分离年处理量3万吨的苯甲苯混合液的填料精馏塔计算.docx
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分离年处理量3万吨的苯甲苯混合液的填料精馏塔计算.docx
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分离年处理量3万吨的苯甲苯混合液的填料精馏塔计算
毕业设计(论文)手册
学院:
职业技术学院
专业班级:
炼油
姓名:
XXXXX
指导教师:
XXXXX
2012年6月
毕业设计(论文)任务书
设计(论文)题目:
分离年处理量3万吨的苯—甲苯混合液的填料精馏塔
设计(论文)时间:
2012年3月30日至2012年6月20日
设计(论文)进行地点:
辽宁石油化工大学
1、设计(论文)内容:
1介绍苯、甲苯的相关知识
2介绍精馏塔种类、设备等知识
3记录精馏塔工艺计算过程
2、设计(论文)的主要技术指标
苯(30%,质量分数);分子式:
C6H6;分子量:
78.11;CAS:
108-88-3
甲苯(70%,质量分数);分子式:
C7H8;分子量:
92.13
分离要求:
塔顶镏出液的组成为0.96,塔底釜液组成为0.01
操作压力:
101.325kPa回流比:
R=1.2Rmin
3、3、设计(论文)的基本要求
[1]毕业设计(论文)应在培养计划规定的时限内完成;
[2]毕业设计(论文)要具有科学性,要求论述系统完整,不能零碎和片面,应做到首尾一贯而不能前后矛盾,要实事求是而不能主观臆造;
[3]毕业设计(论文)应做到观点明确、论据充分、有必要的相关资料和图表等;
[4]毕业设计(论文)必须参阅一定量的资料,并在论文(设计)中反映出来;
毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)任务书
4、应收集的资料及主要参考文献
[1]柴诚敬等.化工原理课程设计.天津:
天津科学技术出版社,1994
[2]贾绍义,柴诚敬等.化工传质与分离过程.北京:
化学工业出版社,2001
[3]姚玉英等.化工原理,下册.天津:
天津大学出版社,1999
[4]匡国柱,史启才等.化工单元过程及设备课程设计.北京化学行业出版社,2002[5]
<<化学工程手册>>编辑委员会.化学工程手册——气液传质设备.
北京化学工业出版社,1989
[6]刘乃鸿等.工业塔新型规整填料应用手册.天津:
天津大学出版社,1993
5、进度安排及完成情况
序号
设计(论文)各阶段任务
日期
完成情况
1
收集资料
4月5日—4月30日
完成
2
整理文献综述
4月30日—5月25日
完成
3
完成论文并打印
5月25日—6月20日
完成
学生签名:
杨海金
指导教师签名:
刘冬梅
系主任签名:
邓书平
2012年6月20日
毕业设计(论文)评阅书
附录
Cp——比热,kJ/kg&S226;K;
D ——塔径,m;
D ——塔顶产品流量,kmol/h或kg/h;
M ——分子量;
F ——原料流量,kmol/h或kg/h;
LS ——塔内液体流量,m3/s
n ——筛孔总数;
NT ——理论板数;
N ——理论板数;
P ——操作压强,kPa;
P0 ——饱和蒸汽压,kPa;
V ——上升气量,kg/h
X——物料含量
分离年处理量3万吨的苯—甲苯混合液的填料精馏塔计算
摘要
本设计主要以分离苯-甲苯二元系混合液的填料精馏塔,对年处理量为3万吨的分离填料精馏塔。
进料中苯含量为30%质量分数,的常温液体。
要求塔顶镏出液为0.96,塔底釜液为0.01.进行工艺计算
填料塔是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料,以增加两种流体间的接触表面。
结构较简单,检修较方便。
广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在炼油、化工、石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂的驱动(有时加质量剂),使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分的挥发度不同,使易挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分离。
在化工或炼油厂中,塔设备的性能对于整个生产质量、生产能力和消耗额定及三废处理和环境保护及各方面都有重大影响。
据有关资料报道塔设备的资料费用占整个投资的费用的较大比例。
因此,塔设备的设计和研究,受到化工和炼油行业的极大重视。
根据设计任务书,此塔设计为填料精馏塔。
关键词:
苯—甲苯、精馏塔、混合液
目录
第一章文献综述1
1.1填料塔概述1
1.2苯及甲苯2
1.2.1苯2
1.2.2甲苯3
1.3精馏4
1.3.1精馏塔及原理4
1.3.2精馏操作对塔设备的要求4
1.4精馏塔类型5
1.4.1填料精馏塔类型5
1.5精馏塔的设计步骤7
第二章设计部分8
2.1操作条件的确定8
2.1.1操作压力8
2.1.2进料状态8
2.1.3加热方式9
2.1.4冷却剂与出口温度9
2.1.5热能的利用10
2.2确定设计方案的原则10
2.2.1满足工艺和操作的要求10
2.2.2满足经济上的要求11
2.2.3保证安全生产11
2.3填料精馏塔的工艺计算11
2.3.1物料衡算12
2.3.2热量衡算13
2.3.3理论塔板数计算15
2.3.4精馏塔主要尺寸的设计计算16
2.3.5塔径设计计算18
2.3.6附属设备及主要附件的选型计算20
2.3.7精馏塔的高度24
第三章结论26
谢辞27
附录28
参考文献29
前言
精馏是多级分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
因此可是混合物得到几乎完全的分离。
精馏可视为由多次蒸馏演变而来的。
精馏操作广泛用于分离纯化各种混合物,是化工、医药、食品等工业中尤为常见的单元操作。
化工成产中,精馏主要用于以下几种目的:
(1)获得馏出液塔顶的产品;
(2)将溶液多级分离后,收集馏出液,用于获得甲苯,甲苯等;(3)脱出杂质获得纯净的溶剂或半成品,如酒精提纯,进行精馏操作的设备叫做精馏塔。
根据精馏原理可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,必须同时拥有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有时还有配原料液,预热器、回流液泵等附属设备,才能实现整个操作。
精馏塔也就是一种换热器。
但和一般的传热过程相比,精馏操作又有如下特点:
沸点升高、物料的工艺特性、节约能源塔板的类型与选择:
大多数塔填料在分离效率、压降等方面优于板式塔。
对于给定的分离要求,较高的分离效率及较低的压降意味着需要的精馏回流比降低、节约能耗和适于热敏性物料的分离。
主要的填料除了效率高、压降低、通量大之外,还有以下优点:
操作弹性大:
可在更宽的气液流率范围操作而不会液泛、泄漏或夹带;能处理起泡物系:
填料单元能使泡沫破碎,所以填料比塔板更适合高起泡性物料;能处理含固体的物料:
大孔隙率填料(例如格栅类)可以处理含大量悬浮固体的物料,而一般的错流塔板会被阻塞;持液量小:
大多数板式塔气体时分散相,液体是连续相,具有固定的静液层,所以持液量大。
而填料塔在操作过程中,液体是分散相,气体时连续相,气液呈膜式接触,不但阻力小,而且持液量少。
这一特点特别适于热敏性物料的真空精馏。
第一章文献综述
1.1填料塔概述
填料塔,是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备,主要由圆筒形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成,用于吸收、蒸馏和萃取,也可用于接触式换热、增湿、减湿和气液相反应过程。
所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。
填料塔的应用始于19世纪中叶,起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物,以增强气液两相间的传质。
1914年德国人F.拉西首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料(现称拉西环)推动了填料塔的发展。
此后,多种新填料相继出现,填料塔的性能不断得到改善,近30年来,填料塔的研究及其应用取得巨大进展,不仅开发了数十种新型高效填料,还较好地解决了设备放大问题。
到60年代中期,直径数米乃至十几米的填料塔已不足为奇。
现在,填充塔已与板式塔并驾齐驱,成为广泛应用的传质设备。
填料塔自它发明以来已广泛地应用于化工生产的各个领域。
近二十年,规整填料塔对板式塔、散装填料以及其它多种塔设备产生了巨大的冲击,在国内外引起众多研究者的极大兴趣,在近几年的文献中,国外有大量的规整填料研究报道。
它因其高通量,低压降,操作稳定而广泛地用于气一液,液一液接触的塔设备中,如蒸馏、吸收、萃取等诸多领域。
特别是在气液接触中,已越来越多地被采用,如已有设备通过利用规整填料来更换塔内构件,从而达到提高塔负荷的目的。
但国内在这方面的研究则较少,如何设计规整填料蒸馏塔已成为一个重要的课题,它对自行设计,改进现有设备生产状况都较为重要。
规整填料种类较多,有板波纹填料、格栅填料、丝网填料等,材质有金属、塑料、陶瓷等。
即使同样的种类亦有不同的规格,它们的比表面、空隙率及几何尺寸存在差异,这样在选择填料时,应根据体系物性,操作负荷,压降要求,同时兼顾材料性能等,进行综合考虑,保证既经济又能正常生产。
1.2苯及甲苯
1.2.1苯
苯具有的苯环结构导致它有特殊的芳香性。
苯环是最简单的芳环,由六个碳原子构成一个六元环,每个碳原子接一个基团,苯的6个基团都是氢原子。
苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。
苯可燃,有毒,也是一种致癌物质。
苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。
它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一【1】。
(1)工业用途
早在1920年代,苯就已是工业上一种常用的溶剂,主要用于金属脱脂。
由于苯有毒,人体能直接接触溶剂的生产过程现已不用苯作溶剂。
苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。
在1950年代四乙基铅开始使用以前,所有的抗爆剂都是苯。
然而现在随着含铅汽油的淡出,苯又被重新起用。
由于苯对人体有不利影响,对地下水质也有污染,欧美国家限定汽油中苯的含量不得超过1%。
苯在工业上最重要的用途是做化工原料。
苯可以合成一系列苯的衍生物:
苯与乙烯生成乙苯,后者可以用来生产制塑料的苯乙烯;
苯与丙烯生成异丙苯,后者可以经异丙苯法来生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚;
还可以制尼龙的环己烷;合成顺丁烯二酸酐,用于制作苯胺的硝基苯。
(2)健康危害
由于苯的挥发性大,暴露于空气中很容易扩散。
人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内,会引起急性和慢性苯中毒。
有研究报告表明,引起苯中毒的部分原因是由于在体内苯生成了苯酚。
长期吸入会侵害人的神经系统,急性中毒会产生神经痉挛甚至昏迷、死亡
1.2.2甲苯
(1)、标识
中文名:
甲苯
分子式:
C7H8
相对分子质量:
92.14
CAS:
108-88-3
危险性类别:
第3.2类,中闪点易燃液体
化学类别:
芳香烃
(2)、主要成份与性状
主要成分:
纯品
外观与性状:
无色透液体,有类似苯的芳香气味。
主要用途:
用于掺合汽油组成及作为生产甲苯衍生物、炸药、染料中间体药物等的主要原料。
(3)、健康危害
侵入途径:
吸入,食入,经皮吸收。
健康危害:
对皮肤、粘膜有刺激性,对中枢神经系统有麻醉作用。
急性中毒:
短时间内吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力,步态蹒跚、意识模糊。
重症者可有躁动、抽搐、昏迷。
慢性中毒:
长期接触可发生神经衰弱综合征,肝肿大,女工月经异常等。
皮肤干燥、皲裂皮炎。
(4)、急救措施
皮肤接触:
脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:
提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸
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- 关 键 词:
- 分离 处理 甲苯 混合液 填料 精馏塔 计算