文档介绍：苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计
第一章绪论
精馏是分离液体混合物的典型单元操作。它是通过加热造成气液两相物系,利利用物系中各组分挥发度的不同的特性来实现分离的。
按精馏方式分为简单精馏、平衡精馏、精馏和特殊精馏。
(1)通过蒸馏分离,可以直接获得所需要的产品。
(2)适用范围广,可分离液态、气态或固态混合物。
(3)蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。
(4)蒸馏操作耗能较大,节能是个值得重视的问题。
将混合液在压力p1下加热,然后通过减压阀使压力降低至p2后进入分离器。过热液体混合物在分离器中部分汽化,将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出,即实现了混合液的初步分离。
原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化,产生的蒸气进入冷凝器中冷凝,冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。在一批操作中,馏出液可分段收集,以得到不同组成的馏出液。
化工生产以连续精馏为主。操作时,原料液连续地加入精馏塔内,连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品(称为釜残液);部分液体被汽化,产生上升蒸气,依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器被全部冷凝,将部分冷凝液用泵(或借重力作用)送回塔顶作为回流液体,其余部分作为塔顶产品(称为馏出液)采出。
1-精馏塔 2-全凝器3-储槽 4-冷却器
5-回流液泵 6-再沸器 7-原料液预热器
图1连续精馏装置示意图
泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它由升气管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。泡罩有f80mm、f100mm和f150mm三种尺寸,可根据塔径大小选择。泡罩下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。它的优点是操作弹性适中塔板不易堵塞。缺点是生产能力及板效率较低结构复杂、造价高。
图2泡罩塔板
(a)操作示意图(b)塔板平面图(c)圆形泡罩
筛孔塔板简称筛板,其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔,孔径一般为3~8mm。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰,使板上能保持一定厚度的液层。它的优点是结构简单、造价低生产能力大,板上液面落差小,气体压降低,塔板效率较高。缺点是操作弹性小、筛孔易堵塞,不宜处理易结焦、黏度大的物料。
图3筛孔塔板
操作示意图(b)筛孔布置图
浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔,每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片,阀片本身连有几个阀腿,插入阀孔后将阀腿底脚拨转90°,以限制阀片升起的最大高度,并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片,当气速很低时,由于定距片的作用,阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上,可防止阀片与板面的黏结。
a)F1 型浮阀(b) V-4 型浮阀(c) T 型浮阀
图4浮阀塔板。
待分离混合物
(toluene,又名methylbenzene)
图5甲苯的球棍模型
甲苯系苯的同系物,亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”,具有类似苯的芳香气味,沸点(常压)℃,熔点-℃。甲苯不溶于水,溶于乙醇、乙醚和丙酮。蒸气和空气形成爆炸性混合物,~%(体积)。如甲苯溶解溴后,在光照条件下,甲基上的氢原子被溴原子取代(与甲烷相似)而在铁作催化剂条件下,苯基上的氢原子被溴原子取代(与苯相似);但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互影响,使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质,如苯环上的取代反应(卤化、硝化等),甲苯比苯容易进行,甲苯分子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成苯甲酸。
表1甲苯的理化性质
CAS号
108-88-3
沸点
℃
RTECS号
XS5250000
在水中的溶解度
g/100 mL (20-25℃)
SMILES
1
黏度
cP,20℃
化学式
C7H8 (C6H5CH3)
主要危险
高度易燃
摩尔质量
g/mol
警示性质标准词
R11, R38, R48/20, R63, R65, R67
外观
清澈的无色液体
安全建议标准词
S2, S36/37, S29, S46,
S62
密度
g/ml(l)
闪点
4 ℃
熔点
? ℃
沸点
℃
甲苯(Toluene)是最简单,最重要的芳烃化合物之一。在空气中,甲苯只能不完全燃烧,火焰呈黄色。