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1、 题 目 苯甲苯精馏塔设计 完成日期 2012年3月28日 毕 业 论 文（设 计） 任 务 书班级 专业 姓名 日期 2012-3-281、论文（设计）题目： 苯甲苯精馏塔工艺设计 2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。（3）主题明确，思路清晰。（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。（5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。（6）所有学生必须在 月 日之前交论文初稿。3、论文（设计）日期：任务下达日期 2012-2-20 完成日期 20
2、12-3-28 4、指导教师签字： 毕 业 论 文（设 计）成 绩 评 定 报 告序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1学习态度努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。010分2能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。015分综合能力论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。025分论文（设计）质量论证、分析逻辑清晰、正确合理，020分3工作量内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。绘图(表)符合要求。0 15分4撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整
3、，书写格式规范， 0 15分合计0100分评语：成 绩：评阅人（签名）： 日 期： 毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况自 述 情 况清 晰、完 整流 利简 练清 晰完 整完 整熟 悉内 容基 本完 整熟 悉内 容不 熟悉 内容提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议成绩：答辩委员会综合成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日题目:苯-甲苯精馏塔设计（一）设计题目某化工厂拟采用一板式塔分离苯甲苯混合液。已知：生产能力为年产 9000吨99%的苯产品；进精馏塔的料液含苯70%（质量分数，下同），其余为甲苯；塔顶的苯含量至少为99%；残液中苯含量不
4、高于0.2%；料液初始温度为30试根据工艺要求进行：板式精馏塔的工艺设计；（二）操作条件1.塔顶压力 4kPa（表压）2.进料热状态 泡点进料3.回流比 1.8倍最小回流比4.单板压降 0.7kPa。（三）塔板类型 板式塔（四）工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。（五）主要物性数据1.苯和甲苯体系可按理想液体混合物2.安托万 InPi0=Ai-Antoine公表 苯和甲苯的基础物性数据ABC苯6.8981206.35220.24甲苯6.9531343.94219.58苯-甲苯精馏塔工艺设计摘要：本设计任务为分离苯甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点
5、进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。通过对精馏塔进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度，开阔了视野，提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力，为今后在工作中进一步发挥作用打下了良好的基础。关键词：二元混合物，分离物系，连续精馏目录1 精馏方案的说明11.1操作压力11.2进料状态11.3采用强制回流（冷回流）11
6、.4塔釜加热方式、加热介质11.5塔顶冷凝方式、冷却介质11.6流程说明11.7 筛板塔的特性21.8生产性质及用途21.8.1 苯的性质及用途22 精馏塔工艺设计计算42.1精馏塔物料衡算42.1.1计算、42.1.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量42.1.3进料量F 塔顶馏出液D 塔底残留液W的计算42.2 相对挥发度及x-y关系52.3 气液相密度计算62.4 回流比的确定72.5 操作线方程82.5.1精馏段操作线方程82.5.2提留段操作线方程82.6 理论塔板数的确定82.6.1物料流量82.6.2 塔板数的计算93 精馏塔塔和塔板主要工艺尺寸的设计计算113.1精馏段工艺尺
7、寸的计算113.1.1 塔径、塔高的计算113.1.2溢流装置的设计113.1.3塔板板面布置123.2提馏段工艺尺寸的计算133.2.1 塔径、塔高的计算133.2.2溢流装置的设计143.2.3塔板板面布置144 塔的流体力学验算154.1 精馏段塔板校核154.1.1 降液管液泛154.1.2 降液管液体停留时间164.1.3 液沫夹带164.1.4 漏夜164.2 提馏段塔板校核174.2.1 降液管液泛174.2.2 降液管液体停留时间184.2.3 液沫夹带184.2.4 漏夜18第5章 负荷性能图计算195.1 精馏段气液流量的流体力学上下限线195.1.1 漏液线195.1.2
8、液体流量下限线195.1.3 液体流量上限线205.1.4 过量雾沫夹带线205.1.5 液泛线205.1.6 塔板工作线225.2 提馏段气液流量的流体力学上下限线225.2.1 漏液线225.2.2液体流量下限线235.2.3 液体流量上限线235.2.4 过量雾沫夹带线235.2.5 液泛线245.2.6 塔板工作线256 主要设计结果总汇277 总结28参考文献29符号说明30致谢31附录 精馏塔装配图化工系毕业论文（设计）1 精馏方案的说明本精馏方案适用于工业生产中苯-甲苯溶液二元物系中进行苯的提纯。精馏塔苯塔的产品要求纯度很高，达99.9以上，而且要求塔顶、塔底产品同时合格，以及两
9、塔顶温度变化很窄(0.02)，普通的精馏温度控制远远达不到这个要求。故在实际生产过程控制中只有采用灵敏板控制才能达到要求。故苯塔采用温差控制。1.1操作压力精馏操作在常压下进行，因为苯沸点低，适合于在常压下操作而不需要进行减压操作或加压操作。同时苯物系在高温下不易发生分解、聚合等变质反应且为液体（不是混合气体）。所以，不必要用加压或减压精馏。另一方面，加压或减压精馏能量消耗大，在常压下能操作的物系一般不用加压或减压精馏。1.2进料状态进料状态直接影响到进料线（q线）、操作线和平衡关系的相对位置，对整个塔的热量衡算也有很大的影响。和泡点进料相比：若采用冷进料，在分离要求一定的条件下所需理论板数少
10、，不需预热器，但塔釜热负荷（一般需采用直接蒸汽加热）从总热量看基本平衡，但进料温度波动较大，操作不易控制；若采用露点进料，则在分离要求一定的条件下，所需理论板数多，进料前预热器负荷大，能耗大，同时精馏段与提馏段上升蒸汽量变化较大，操作不易控制，受外界条件影响大。泡点进料介于二者之间，最大的优点在于受外界干扰小，塔内精馏段、提馏段上升蒸汽量变化较小，便于设计、制造和操作控制。故，此设计采用泡点进料。1.3采用强制回流（冷回流）采用冷回流的目的是为了便于控制回流比，回流方式对回流温度直接影响。1.4塔釜加热方式、加热介质塔釜采用列管式换热器作为再沸器间接加热方式，加热介质为水蒸汽。1.5塔顶冷凝方
11、式、冷却介质塔顶采用列管式冷凝冷却器，冷却介质用冷却水。1.6流程说明本精馏方案采用节能型强制回流进行流程设计，并附有在恒定进料量、进料组成和一定分离要求下的自动控制系统以保证正常操作。精馏过程：30原料液从原料罐经进料泵进入原料换热器E102再经原料预热器进行预热进一步预热至泡点（97.65，加热介质为水蒸汽），温度升至约97.65,从进料口进入精馏塔T101进行精馏，塔顶气温度为81.52部分冷凝后的气液混合物进入塔顶冷却器（冷却介质为冷却水），冷凝后的物料进入回流罐V102，然后再通过回流泵，将料液一部分作为回流也打入塔顶，另一部分作为塔顶产品经产品冷却器进入产品储罐V103，再经产品泵
12、P104/AB输送产品。塔釜内液体一部分进入再沸器E103，经水蒸汽加热后，回流至塔釜，另一部分与原料换热器换热后排入甲苯储罐。在整个流程中，所有的泵出口都装有压力表，所有的储槽都装有放空阀，以保证储槽内保持常压。1.7 筛板塔的特性筛板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要优点：（1）结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右；（2）在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%-40%；（3）塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；（4）气体压力降较小，每板压力降比泡罩塔约低30%左右。筛板塔的缺点是：小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。1.
13、8生产性质及用途1.8.1 苯的性质及用途苯是一种易燃、易挥发、有毒的无色透明液体，易燃带有特殊芳香气味的液体。分子式C6H6，相对分子量78.11，相对密度0.8794(20)，熔点5.51，沸点80.1，闪点-10.11(闭杯)，自燃点562.22，蒸气密度2.77kg/m3，蒸气压13.33kPa(26.1 )， 标准比重为0.829。蒸气与空气混合物爆炸限1.4%8.0%。不溶于水，与乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇热、明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂，如五氟化溴、氯气、三氧化铬、高氯酸、硝酰、氧气、臭氧、过氯酸盐、(三氯化铝+过氯酸氟)、(硫酸+高锰酸盐)、过氧化钾、(高氯酸铝+乙酸)、过氧化钠发生剧烈反应，不能与乙硼烷共存。苯是致癌物之一。苯是染料、塑料、合成树脂、合成纤维、药物和农药等的重要原料，也可用作动力燃料及涂料、橡胶、胶水等溶剂。质量标准：见表11。表1-1 纯苯质量标准（GB/T2283
