精餾塔課程設計--苯-甲苯板式精餾塔的工藝設計(已修改)

　

【正文】 苯甲苯板式精餾塔的工藝設計 第一章 緒論 精餾是分離液體混合物的典型單元操作。它是通過加熱造成氣液兩相物系，利利用物系中各組分揮發度的不同的特性來實現分離的。按精餾方式分為簡單精餾、平衡精餾、精餾和特殊精餾。 （1）通過蒸餾分離，可以直接獲得所需要的產品。（2）適用范圍廣，可分離液態、氣態或固態混合物。（3）蒸餾過程適用于各種濃度混合物的分離。（4）蒸餾操作耗能較大，節能是個值得重視的問題。 將混合液在壓力p1下加熱，然后通過減壓閥使壓力降低至p2后進入分離器。過熱液體混合物在分離器中部分汽化，將平衡的氣、液兩相分別從分離器的頂部、底部引出，即實現了混合液的初步分離。 原料液在蒸餾釜中通過間接加熱使之部分汽化，產生的蒸氣進入冷凝器中冷凝，冷凝液作為餾出液產品排入接受器中。在一批操作中，餾出液可分段收集，以得到不同組成的餾出液。 化工生產以連續精餾為主。操作時，原料液連續地加入精餾塔內，連續地從再沸器取出部分液體作為塔底產品（稱為釜殘液）；部分液體被汽化，產生上升蒸氣，依次通過各層塔板。塔頂蒸氣進入冷凝器被全部冷凝，將部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔頂作為回流液體，其余部分作為塔頂產品（稱為餾出液）采出。 1－精餾塔 2－全凝器3－儲槽 4－冷卻器 5－回流液泵 6－再沸器 7－原料液預熱器 圖1連續精餾裝置示意圖 泡罩塔板是工業上應用最早的塔板，它由升氣管及泡罩構成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有f80mm、f100mm和f150mm三種尺寸，可根據塔徑大小選擇。泡罩下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上為正三角形排列。它的優點是操作彈性適中塔板不易堵塞。缺點是生產能力及板效率較低結構復雜、造價高。圖2泡罩塔板（a)操作示意圖 (b)塔板平面圖 (c)圓形泡罩 篩孔塔板簡稱篩板，其結構特點是在塔板上開有許多均勻小孔，孔徑一般為3～8mm。篩孔在塔板上為正三角形排列。塔板上設置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。它的優點是結構簡單、造價低生產能力大，板上液面落差小，氣體壓降低，塔板效率較高。缺點是操作彈性小、篩孔易堵塞，不宜處理易結焦、黏度大的物料。圖3篩孔塔板（a） 操作示意圖 （b）篩孔布置圖浮閥塔板的結構特點是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉90176。，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個略向下彎的定距片，當氣速很低時，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點接觸而坐落在閥孔上，可防止閥片與板面的黏結。 a）F1 型浮閥 （b） V4 型浮閥 （c） T 型浮閥圖4浮閥塔板。 待分離混合物 （toluene，又名methylbenzene）圖5甲苯的球棍模型甲苯系苯的同系物，亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”，具有類似苯的芳香氣味，沸點（常壓）℃，℃。甲苯不溶于水，溶于乙醇、乙醚和丙酮。蒸氣和空氣形成爆炸性混合物，～%（體積）。如甲苯溶解溴后，在光照條件下，甲基上的氫原子被溴原子取代（與甲烷相似）而在鐵作催化劑條件下，苯基上的氫原子被溴原子取代（與苯相似）；但甲苯分子中存在著甲基和苯基的相互影響，使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性質，如苯環上的取代反應（鹵化、硝化等），甲苯比苯容易進行，甲苯分子中的甲基可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化,生成苯甲酸。 表1甲苯的理化性質CAS號108883沸點 ℃RTECS號XS5250000在水中的溶解度 g/100 mL (2025℃)SMILESCc1ccccc1黏度 cP,20℃化學式C7H8 (C6H5CH3)主要危險高度易燃摩爾質量 g/mol警示性質標準詞R11, R38, R48/20, R63, R65, R67外觀清澈的無色液體安全建議標準詞S2, S36/37, S29, S46, S62密度 g/ml（l）閃點4 ℃熔點? ℃沸點 ℃甲苯(Toluene）是最簡單，最重要的芳烴化合物之一。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。甲苯的熔點為95 ℃，沸點為111 ℃。甲苯帶有一種特殊的芳香味（與苯的氣味類似），在常溫常壓下是一種無色透明，清澈如水的液體， g/cmamp。sup3。，對光有很強的折射作用（折射率：）。甲苯幾乎不溶于水(0,52 g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多數其他常用有機溶劑中也有很好的溶解性。 mPas，也就是說它的粘稠性弱于水。 kJ/kg，閃點為4 ℃，燃點為535 ℃。 圖6甲苯 甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶劑中。甲苯容易發生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它們都是工業上很好的溶劑；它可以萃取溴水中的溴，但不能和溴水反應；它還容易硝化，生成對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。 甲苯主要由原油經石油化工過程而制行。作為溶劑它用于油類、樹脂、天然橡膠和合成橡膠、煤焦油、瀝青、醋酸纖維素，也作為溶劑用于纖維素油漆和清漆，以及用為照相制版、墨水的溶劑。甲苯也是有機合成，特別是氯化苯酰和苯基、糖精、三硝基甲苯和許多染料等有機合成的生要原料。它也是航空和汽車汽油的一種成分。 表2苯的理化性質分子量： 表面張力（與空氣接觸，0℃）熔點℃ 導熱系數（12℃，液體,)(m．K)沸點℃ 折射率（20℃)14462液體密度(20℃閃點11℃氣體密度： 燃點℃相對密度（38℃,空氣=1）：爆炸界限%% 氣化熱(25℃最大爆炸壓力9kg/cm2 臨界溫度℃ 最大爆炸壓力的濃度% 臨界壓力：302kg/m3 最易引燃濃度5% 臨界密度：4898kPa 燃燒熱（液體，25℃）比熱容Cp=(kg．K)毒性級別2 比熱比Cp/Cv=易爆炸性級別0蒸氣壓(℃) 易燃性級別3 粘度（20℃ ．s苯在常溫常