1、 1 毕业设计文献综述 化学工程与工艺 3.5 万 t/a 甲苯 -乙苯的精馏工艺设计 前言 本次设计题目为 3.5万 t/a 甲苯 -乙苯的精馏工艺的设计，最主要的是对整个工艺流程中最重要的设备 精馏塔进行设计和计算。 精馏是分离液体混合物最常用的一种操作单元，在化工、炼油和石油化工等工业得到广泛应用。 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备是用于一定条件下能达到气液共存状态的混合物实现分离的专用设备，在其中气液两相直接接触进行热量和质量的传递。塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的比例较大，其所耗钢材也较多1。因 此，对精馏塔的工艺设计是很有必要和意义的。 2 主题 甲苯，是一
2、种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。沸点为 110.6。 乙苯是一个芳香族的 有机化合物 。沸点为 136.2。本设计采用连续精馏分离甲苯 -乙苯二元混合物的方法。利用两者的沸点相差不大这一条件，通过精馏操作，分离得到高纯度的甲苯和乙苯。 精馏是一种利用回流使液体 混合物 得到高纯度分离的 蒸馏 方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、 冶金 等部门。在很长一段时期内精馏不可能为一些新兴分离过程所代替，各国均有精馏的专门研究机构或基地。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和 间歇精馏 ；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否
3、在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。若精馏 过程 同时伴有化学反应，则称为反应精馏 2。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥 发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为 回流比 ，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。 在开发新的分离技术过程中，各种方法之间的结合日益受到重视，对加盐萃取精馏亦如此。雷志刚 3等将加盐萃取精馏和
4、反应萃取精馏结合起来，提出了加盐反应萃取精馏分 离醇 水溶液的新方法，从反应与分离“流”和“场”的观点出发，利用多个“场”的叠加和耦合来强化醇 水溶液的分离过程。研究表明：加盐反应萃取精馏比单纯的加盐萃取精馏更加优越，有很强的实用性，将加盐萃取精馏和其他分离方法集合起来是今后发展的一种趋势。 另外在精馏塔工艺方面近年来还趋于膜精馏的改进，其实质是将膜和精馏过程结合的分离方法，一般是用疏水性微孔膜将两种不同温度的溶液分离，实现较高温度的液体内容易挥发的物质以气态的形式透过膜进入另一侧冷凝液。该工艺不需要复杂的蒸馏系统即可得到纯净的馏出液。其具有单位体积的蒸 发面积大、对设备要求低并且反应过程中溶
5、液浓度变化小的特点，同时其能在常压和较低温度下进行，并且其可以利用工业余热、地热一级太阳能等作为热源 4。 3 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。工业上对塔设备的主要要求是：生产能力大；传热、传质效率高；气流的摩擦阻力小；操作稳定，适应性强，操作弹性大；结构简单，材料耗用量少；制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等 5， 6。 长期以来，各国都在加大对于塔设备的研究力度。国外最新研究表明塔盘的效率并不取决与塔盘的结 构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等 7。我国常用的板式塔主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。近年来，我
6、国加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型8，同时还进口新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自主塔设备的科研、设计工作，加速了我国塔技术的开发和发展。经过我国这些年的努力，在塔研究方面与国外先进技术的差距正在不断的减小。 该设计内容主要包括精馏塔的设计、再沸器的设计和冷凝器的设计。对精馏塔的选型，根据要求和计算结果，选用筛板式精馏塔。筛板的优点是结构简单 ，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力达；气体分散均匀，传质效率高。但是也有一些缺点，如筛孔容易堵塞。近年来，由于涉及和控制水平的不断提高，可是筛板的操作非常精确，弥补了上述不足，故应用日趋广泛。 4 总结 本设计主要
7、包括精馏塔、冷凝器和再沸器的设计和计算。对精馏塔的设计主要从三个方面塔的工艺计算结构设计强度校核，设计了甲苯 -乙苯常压精馏塔。在工艺计算方面我主要是根据原料的基本参数对物料衡算、热量计算、塔板数计算、塔板结构设计、流体力学计算等方面进行计算和设计。其中对重点的塔板数、塔板结构进行了详细的分析。塔的工艺计算直接关系到整个设计的成败。另外，对冷凝器和再沸器进行设计和计算。通过此次设计，巩固了所学的专业知识，增强了专业设计能力，对工程设计有了进一步的了解和认识，但也存在一些不足，还需在以后的学习中不断改善。 5 参考文献 1余国琮 .仍需重视精馏研究 . 国际学术动态， 2001,（ 2）： 47
8、 48 2 王志魁编 .化工原理（第三版） . 北京：化学工业出版社， 2009.3:266 268 3雷志刚 ,周荣琪 ,叶坚强等 .加盐反 应萃取精馏分离醇水溶液 .化学工业与工程 ,2001,18 (5) :290 294 4张兴会，顾丽莉 .精馏技术研究进展 .化工科技， 2008,16（ 6）： 57 59 5贾绍义，柴城敬 .化工原理课程设计 .天津：天津大学出版社， 2002.8:103 115 6申迎华主编 .化工原理课程设计 .北京：化学工业出版社， 2009： 23 25 7Eric W Luster Apparatus for Practionating Cracked ProductsP US：1915681 1993-06-27 8郝兴仁，王进善 .新兴催化精馏塔 .化学工业出版社 .1999
