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1、 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 毕 业 设 计 年产5万吨甲苯精制工段工艺设计Design of 50,000 t/a Toluene Refining Section 系（院）名称： 化学与环境工程学院 专业班级： 化学工程与工艺 级2班 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 讲师 年产5万吨甲苯精制工段工艺设计专业班级：化学工程与工艺摘要：苯和甲苯都是重要的有机化工原料，需要用精制来达到更高的纯度，以用来做为某些精细化学品的合成原料，苯与甲苯的分离一般采用精馏的方法进行。本文对50000t/a的甲苯精制工段进行设计，其主要工作为精馏塔
2、的设计，包括物料衡算，热量衡算，工艺尺寸的设计，同时对具体操作参数及结构参数进行计算，获得泡点温度、理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比等信息。该设计最后得到精馏塔塔径2.2m，塔高为19.2m，共29块塔板，塔板板间距为0.4m。其次文章对附属设备进行了计算与选型，确定了合适的塔顶冷凝器和塔底再沸器；最后综合生产质量及安全要求确定了工艺的控制体系。关键字：精馏；甲苯；工艺流程设计；控制设置 Design of 50,000 t/a Toluene Refining SectionAbstract: Benzene and toluene are important organic chemi
3、cal raw materials. They need to achieve higher purity by refining so that they can be used as synthetic materials of some chemicals. Separation of benzene and toluene commonly used distillation methods. In this paper, 50000t/a toluene refining section was designed. The main work of the paper was the
4、 design of rectifying column. It mainly included material calculation, heat calculation, theoretical calculation of technological dimension, and calculated specific operating parameters and structure parameters, obtained the bubble point temperature, theoretical plate number, the actual plate number
5、 and the minimum reflux ratio and other information. The diameter of the rectifying tower is 2.2m, the height of the tower is 19.2m, the trays of tower are 29 and the distance between neighbouring trays is 0.4m. Secondly, the affiliated equipment was calculated and selected. This included the approp
6、riate top condenser and bottom reboiler. Finally, the process control system was designed based on quality and safe requirements. Key words: Rectification，Toluene，Process Design, Control Settings目 录0 绪论11. 设计任务和工作方案3 1.1 设计任务 31.2 设计方案 31.2.1 装置流程的确定 31.2.2 操作压力的选择 41.2.3 进料热状态的选择 41.2.4 加热方式 41.2.5
7、 回流比的选择 42. 精馏塔的设计 52.1 精馏塔的物料衡算 52.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 52.1.2 原料液及塔顶、塔底的平均摩尔质量 52.1.3 物料衡算 52.2 塔板数的确定 62.2.1 理论塔板数NT的求取 62.2.2 实际板层数的求取 72.3 精馏段工艺条件及有关物性数据的计算 72.3.1 操作压力计算 72.3.2操作温度的计算72.3.3 平均摩尔质量计算 82.3.4平均密度计算92.3.5 液体的平均表面张力 92.3.6液体的平均粘度计算 92.4 提馏段工艺条件及有关物性数据的计算102.4.1 操作压力计算102.4.2 操作温度计算
8、102.4.3 平均摩尔质量计算112.4.4平均密度计算 112.4.5 液体的平均表面张力112.4.6 液体的平均粘度计算122.5 精馏塔的塔体工艺尺寸122.5.1塔径的计算 122.5.2 精馏塔有效高度的计算132.6 塔板主要工艺尺寸的计算142.6.1 溢流装置计算142.6.2塔板布置 152.7 筛板的流体动力学计算162.7.1塔板压降 162.7.2 液面落差172.7.3液沫夹带 172.7.4 漏液172.7.5 液泛172.8 塔板负荷性能图182.8.1 漏液线182.8.2 液沫夹带线18 2.8.3 液相负荷下限线192.8.4 液相负荷上限线192.8.
9、5 液泛线193 塔顶冷凝器设计 223.1 设计方案223.1.1 冷凝器的类型223.1.2 流动空间及流速的确定223.1.3 确定物性数据223.2 总传热系数233.2.1 热流量233.2.2 平均传热温差233.2.3 冷却水用量233.2.4总传热系数K 233.3 传热面积243.4 工艺结构尺寸243.4.1 管径和管内流速243.4.2 管程数和传热管数243.4.3 平均传热温差校正及壳程数243.4.4 传热管排列和分程方法253.4.5 壳体内经253.4.6 折流板253.4.7接管 253.5 换热器核算263.5.1 热量核算263.5.2 换热器内流体的流动阻力274 塔底再沸器设计304.1设计任务与设计条件 304.1.1再沸器的壳程与管程流体的设计条件 304.2.2 壳程冷凝液在定性温度138下的物性参数 304.2 设备尺寸314.2.1 计算热流量314.2.2 计算传热温差 314.3 传热系数校核324.3.1 显热段传热系数324.3.2 显热段传热管内表面传热系数计算
