课程设计苯氯苯连续分离精馏塔设计Word格式文档下载.docx

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液体和气体进出口接管法兰都选用标准为HG20593-97的突面（RF）型板式平焊钢管制法兰（PL）；

丝网除沫器选用SP型过滤网；

因为本设计没有特殊要求，故选用的是圆筒形裙座，直径为800mm。

最后进行了筒体和封头的强度和稳定性计算，各人孔和接管的开孔补强计算，筒体的强度和稳定性以及水压试验的校核，通过校核，确定本设计的塔体壁厚、高度等在设计压力下均符合要求。

关键词：

氯苯；

精馏；

筛板塔

Thedesignofdistillationcolumnabouttheseparation

Ofbenzeneandchlorobenzene

Abstract:

Chlorobenzeneasanimportantbasicorganicsynthesisrawmaterial,widelyusedinproduction,theruleoflawbyabenzeneliquid-phasechlorinationofpcontainsacertainamountofbenzene,thedesignforacontinuousdistillationcolumnforseparationvolatilebenzeneandchlorobenzeneisnoteasy.Thedesignchoosestheintegratedproductofgoodsynthesizedfunctionwithefficiency,economic,securityandotheraspects.ItwillbebetterthatchoosingrectifyingtrayTowerandsieveastray.Thesievetowerhasmangadvantagessuchassimplestructureandlowprice,besidesliquiddroponthesurfaceofplateissmall.Ithasalowpressure,butalargercapacityofproduction.Atlastgasintowerspreadsevenlywithahigherefficiencyofmasstransfer.Thedesigncompletestheprocesscalculationwhichdefinesthatthetowerdiameteris800mmandtheoverallheightis9.9m,andequipmentdesignwhichdefinesthatthematerialofthebarrelis16MnRandthenominalthicknessis8mmaccordingtotheSteelPressureVessel（GB150-1998）.Thedesignselectesthestandardellipticheadswhosediameteris800mm,surfaceheightis200mm,straightflangeheightis25mmaccordingtotheProcessEquipmentDesignandJB4737-95.ThepipingflangesofimportandexportofliquidandgasareallusedtheRFPFaccordingtoHG20593-97.ThewiremeshdemisterselectstheSPfilterscreen.Thedesignhasnospecificrequirementssothatthecylindricalskirtisselected,whosediameteris800mm..Finallythedesignconductsthefestigkeitandstabilityueberpruefungandsoon,anddefinesthethicknessandheightofthetowerbodyallconformtherequirementsunderthedesignpressure.

Keywords:

chlorobenzene,distillation,platecolumn

第1章绪论

1.1精馏原理

精馏是分离液体混合物最常用一种作，在化工、炼油等工业中应用很广。

它通过汽、液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发的由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。

精馏过程中，料液自塔的中部某适当的位置连续地加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。

冷凝液的一部分回入塔顶，称为回流液，其余作为塔顶产品（馏出液）连续排出。

在塔内上半部（加料位置以上）上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。

塔底部装有再沸器（蒸馏釜）以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。

塔的上半部分（加料位置以上）称为精馏段，塔的下半部分包括再沸器（蒸馏釜）称为提馏段。

精馏用于比较难分离的体系，用普通的精馏不能分离的体系则可用特殊的精馏。

特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。

1.2塔设备概述

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气（或汽）液或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。

塔设备中常见的单元操作有：

精馏、吸收、解吸和萃取等。

此外，工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。

最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。

作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。

此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：

●生产能力大：

即单位塔截面可以通过较大的汽、液两相流率，不会产生液泛等不正常的流动；

●效率高：

汽、液两相在塔内流动时能保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或较大的传质速率；

●流动阻力小：

流体通过塔设备的阻力降小，可以节省动力费用，在减压作时易于达到所要求的真空度；

●有一定的作弹性：

当汽、液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，且不会使效率产生较大的变化；

●结构简单，造价低，安装检修方便；

●能满足物系某些工艺特性，如腐蚀性、热敏性、起泡性等特殊要求[2]。

1.3氯苯简介

氯苯是无色透明易挥发的液体，有苦杏仁味。

熔点-45.6℃，沸点131.6℃，相对密度1.107（20/4℃），折光率1.5248，闪点23℃，自燃点637.78℃，易燃。

在空气中爆炸极限为1.83～9.23%（体积）。

不溶于水，易溶于醇、醚、苯和氯仿等。

有毒，毒性中等。

氯苯是一种重要的基本有机合成原料，用作染料、医药、农药、有机合成中间体。

用于制造苯酚、硝基氯苯、二硝基氯苯、苯胺、硝基酚及杀虫剂滴滴涕等，也用作乙基纤维素和许多树脂的溶剂。

氯苯的下游产品中，硝基氯化苯是氯苯的主要消费用户，对硝基氯化苯是重要的染料、农药、医药的中间体。

以对硝基氯化苯为原料可以生产对硝基苯酚、对硝基苯胺、对氨基苯酚、对苯二胺、对氨基苯甲醚和对氨基苯乙醚等一系列有机化工产品。

但由于用苯氯化法制氯苯后，苯和氯苯互溶，因此需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯。

近年来，氯苯衍生物系列产品在染料、医药、助剂、农药等行业中应用不断拓展。

且近两年氯化苯国内产能也稳步增长，行业地位不断加强，位居世界生产大国地位。

据行业数据统计，国内目前供需仍保持平衡，且总产能仍略低于下游总需求（下游实际生产满负荷开工前提下），并没出现产能过剩的现象。

由于当前国内受宏观经济环境及行业环保治理等因素影响，市场反映出相对过剩现象，但是产品短期的相对过剩并不代表行业今后的发展趋势。

作为氯化苯的上游产品焦化苯在国际市场已有获利空间，未来焦化苯的出口增加，将形成对氯苯行业的有效支撑。

并且据各外贸企业反馈的信息显示，氯苯出口也有进一步增长趋势。

因此，氯苯行业基础稳固，市场经整理后将逐渐企稳向好。

第2章苯-氯苯分离精馏

2.1工艺流程

连续精馏装置流程如图2-1所示

图2-1连续精馏装置流程图

首先，苯和氯苯的原料在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。

因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。

气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。

液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。

塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。

最终，完成苯与氯苯的分离。

2.2设备选型

2.2.1塔设备的选型

实现精馏过程的主体设备主要有填料塔和板式塔。

填料塔属于微分接触型的气液传质设备。

塔内以填料作为气液接触和传质的基本构件。

液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相间的传质和传热。

两相的组分浓度或温度沿塔高呈连续变化。

板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。

塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡活喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质与传热，两相的组分浓度呈阶梯式变化。

填料塔与板式塔的主要区别见表2-1。

表2-1填料塔与板式塔的比较

填料塔

板式塔

压降

小尺寸填料，压降较大，而大尺寸填料

及规整填料，则压降较小

较大

空塔气速

小尺寸填料气速较小，而大尺寸填料

及规整填料则气速可较大

塔效率

传统的填料，效率较低，而新型乱堆

及规整填料则塔效率较高

较稳定、

效率较高

液-气比

对液体量有一定要求

持液量

较小

安装、检修

较难

较容易

材质

金属及非金属材料均可

一般用金属材料

造