引 言
塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。 设计方案的确定和流程说明
1.塔板类型
精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。本设计采用浮阀塔板。
2. 加料方式
加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。故本设计采用泵直接加料。
进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。
对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等，制造方便。故本设计采用泡点进料。
苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。 5. 回流方式
回流方式可分为重力回流和强制回流。
本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。
6. 加热方式
加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。故本设计采用间接蒸气加热方式。
7. 操作压力
苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
综上所述，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，由于苯和甲苯属于易分离的体系，所以采用常压精馏。由于冷液进料加大提馏段的回流液流量，从而增大其负荷，所以设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经产品冷却后送至储罐。
第一章精馏塔的工艺设计
第一节 精馏塔全塔物料衡算[1]
已知苯摩尔质量——78.11kg/kmol；甲苯摩尔质量——92.13kg/kmol
原料液组成（摩尔分数，下同）：
==0.3884=38.84%
塔顶组成：==0.9573=95.73%
塔底组成：==0.0294=2.94%
原料液的平均摩尔质量：
=0.3884×78.11+(1-0.3884)×92.13=86.68kg/kmol
进料量：=6000kg/h=6000/86.68kmol/h=69.22 kmol/h
物料衡算式：=+，= 其中为塔顶产品流量，kmol/h;为塔釜残液流量，kmol/h
联立解得：=26.78kmol/h,=42.44kmol/h
第二节 基本数据
1.常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）和温度关系
表1-1常压下甲苯-间甲苯酚气液平衡组成（摩尔）和温度关系[3]
苯的摩尔分数 | 温度/ | 苯的摩尔分数 | 温度/ |
液相（%） | 气相（%） | 液相（%） | 气相（%） |
0.0 | 0.0 | 475.35 | 23.4 | 86．0 | 419.25 |
2.5 | 27.3 | 462.15 | 25.3 | 87.0 | 418.35 |
5.8 | 46.6精馏塔填料 | 454.15 | 27.8 | 88.5 | 415.35 |
7.8 | 53.5 | 448.95 | 33.0 | 90.9 | 410.75 |
9.7 | 58.8 | 446.95 | 49.3 | 95.1 | 400.95 |
10.3 | 60．8 | 446.05 | 52.8 | 95.8 | 398.95 |
11.9 | 67.4 | 440.85 | 66.5 | 97.2 | 393.95 |
12.5 | 69.4 | 438.95 | 76.5 | 98.2 | 390.15 |
15.0 | 75.6 | 432.95 | 1.0 | 1.0 | 383.85 |
17.3 | 78.2 | 430.25 | | | |
| | | | | |
利用表中数据由拉格朗日插值法求得下列温度
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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