1、毕业设计开题报告 化学工程与工艺 日产 2.5 万吨甲苯 -乙苯精馏工艺设计 一 .选题的依据和意义 本次对于甲苯 -乙苯精馏工艺的设计，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。 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整套装置的产品质量、产量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响 1， 2。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。精馏塔是炼油生产中最重要的设备之一，精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石 油化工企业的经济效益。 精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作逆向
2、流动，利用混合液中各组分具有不同的挥发度，在相互接触的过程中，液相中的轻组分转入气相，而气相中的重组分则逐渐进入液相，从而实现液体混合物的分离 3,4。 因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。本设计 尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则。 二 .国内外有关本选题研究的动态 1、国内研究 我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等，更 提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。 带有中间贮槽的间歇精馏塔，作为一种新型的复合塔器，为我们提出了一种新的操作方式，它合理地利用了间歇精馏的动态特性，为多组元物系的分离提
3、供了更好的选择。近年来还发展了存在多个中闻贮槽的复合塔，实现更为复杂的分离过程。作为一个复杂过程，还有待于深入研究其优化操作问题，不能仅局限于用模仿连续精馏的方法，可以用最小能量消耗为目标参数进行优化。对这种复杂塔设计和优化也应是进一步研究的方向 5,6。研究人员提出当代化工产业的发展除了依靠传统化工技术外，还需依靠计算机技术寻求一个基于理 论的工艺设计和开发创新的方法。比如计算流体力学的发展和计算机技术的普及应用，使得这一思路有了保证。应用计算流体力学方法能把传统实验所需的人力、物力及财力降低到最低限度，从而带来一场工业设计的突破，这将成为今后工艺设计新的发展方向。 另外在精馏塔工艺方面近年
4、来还趋于催化精馏的改进，催化精馏的实质是将反应和精馏集于同一设备中进行的化工操作过程。与传统工艺相比，具有显著的优点，所以对这一领域的研究一直颇受重视。进人 80年代以后，催化精馏由均相反应转向非均相反应，并被广泛用于醚化、烷基化、酯化、脱水和水合等工艺过程 ，固体催化剂既加速蒸馏塔内化学反应，同时又作为气液两相传质表面，催化剂表面越太，反应速度越快。若颗粒太小就阻碍蒸气上升，影响精馏操作。另外，受催化剂强度的限制，催化剂尚难以制成随意的形状和尺寸，所以在催化精馏塔内反应段催化剂床层是必须以特殊方式装填，而催化剂装填方式直接决定塔内床层的催化剂效率和汽液传质效率，因此催化剂的装填方式逐渐成为催
5、化精馏技术研究的核心课题之一 7,8。 2，国外研究 国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了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。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率” ，在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。 国外出现了分隔壁精馏塔 (Divided Wall Column，简称 DWC)是一种完全热耦合的蒸馏塔，具有能耗低、投资少的优点。早在 1933 年， Luster 因裂解气分离而提出了 DWC概念，并申请了美国专
6、利。最简单的隔板塔是在普通精馏塔中放人 1 块隔板，这样相当于 2 个精馏塔。因此更大程度的利用了能量， 降低了能耗 9。 三 .设计的基本内容及相关问题分析 对于本次甲苯 乙苯的精馏工艺设计，根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求出最小回流比和塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。然后计算塔板数、塔径等工艺数据，根据这些计算结果进行塔结构的设计。整个精馏工艺过程中，冷凝器和再沸器的正确设计也是很重要的。 1.精馏塔底再沸器的正确设计是极其重要的。若再沸器制造不合理，将会导致精馏塔塔底加热不稳定，使再沸器有
7、效换热面积发生变化，造 成塔底温度波动变化，操作不稳定。 2.设计时采取适当的回流比。回流比对于精馏塔的工艺设计有重要影响，在设计时应该选用适当的回流比进行计算。 四 .研究步骤、方法及措施： 1.通过各方面渠道查找资料，分析资料确定选题范围及论文题目。 2.通过指导老师指导，结合资料整理分析，撰写开题报告、外文翻译和文献综述。 3.根据开题报告写作思路草拟论文提纲。 4.根据论文提纲进一步查找资料，撰写论文初稿。 5.根据论文初稿，收集的资料，修改成稿。 五 .参考文献 1赵智武 .芳烃抽提生产问题剖析 .黑龙江石油化工， 2001. 2化工设备设计全书编辑委员会 塔设备设计 M.上海科学技
8、术出版社 ,1998. 3王志魁 .化工原理 M.化学工业出版社 ,2004. 4石油芳烃生产工艺与技术 .化学工业出版社， 1986. 5张颖 ,郝东升化工设计 .内蒙古大学出版社 ,2005. 6喻朝善 .芳烃抽提蒸馏工艺运行中存在的问题及对策 .石油化工应用， 2008.1-4 7蔡纪宁 ,张秋翔化工设备机械基础课程设计指导书 .化学工业出版社 ,2000. 8郝兴仁，王进善，扬宗仁新型催化精馏塔 M.化学工业出版社， 1999. 9Eric W Luster Apparatus for Practionating Cracked ProductsP US：1915681 1993-06-27
