1、摘摘 要要 本次设计是针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计 过程。我们对此塔进行了工艺设计，包括它的进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结 果进行了汇总。 此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备，热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分 气化与部分冷凝进行精馏分离，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。本文是精馏塔及其进料预 热的设计，分离摩尔分数为 0.42 的苯甲苯溶液，使塔顶产品苯的摩尔含量达到 98%，塔底釜液摩尔分 数为 3.5%。 综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，塔板 为
2、碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为 14。根据经验式算得全塔效率为 53.72%。塔顶使用全凝器， 部分回流。精馏段实际板数为 14，提馏段实际板数为 14。实际加料位置在第 15 块板。精馏段弹性操作 为 3.02,提馏段操作弹性为 3.12。全塔塔径为 1.4m。通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验 算，均在安全操作范围内。确定了操作点符合操作要求。 关键词：关键词：苯-甲苯、精馏、热量衡算、精馏塔设计、全塔效率、操作弹性 1 第一章第一章 绪绪 论论 筛板精馏塔是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。它的出现仅迟于泡罩塔 20 年左右，当初它长期被认为操作不易稳定
3、，在本世纪 50 年代以前，它的使用远不如泡罩塔普遍。其后因 急于寻找一种简单而价廉的塔型，对其性能的研究不断深入，已能作出比较有把握的设计，使得筛板塔 又成为应用最广的一种类型。 1.11.1 精馏流程设计方案的确定精馏流程设计方案的确定 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。设计中采用气液 混合物进料，将原料液通过预热器加热至温度后送入精馏塔内。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，其余部分作为塔顶产品冷却后送至储罐。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 1.45 倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷
4、却后送至储罐。 流程参见附图。 1.21.2 设计思路设计思路 在本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馏分离，简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的 部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分离，是精馏塔的基本原理。实际上，蒸馏装置 包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不 同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏，我们这次所用的就是筛板式连续精馏塔。蒸馏是物料在塔内的多次部分 汽化与多次部分冷凝所实现分离的。热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在 此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。要保持塔的稳
5、定性，流程 中除用 泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。 回流比是精馏操作的重要工艺条件。 选择的原则是使设 备和操作费用之和最低。在设计时要根据实际需要选定回流比。 1 1.2.1.2.1 精馏方式的选定精馏方式的选定 本设计采用连续精馏操作方式，其特点是：连续精馏过程是一个连续定态过程，能小于间歇精馏过 程，易得纯度高的产品。 2 1.2.21.2.2 加热方式加热方式 本设计采用间接蒸汽加热，加热设备为再沸器。本设计不易利用直接蒸汽加热，因为直接蒸汽的加 入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率一定前提下，釜液浓度相应降低， 故需在提馏段增加塔板以达到生产要求，从而
6、又增加了生产的费用，但也增加了间接加热设备。 1.2.31.2.3 操作压力的选取操作压力的选取 本设计采用常压操作，一般，除了热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，循环水将 馏出物冷凝下来的系统都应采用常压蒸馏。在化工设计中有很多加料状态，这次设计中采用气液混合物 进料 q=0.96。 1.2.41.2.4 回流比的选择回流比的选择 对于一般体系最小回流比的确定可按常规方法处理，但对于某些特殊体系，如乙醇水体系则要特殊 处理，该体系最小回流比 Rmin的求取应通过精馏段操作线与平衡线相切得到。而适宜回流比 R 的确定， 应体现最佳回流比选定原则即装置设备费与操作费之和最低,一般经验值为 R=(1.1-2.0)Rmin. 1.2.51.2.5 塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 塔顶选用全凝器，塔顶冷却介质采用自来水，方便、实惠、经济。 1.2.61.2.6 板式塔的选择板式塔的选择 板式塔工艺尺寸设计计算的主要内容包括：板间距、塔径、塔板型式、溢流装置、塔板布置、流体 力学性能校核、负荷性能图以及塔高等。其设计计算
