化工原理课程设计--苯-甲苯的精馏装置

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1、 1 第一章、概述第一章、概述 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填 料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发 (低沸点)组分不断地向蒸气中转移， 蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降 液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其 难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷 凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中， 其余的部分则作为馏出液 取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，

2、另一部分液体作为釜残液取出。 精馏原理，蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发 度不同（相对挥发度，）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作 方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。 本节以两组分的混合物系 为研究对象，在分析简单蒸馏的基础上，通过比较和引申，讲解精馏的操作原理 及其实现的方法，从而理解和掌握精馏与简单蒸馏的区别。 1.11.1 精馏操作对塔设备的要求精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所 用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传 质效率。塔设备是炼油、化工、

3、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根 据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数 目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶 梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔 顶沿填料表面下流， 气体逆流向上 （也有并流向下者） 与液相接触进行质热传递， 气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要求是： （1）生产能力大； （2）传热、传质效率高； （3）气流的摩擦阻力小； （4）操作稳定，适应性强，操作弹性大； （5）结构简 单，材料耗用量少； （6）制造安装容易，操作维修方便。此

4、外，还要求不易堵塞、 耐腐蚀等。 实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也是互 相矛盾的。 不同的塔型各有某些独特的优点， 设计时应根据物系性质和具体要求， 抓住主要矛盾，进行选型。 1.21.2 板式塔类型板式塔类型 气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式 塔，也可采用填料塔，填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介 绍板式塔。 板式塔为逐级接触型气液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气液接触 元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌 形塔和浮动喷射塔等多种。 板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813 年)

5、、筛板塔(1832 年)，其后， 特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现 了大批新型塔板，如 S 型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹 2 塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板 类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛，因此，本章只讨论筛 板塔的设计。 筛板塔筛板塔 筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： ( 1 ) 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的 60，为浮阀塔的 80左右。 ( 2 ) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加 1015。 ( 3 ) 塔板效率高，比泡罩塔高 15左

6、右。 ( 4 ) 压降较低，每板压力比泡罩塔约低 30左右。 筛板塔的缺点是： ( 1 ) 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 ( 2 ) 操作弹性较小(约 23)。 ( 3 ) 小孔筛板容易堵塞。 1.3 1.3 原始数据原始数据 年处理量：60000 吨/年 进料温度：泡点 进料状况：泡点 料液浓度：18%（苯质量分率）82%（甲苯质量分率） 产品组成：塔顶产品浓度99.5% （苯质量分率） 塔底釜液含甲苯量不低于 99.9%(质量百分比) 每年实际生产天数：8000 小时（剩下的时间为设备检修） 操作压力：塔顶为全凝器常压操作 加热方式：间接蒸汽加热 设备型式：筛板塔 回流比：R=（1.22）Rmin 2.2.操作条件的确定操作条件的确定 2.12.1 操作压力操作压力 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，不必要用加压减压或减压精馏。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