年产7万吨苯的精馏装置工艺设计毕业设计论文(编辑修改稿)

年产7万吨苯的精馏装置工艺设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

1 升水中最多溶解 苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 苯能与水生成 恒沸物 ，沸点为 ℃，含苯 %。 因此，在有水生成的反应中常加苯蒸馏，以将水带出。 陕西科技大学毕业论文 （设计说明书） 2 甲苯与苯的化学性质 （ 1）甲苯是有机化合物，属 芳香烃 ，结构简式为 C6H5CH3。 在常温下呈液体状，无色、易燃。 它的沸点为 ℃，凝固点为－ 95℃ ，密度为 g/cmamp。 sup3。 甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水很低，可以在高寒地区使用；而它的沸点又比水的沸点高，可以测 ℃以下的温度。 因此从测温范围来看，它优于水银温度计和酒精温度计。 另外甲苯比较便宜，故甲苯温度计比水银温度计也便宜。 甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的 溶剂 中。 甲苯容易发生氯化，生成苯 — 氯甲烷或苯 三氯甲烷 ，它们都是工业上很好的溶剂；它可以萃取 溴水 中的溴，但不能和溴水反应；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是 染料 的原料；它还容易 磺化 ， 生成邻甲苯磺酸或 对甲苯磺酸 ，它们是做染料或制 糖精 的原料。 甲苯与硝酸取代的产物三硝基甲苯一份甲苯和三份 硝酸 硝化，可得到 三硝基甲苯 （俗名TNT，梯恩梯），是威力很大的 炸药。 甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。 但其 蒸汽 有毒，可以通过 呼吸道 对人体造成危害，危害等级为乙类，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。 （ 2）苯参加的化学反应大致有 3 种：一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应；一种是发生在 C=C 双键上的加成反应；一种是苯环的断裂。 苯与甲苯、危害及区别 （ 1）苯 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。 特别注意：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；在 白血病 患者中，有很大一部分有苯及其有机制品接触历史。 （ 2）甲苯 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，女性月经异常等。 皮肤干燥、皲裂、 皮炎。 苯与甲苯的工业用途 年产 7 万吨苯的精馏装置工艺设计 3 （ 1）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： 苯的最主要的用途是制取乙苯，其次是制取环己烷和苯酚。 苯经取代反应、加成反应、氧化反应等生成的一系列化合物可以作为制取塑料、橡胶、纤维、染料、去污剂、杀虫剂等的原料。 大约 10%的苯用于制造苯系中间体的基本原料。 此外，苯有良好的溶解性能，可作为化工生产中的溶剂。 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；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；多用于 农药 的各种氯苯；合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯。 合成 氢醌 ， 蒽醌 等化工产品。 （ 2）甲苯是基本有机原料之一，大量由于提高辛烷值汽油组分和多种用途的溶剂。 从甲苯中可以衍生出许多种化工原料，例如：苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等。 这些原料可进一步制造合成纤维、塑料、炸药和染料等。 我国苯和甲苯生产技术与发展概况 国内情况 苯和甲苯都是重要的有机化工 原料。 以苯为原料可合成 250 种以上的有机化学品，但主要衍生物为乙苯、异丙苯、环己烷和硝基苯。 20xx 年全球苯消费总量为 4100 万 t，其中上述 4种衍生物分别占 53%， 18%， 13%和 7%，占总消费构成的 91%。 甲苯可成用于汽油掺和组份、溶剂及通过歧化和烷基转移制苯和二甲苯，并可合成多种有机化学品。 我国苯和甲苯主要来自催化重整油、裂解汽油和焦化轻油。 随着石油化工的发展，石油苯和甲苯已为主要来源，而且苯和甲苯重要来源现代化的芳烃联合装置。 在芳烃抽提技术方面，中国石化石油科学研究院成功开发了具有自主知识产权的芳烃 抽提蒸馏技术(SED)，并已分别应用于中国石油大连分公司 15 万 t/a 工业装置和赛科公司 55 万 t/a工业装置。 SED 技术采用环丁砜和助溶剂 COS，显著增强了芳烃的溶解能力，提高了苯的收率。 赛科装置的标定结果表明，在苯和甲苯的纯度不低于 %和 %的情况下，回收率分别大于 %和 %，达到了世界先进水平。 在加氢脱烷基技术方面，燕山石化和宝钢集团分别引进的 10 万 t/a“ Pyrotol”工艺装置和 5 万 t/a“ Litol”工陕西科技大学毕业论文 （设计说明书） 4 艺装置早在投入运行，并且技术又得到进一步的改进。 国外情况 据统计， 20xx 年全球苯总生产能力为 万 t，其中北美 万 t，占 %，南美 万 t，占 %，西欧 万 t，占 %，东欧 万 t，占 %，中东 /非洲 万 t，占 %，亚太地区 万 t，占 %。 20xx 年全球苯消费量为 3700 万 t，预计 20xx 年增至 4610 万 t，年均增长率 %。 相应生产能力， 20xx 年4320 万 t， 20xx 年达到 5010 万 t，增加 690 万 t，年均增长率 %。 20xx 年全球甲苯消费量 1660 万 t，预计 20xx 年增至 1910 万 t，增加 260 万 t，年均增长率 %。 相应的生产能力， 20xx 年 2470 万 t， 20xx 年达到 2680 万 t，增加约 200 万 t，年均增长率%。 精馏塔的概念及工作原理： （ 1）概念：精馏是利用多次部分气化和多次部分冷凝分离液体混合物的过程。 （ 2）蒸气由塔底进入。 蒸发出的气相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 )组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发 (高沸点 )组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，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，从而达到组分分离的目的。 由塔顶上升的气相进入 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 ，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 （ 3）原理：双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。 典型的 精馏设备 是连续精馏 装置 ，包括 精馏塔 、再沸器、冷凝器等。 精馏塔供汽液两相接触进行 相际传质 ，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝 ,部分凝液作为回流液返回塔顶 ,其余馏出液是塔顶产品。 位于塔底的再沸器使液体部分汽 化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。 进料加在塔的中部 ,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降 ,进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。 在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。 液相 中的易挥发 组分 进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。 对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。 进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分 ,称为提馏段。 两段操作的结合 ,使液体 混合物 中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。 当使 n组分混合液较完全地分离而取得 n 个高纯度单组分产品时，须有 n1 个塔。 年产 7 万吨苯的精馏装置工艺设计 5 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。 主要设备 塔设备是化工、 石油化工、炼油化工和炼油等生产中重要的设备之一，它可以使汽 汽或液 液相紧密接触，达到相际传热及船只的目的。 塔设备中常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。 作为主要传质过程的塔设备，首先必须使汽（气）液两相能充分接触，已获得高的传质效率。 此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求： 1.生产能力大； ，弹性大； ； ，材料耗用少，制造和安装容易； ，操作方便，调节和检修容易。 因为板式塔处理量大，效率高，清洗检修方便且造价低，故工业上多采用板式塔。 工业上常见的几种板式塔机器优点： Ⅰ．浮法塔：在塔板开孔上方安装可浮动的阀片，浮阀可随气体流量的变化自动调节开度，可避免漏液，操作弹性大，造价低，且安装检修方便，但对抗腐蚀性能要求高。 Ⅱ．筛板塔：结构简单，造价低廉，筛板塔压降小，液面落差小，生产能力及塔板效率都比泡罩塔高，故应用广泛。 Ⅲ．泡罩塔：其气体通道是升气管和泡罩，由于气管道高出塔板，即使在气体负荷很低时也不会发生严重漏液，操作弹性大，升气管为气液两相提供了大量传质界面。 但泡罩塔版结构复杂，成本高，安装检修不方便，生产能力小。 (1)优点： 浮阀塔可以根据气速大小自由升降、关闭或开启。 当气速变化时开启大小可以自动调节，因此它的操作“弹性 ” 大 ,适于生产量波动和变化情况。 浮阀塔生产能力较大，比泡罩塔高 20%～ 40%，与筛板塔相近。 气液两相接触充分，因此塔板效率较高，一般比泡罩塔高 15%左右。 陕西科技大学毕业论文 （设计说明书） 6 气体沿阀片周边上升时只经过一次收缩、转弯和膨胀，因此比泡罩塔的塔板压力降小。 浮阀塔与泡罩塔相比结构较简单，制造容易，检修方便，因此制造费用仅是泡罩塔的 60%～ 80%。 (2)缺点： 因为阀片活动，在生产过程中有可能松脱 或被卡住，造成阀孔处的气液通过状况失常，为了避免阀片生锈后与塔板粘连以盖到阀孔而不能浮动，浮阀及塔板都用不锈钢制成。 但是，对于较粘性蔽体或液体中有固体颗粒介质都不宜采用浮阀塔，因为这类介质易将阀片粘住或使阀片被架起导致阀孔盖不上。 再沸器 优点：结构简单、坚固。 取材范围广，处理能力大，适应性强，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中使用更为普遍。 作用：将塔内最下面的一块塔板流下的液体进行加热，使其中一部分液体发生汽化变成蒸汽而重新回流入塔以提供塔内上升的气流，从而保证塔内板上气液两相 的稳定传质。 冷凝器 作用：将塔顶上升的蒸汽进行冷凝使其成为液体，之后将一部分冷凝液从塔顶回流进塔内以提供塔内下降的液流，使其与上升气流进行逆流传质接触。 操作特性 各种塔板只有在一定的气液流量范围内操作，才能保证气液两相有效接触，从而得到较好的传质效果。 可用塔板负荷性能图来表示塔板正常操作时气液流量的范围，图中的几条边线所表示的气液流量限度为： (a)漏液线。 气体流量低于此限时，液体经开孔大量泄漏。 (b)过量雾沫夹带线，气体流量高于此限时，雾沫夹带量超过允许值，会使板效率显著下降。 (c)液 流下限线。 若液体流量过小，则溢流堰上的液层高度不足，会影响液流的均匀分布，致使板效率降低。 (d)液流上限线。 液体流量太大时，液体在降液管内停留时间过短 ,液相夹带的气泡来不及分离 ,会造成气相返混，板效率降低。 (e)液泛线。 气液流量超过此线时，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破坏。 如果塔板年产 7 万吨苯的精馏装置工艺设计 7 的正常操作范围大，对气液负荷变化的适应性好，就称这些塔板的操作弹性大。 浮阀塔和泡罩塔的操作弹性较大，筛板塔稍差。 这三种塔型在正常范围内操作的板效率大致相同。 操作压力 蒸馏操作通常在常压、加压和减压下进行。 一般情况 ，打都采用常压蒸馏，对于沸点较高且又是热敏性的混合液，则可采用减压蒸馏。 对于沸点低的混合物系，常压、常温下呈气态，或者常压下沸点甚低、冷凝较困难者，则采用加压蒸馏确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。 本设计在常压下进行。 ． 2 加料方式 . 加料分两种方式：泵加料和高位槽加料通过控制液位高度，可以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用；泵加料属于强制加料方式，泵加料易受温度影响，流速忽大忽小，流量也不太稳定，影响传质效率。 靠重力的流动方式可省 去一笔费用。 本设计进料可选用泵加料，泵和自动装置配合控制。 进料状态 . 进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。 在实际的生产中，加入精馏塔中。