氣分離器 V101，油進入精餾原料中間罐。 本精餾方案采用節(jié)能型強制回流進行流程設(shè)計，并附有在恒定進料量、進料組成和一定分離要求下的自動控制系統(tǒng)以保證正常操作。 精餾過程： 30OC 原料液從原料罐經(jīng)進料泵進入原料換熱器 E102 再經(jīng)原料預(yù)熱器 進行預(yù)熱進一步預(yù)熱至泡點（ ，加熱介質(zhì)為水蒸汽），溫度升至約,從進料口進入精餾塔 T101 進行精餾，塔頂氣溫度為 的氣液混合物進入塔頂冷卻器（冷卻介質(zhì)為冷卻水），冷凝后的物料進入回流罐V102，然后再通過回流泵，將料液 一部分 作為回流也打入塔頂， 另一部分作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)產(chǎn)品冷卻器進入產(chǎn)品儲罐 V103，再經(jīng)產(chǎn)品泵 P104/AB 輸送產(chǎn)品。 塔釜內(nèi)液體一部分進入再沸器 E103，經(jīng)水蒸汽加熱后，回流至塔釜，另一部分與原料換熱器換熱后排入甲苯儲罐。在整個流程中，所有的泵出口都裝 有壓力表，所有的儲槽都裝有放空閥，以保證儲槽內(nèi)保持常壓。 第 節(jié) 篩板塔的特性 篩板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要優(yōu)點： （ 1） 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價為泡罩塔的 60%左右，為浮閥塔的 80%左右； （ 2） 在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大 20%40%； （ 3） 塔板效率較高，比泡罩塔高 15%左右，但稍低于浮閥塔； （ 4） 氣體壓力降較小，每板壓力降比泡罩塔約低 30%左右。 篩板塔的缺點是：小孔篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。 10 第 生產(chǎn)性質(zhì)及用途 苯的性質(zhì)及用途 苯是一種易燃、易揮發(fā)、有毒的無色透明液體， 易燃帶有特殊芳香氣味的液體。分子式 C6H6，相對分子量 ，相對密度 (20℃ )，熔點 ℃，沸點 ℃，閃點 ℃ (閉杯 )，自燃點 ℃，蒸氣密度 ，蒸氣壓 ( ℃ )， 標(biāo)準(zhǔn)比重為 。蒸氣與空氣混合物爆炸限 %～%。不溶于水，與乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇熱、明火易燃燒、爆炸。能與氧化劑，如五氟化溴、氯氣、三氧化鉻、高氯酸、硝酰、氧氣 、臭氧、過氯酸鹽、 (三氯化鋁 +過氯酸氟 )、 (硫酸 +高錳酸鹽 )、過氧化鉀、 (高氯酸鋁 +乙酸 )、過氧化鈉發(fā)生劇烈反應(yīng)，不能與乙硼烷共存。苯是致癌物之一。 苯是染料、塑料、合成樹脂、合成纖維、藥物和農(nóng)藥等的重要原料，也可用作動力燃料及涂料、橡膠、膠水等溶劑。 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 見表 1－ 1。 表 11 純苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T228393） 項目 指標(biāo) 特級 一級 二級 三級 外觀 室溫（ 18~25℃）下透明液體，不深于每 1000mL水中含有 重鉻酸鉀溶液的顏色 密度（ 20℃） /