【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 升水中最多溶解 苯；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機(jī)分子的能力很強(qiáng)。苯能與水生成 恒沸物 ，沸點(diǎn)為 ℃，含苯 %。因此，在有水生成的反應(yīng)中常加苯蒸餾，以將水帶出。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)說明書） 2 甲苯與苯的化學(xué)性質(zhì) （ 1）甲苯是有機(jī)化合物，屬 芳香烴 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 C6H5CH3。在常溫下呈液體狀，無色、易燃。它的沸點(diǎn)為 ℃，凝固點(diǎn)為－ 95℃ ，密度為 g/cmamp。sup3。甲苯溫度計(jì)正是利用了它的凝固點(diǎn)比水很低，可以在高寒地區(qū)使用；而它的沸點(diǎn)又比水的沸點(diǎn)高，可以測(cè) ℃以下的溫度。因此從測(cè)溫范圍來看，它優(yōu)于水銀溫度計(jì)和酒精溫度計(jì)。另外甲苯比較便宜，故甲苯溫度計(jì)比水銀溫度計(jì)也便宜。 甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的 溶劑 中。甲苯容易發(fā)生氯化，生成苯 — 氯甲烷或苯 三氯甲烷 ，它們都是工業(yè)上很好的溶劑；它可以萃取 溴水 中的溴，但不能和溴水反應(yīng)；它還容易硝化，生成對(duì)硝基甲苯或鄰硝基甲苯，它們都是 染料 的原料；它還容易 磺化 ， 生成鄰甲苯磺酸或 對(duì)甲苯磺酸 ，它們是做染料或制 糖精 的原料。甲苯與硝酸取代的產(chǎn)物三硝基甲苯一份甲苯和三份 硝酸 硝化，可得到 三硝基甲苯 （俗名TNT，梯恩梯），是威力很大的 炸藥 。 甲苯與苯的性質(zhì)很相似，是工業(yè)上應(yīng)用很廣的原料。但其 蒸汽 有毒，可以通過 呼吸道 對(duì)人體造成危害，危害等級(jí)為乙類，使用和生產(chǎn)時(shí)要防止它進(jìn)入呼吸器官。 （ 2）苯參加的化學(xué)反應(yīng)大致有 3 種：一種是其他基團(tuán)和苯環(huán)上的氫原子之間發(fā)生的取代反應(yīng)；一種是發(fā)生在 C=C 雙鍵上的加成反應(yīng)；一種是苯環(huán)的斷裂。 苯與甲苯、危害及區(qū)別 （ 1）苯 由于苯的揮發(fā)性大，暴露于空氣中很容易擴(kuò)散。人和動(dòng)物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi)，會(huì)引起急性和慢性苯中毒。有研究報(bào)告表明，引起苯中毒的部分原因是由于在體內(nèi)苯生成了 苯酚 。 特別注意：長(zhǎng)期吸入會(huì)侵害人的神經(jīng)系統(tǒng)，急性中毒會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)痙攣甚至昏迷、死亡；在 白血病 患者中，有很大一部分有苯及其有機(jī)制品接觸歷史。 （ 2）甲苯 侵入途徑：吸入、食入、經(jīng)皮吸收；健康危害：對(duì)皮膚、 粘膜 有刺激性，對(duì) 中樞神經(jīng)系統(tǒng) 有麻醉作用； 急性中毒 ：短時(shí)間內(nèi)吸入較高濃度本品可出現(xiàn)眼及上呼吸道明顯的刺激癥狀、眼結(jié)膜及 咽部充血、頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、 胸悶 、四肢無力、步態(tài)蹣跚、 意識(shí)模糊 。重癥者可有躁動(dòng)、抽搐、昏迷；慢性中毒：長(zhǎng)期接觸可發(fā)生 神經(jīng)衰弱綜合征 ，肝腫大，女性月經(jīng)異常等。皮膚干燥、皸裂、 皮炎 。 苯與甲苯的工業(yè)用途 年產(chǎn) 7 萬噸苯的精餾裝置工藝設(shè)計(jì) 3 （ 1）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(duì)人體有不利影響，對(duì)地下水質(zhì)也有污染，歐美國(guó)家限定汽油中苯的含量不得超過 1%。 苯在工業(yè)上最重要的用途是做化工原料。苯可以合成一系列苯的衍生物： 苯的最主要的用途是制取乙苯，其次是制取環(huán)己烷和苯酚。苯經(jīng)取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)等生成的一系列化合物可以作為制取塑料、橡膠、纖維、染料、去污劑、殺蟲劑等的原料。大約 10%的苯用于制造苯系中間體的基本原料。此外，苯有良好的溶解性能，可作為化工生產(chǎn)中的溶劑。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；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。 （ 2）甲苯是基本有機(jī)原料之一，大量由于提高辛烷值汽油組分和多種用途的溶劑。從甲苯中可以衍生出許多種化工原料，例如：苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二異氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和對(duì)甲苯磺酸等。這些原料可進(jìn)一步制造合成纖維、塑料、炸藥和染料等。 我國(guó)苯和甲苯生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展概況 國(guó)內(nèi)情況 苯和甲苯都是重要的有機(jī)化工 原料。以苯為原料可合成 250 種以上的有機(jī)化學(xué)品，但主要衍生物為乙苯、異丙苯、環(huán)己烷和硝基苯。 20xx 年全球苯消費(fèi)總量為 4100 萬 t，其中上述 4種衍生物分別占 53%， 18%， 13%和 7%，占總消費(fèi)構(gòu)成的 91%。甲苯可成用于汽油摻和組份、溶劑及通過歧化和烷基轉(zhuǎn)移制苯和二甲苯，并可合成多種有機(jī)化學(xué)品。 我國(guó)苯和甲苯主要來自催化重整油、裂解汽油和焦化輕油。隨著石油化工的發(fā)展，石油苯和甲苯已為主要來源，而且苯和甲苯重要來源現(xiàn)代化的芳烴聯(lián)合裝置。在芳烴抽提技術(shù)方面，中國(guó)石化石油科學(xué)研究院成功開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芳烴 抽提蒸餾技術(shù)(SED)，并已分別應(yīng)用于中國(guó)石油大連分公司 15 萬 t/a 工業(yè)裝置和賽科公司 55 萬 t/a工業(yè)裝置。 SED 技術(shù)采用環(huán)丁砜和助溶劑 COS，顯著增強(qiáng)了芳烴的溶解能力，提高了苯的收率。賽科裝置的標(biāo)定結(jié)果表明，在苯和甲苯的純度不低于 %和 %的情況下，回收率分別大于 %和 %，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。在加氫脫烷基技術(shù)方面，燕山石化和寶鋼集團(tuán)分別引進(jìn)的 10 萬 t/a“ Pyrotol”工藝裝置和 5 萬 t/a“ Litol”工陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)說明書） 4 藝裝置早在投入運(yùn)行，并且技術(shù)又得到進(jìn)一步的改進(jìn)。 國(guó)外情況 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 20xx 年全球苯總生產(chǎn)能力為 萬 t，其中北美 萬 t，占 %，南美 萬 t，占 %，西歐 萬 t，占 %，東歐 萬 t，占 %，中東 /非洲 萬 t，占 %，亞太地區(qū) 萬 t，占 %。 20xx 年全球苯消費(fèi)量為 3700 萬 t，預(yù)計(jì) 20xx 年增至 4610 萬 t，年均增長(zhǎng)率 %。相應(yīng)生產(chǎn)能力， 20xx 年4320 萬 t， 20xx 年達(dá)到 5010 萬 t，增加 690 萬 t，年均增長(zhǎng)率 %。 20xx 年全球甲苯消費(fèi)量 1660 萬 t，預(yù)計(jì) 20xx 年增至 1910 萬 t，增加 260 萬 t，年均增長(zhǎng)率 %。相應(yīng)的生產(chǎn)能力， 20xx 年 2470 萬 t， 20xx 年達(dá)到 2680 萬 t，增加約 200 萬 t，年均增長(zhǎng)率%。 精餾塔的概念及工作原理： （ 1）概念：精餾是利用多次部分氣化和多次部分冷凝分離液體混合物的過程。 （ 2）蒸氣由塔底進(jìn)入。蒸發(fā)出的氣相與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā) (低沸點(diǎn) )組分不斷地向氣相中轉(zhuǎn)移，氣相中的難揮發(fā) (高沸點(diǎn) )組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，氣相愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈 富集，從而達(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的氣相進(jìn)入 冷凝器 ，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入 再沸器 ，加熱蒸發(fā)成氣相返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥? （ 3）原理：雙組分混合液的分離是最簡(jiǎn)單的精餾操作。典型的 精餾設(shè)備 是連續(xù)精餾 裝置 ，包括 精餾塔 、再沸器、冷凝器等。精餾塔供汽液兩相接觸進(jìn)行 相際傳質(zhì) ，位于塔頂?shù)睦淠魇拐魵獾玫讲糠掷淠?,部分凝液作為回流液返回塔頂 ,其余餾出液是塔頂產(chǎn)品。位于塔底的再沸器使液體部分汽 化，蒸氣沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。進(jìn)料加在塔的中部 ,進(jìn)料中的液體和上塔段來的液體一起沿塔下降 ,進(jìn)料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升。在整個(gè)精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。 液相 中的易揮發(fā) 組分 進(jìn)入汽相，汽相中的難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相。對(duì)不形成恒沸物的物系，只要設(shè)計(jì)和操作得當(dāng)，餾出液將是高純度的易揮發(fā)組分，塔底產(chǎn)物將是高純度的難揮發(fā)組分。進(jìn)料口以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發(fā)組分進(jìn)一步提濃，稱為精餾段；進(jìn)料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發(fā)組分 ,稱為提餾段。兩段操作的結(jié)合 ,使液體 混合物 中的兩個(gè)組分較完全地分離，生產(chǎn)出所需純度的兩種產(chǎn)品。當(dāng)使 n組分混合液較完全地分離而取得 n 個(gè)高純度單組分產(chǎn)品時(shí)，須有 n1 個(gè)塔。 年產(chǎn) 7 萬噸苯的精餾裝置工藝設(shè)計(jì) 5 精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關(guān)鍵在于回流的應(yīng)用?；亓靼ㄋ敻邼舛纫讚]發(fā)組分液體和塔底高濃度難揮發(fā)組分蒸氣兩者返回塔中。汽液回流形成了逆流接觸的汽液兩相，從而在塔的兩端分別得到相當(dāng)純凈的單組分產(chǎn)品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產(chǎn)品量之比，稱為 回流比 ，它是精餾操作的一個(gè)重要控制參數(shù)，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。 主要設(shè)備 塔設(shè)備是化工、 石油化工、煉油化工和煉油等生產(chǎn)中重要的設(shè)備之一，它可以使汽 汽或液 液相緊密接觸，達(dá)到相際傳熱及船只的目的。塔設(shè)備中常見的塔設(shè)備為板式塔和填料塔兩大類。作為主要傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使汽（氣）液兩相能充分接觸，已獲得高的傳質(zhì)效率。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還必須滿足以下要求： 1.生產(chǎn)能力大； ，彈性大； ； ，材料耗用少，制造和安裝容易； ，操作方便，調(diào)節(jié)和檢修容易。 因?yàn)榘迨剿幚砹看?，效率高，清洗檢修方便且造價(jià)低，故工業(yè)上多采用板式塔。 工業(yè)上常見的幾種板式塔機(jī)器優(yōu)點(diǎn)： Ⅰ．浮法塔：在塔板開孔上方安裝可浮動(dòng)的閥片，浮閥可隨氣體流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，可避免漏液，操作彈性大，造價(jià)低，且安裝檢修方便，但對(duì)抗腐蝕性能要求高。 Ⅱ．篩板塔：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，篩板塔壓降小，液面落差小，生產(chǎn)能力及塔板效率都比泡罩塔高，故應(yīng)用廣泛。 Ⅲ．泡罩塔：其氣體通道是升氣管和泡罩，由于氣管道高出塔板，即使在氣體負(fù)荷很低時(shí)也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，操作彈性大，升氣管為氣液兩相提供了大量傳質(zhì)界面。但泡罩塔版結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，安裝檢修不方便，生產(chǎn)能力小。 (1)優(yōu)點(diǎn)： 浮閥塔可以根據(jù)氣速大小自由升降、關(guān)閉或開啟。當(dāng)氣速變化時(shí)開啟大小可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此它的操作“彈性 ” 大 ,適于生產(chǎn)量波動(dòng)和變化情況。 浮閥塔生產(chǎn)能力較大，比泡罩塔高 20%～ 40%，與篩板塔相近。 氣液兩相接觸充分，因此塔板效率較高，一般比泡罩塔高 15%左右。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)說明書） 6 氣體沿閥片周邊上升時(shí)只經(jīng)過一次收縮、轉(zhuǎn)彎和膨脹，因此比泡罩塔的塔板壓力降小。 浮閥塔與泡罩塔相比結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造容易，檢修方便，因此制造費(fèi)用僅是泡罩塔的 60%～ 80%。 (2)缺點(diǎn)： 因?yàn)殚y片活動(dòng)，在生產(chǎn)過程中有可能松脫 或被卡住，造成閥孔處的氣液通過狀況失常，為了避免閥片生銹后與塔板粘連以蓋到閥孔而不能浮動(dòng)，浮閥及塔板都用不銹鋼制成。但是，對(duì)于較粘性蔽體或液體中有固體顆粒介質(zhì)都不宜采用浮閥塔，因?yàn)檫@類介質(zhì)易將閥片粘住或使閥片被架起導(dǎo)致閥孔蓋不上。 再沸器 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固。取材范圍廣，處理能力大，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性較大，尤其在高溫、高壓和大型裝置中使用更為普遍。 作用：將塔內(nèi)最下面的一塊塔板流下的液體進(jìn)行加熱，使其中一部分液體發(fā)生汽化變成蒸汽而重新回流入塔以提供塔內(nèi)上升的氣流，從而保證塔內(nèi)板上氣液兩相 的穩(wěn)定傳質(zhì)。 冷凝器 作用：將塔頂上升的蒸汽進(jìn)行冷凝使其成為液體，之后將一部分冷凝液從塔頂回流進(jìn)塔內(nèi)以提供塔內(nèi)下降的液流，使其與上升氣流進(jìn)行逆流傳質(zhì)接觸。 操作特性 各種塔板只有在一定的氣液流量范圍內(nèi)操作，才能保證氣液兩相有效接觸，從而得到較好的傳質(zhì)效果?？捎盟遑?fù)荷性能圖來表示塔板正常操作時(shí)氣液流量的范圍，圖中的幾條邊線所表示的氣液流量限度為： (a)漏液線。氣體流量低于此限時(shí)，液體經(jīng)開孔大量泄漏。 (b)過量霧沫夾帶線，氣體流量高于此限時(shí)，霧沫夾帶量超過允許值，會(huì)使板效率顯著下降。 (c)液 流下限線。若液體流量過小，則溢流堰上的液層高度不足，會(huì)影響液流的均勻分布，致使板效率降低。 (d)液流上限線。液體流量太大時(shí)，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過短 ,液相夾帶的氣泡來不及分離 ,會(huì)造成氣相返混，板效率降低。 (e)液泛線。氣液流量超過此線時(shí)，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破壞。如果塔板年產(chǎn) 7 萬噸苯的精餾裝置工藝設(shè)計(jì) 7 的正常操作范圍大，對(duì)氣液負(fù)荷變化的適應(yīng)性好，就稱這些塔板的操作彈性大。浮閥塔和泡罩塔的操作彈性較大，篩板塔稍差。這三種塔型在正常范圍內(nèi)操作的板效率大致相同。 操作壓力 蒸餾操作通常在常壓、加壓和減壓下進(jìn)行。一般情況 ，打都采用常壓蒸餾，對(duì)于沸點(diǎn)較高且又是熱敏性的混合液，則可采用減壓蒸餾。對(duì)于沸點(diǎn)低的混合物系，常壓、常溫下呈氣態(tài)，或者常壓下沸點(diǎn)甚低、冷凝較困難者，則采用加壓蒸餾確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。本設(shè)計(jì)在常壓下進(jìn)行。 ． 2 加料方式 . 加料分兩種方式：泵加料和高位槽加料通過控制液位高度，可以得到穩(wěn)定流量，但要求搭建塔臺(tái)，增加基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用；泵加料屬于強(qiáng)制加料方式，泵加料易受溫度影響，流速忽大忽小，流量也不太穩(wěn)定，影響傳質(zhì)效率。靠重力的流動(dòng)方式可省 去一筆費(fèi)用。本設(shè)計(jì)進(jìn)料可選用泵加料，泵和自動(dòng)裝置配合控制。 進(jìn)料狀態(tài) . 進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中，加入精餾塔中