分离苯-甲苯混合液精馏塔工艺设计

分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计

第一章 前 言

1.1苯、甲苯在工业中的用途

1.苯在工业中的用途

我国纯苯消费结构如下：2 7．2 5％用于合成苯乙烯，聚酰胺树

脂(环己烷) 约占12．6 5％，苯酚约占11．3 7％，氯化苯约占l0．98％，硝基苯约占9．8％，烷基苯约占7．8 4％，农用化学品约占5．56％，顺酐约占4．7l％，其它医药、轻工及橡胶制品业等约占9．84％。

苯乙烯是纯苯最主要的消费用途，生产能力约70～100万吨／年。环已烷是仅次于苯乙烯的纯苯消费产品，主要用于生产尼龙6和尼龙66等产品，国内产能达到30～45万吨／年。苯酚是消耗纯苯较多的化工产品之一，我国苯酚的需求增长较快，预计2000—2003年，国内苯酚对纯苯的需求量将以年均6％的速度增长。氯化苯的产量约为20万吨／年，对纯苯的需求量将以年均3％的速度增长。硝基苯产量约为25万吨／年，预计近期内对纯苯的需求将以每年5％的速度增长。烷基苯的产量约35万吨／年，预计近几年对纯苯的需求会以年均5％的速度增长。顺酐的产量增长很快，l990年顺酐产量仅为1．9 8万吨，目前产量约为7．8万吨／年，其对纯苯的年需求增长率估计将达到7％。86％苯用于制造苯乙烯、苯酚、坏乙烷和其他有机物。剩余部分主要用于制造洗涤剂、杀虫剂和油漆清除剂。苯可作为汽油一种成份，含量<2％。

另外，包装印刷行业目前广泛使用的油墨以苯、乙醚之类的有毒

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有机试剂为溶剂，油墨中有机溶剂含量一般为30％～70％，这不仅导致印刷车间内存在易燃易爆的危险隐患，而且这类溶剂在印刷过程中全部挥发，严重污染车间及大气环境，对印刷操作工人及周围居民的健康构成威胁。 2.甲苯在工业中的用途

甲苯可用作生产苯和许多其他化工产品的原料。如油漆、清漆、亮漆、粘合剂及油墨制造业及天那水配方用之稀释剂，树脂溶剂；化学及制造业用之溶剂；尤以萃取及脱脂两工序最为适合。另也为化学合成用之原料。还可用作汽油的掺合组分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纤维素的溶剂。由甲苯生产的一系列中间体，称甲苯系中间体。化工方面主要用以生产苯及二甲苯，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。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。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。

甲苯是重要的化工原料。也是燃料的重要部分。城市空气中的甲苯，主要来自与汽油有关的排放及工业活动造成的溶剂损失和排放。贮运过程中的意外事故是甲苯的又一个污染源。甲苯能被强氧化剂氧化，为一级易燃品。甲苯易挥发，在环境中比较稳定，不易发生反应。

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由于空气的运动，使其广泛分布在环境中。水中的甲苯可迅速挥发至大气中。甲苯为一级易燃物，其蒸气与空气的混合物具爆炸性。发生爆炸起火时，冒出黑烟，火焰沿地面扩散。

1.2精馏原理及其在工业生产中的应用

精馏是利用混合物中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，再沸器或塔釜产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，氯苯等； 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。

生的蒸汽沿塔逐渐上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质、传热，重组分下降，使混合液达到一定程度的分离。如果离开某一块塔板（或某一段填料）的气相和液相的组成达到平衡，则该板（或该段填料）称为一块理论板或一个理论级。然而，在实际操作的塔板上或一段填料层中，由于

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气液两相接触时间有限，气液两相不到平衡状态，即一块实际操作的塔板（或一段填料层）的分离效果常常达不到一块理论板或一个理论级的作用。要想达到一定的分离要求，实际操作的塔板数总要比理论的板数多，或所需的填料层高度要比理论上的要高。

1.3精馏操作的特点及其对塔设备的要求

1.精馏操作的特点

从上述对精馏过程的简单介绍可知，常见的精馏塔的两端分别为汽化成分的冷凝和液体的沸腾的传热过程，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：

1)沸点升高

精馏的溶液中含有沸点不同的溶剂，在相同的压力下溶液的蒸汽压较同温度下纯溶剂的汽化压低，使溶液的沸点高于醇溶液的沸点，这种现象称为沸点的升高。在加热汽化温度一定的情况下，汽化溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂的纯温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。 2)物料的工艺特性

精馏溶液本身具有某些特性，如某些物料在加入到溶液中时可与溶液中的某一组分或几组分形成恒沸液等。如何利用物料的特性和工艺要求，选择适宜的精流流程和设备是精馏操作彼此需要知道和必须考虑的问题。 3)节约能源

精馏汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸汽。如何充分利用热量提高加热蒸汽的利用率是精馏操作需要考虑的另一个问题

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