年产5万吨甲苯精制工段工艺设计的简介材料.docVIP

题目：年产5万吨甲苯精制工段工艺设计

专业年级：化学工程与工艺2班学生姓名：李春鹏

指导教师：张楠职称：讲师

摘要：苯和甲苯都是重要的有机化工原料，需要用精制来达到更高的纯度，以用来做为某些精细化学品的合成原料，苯与甲苯的分离一般采用精馏的方法进行。本文对50000t/a的甲苯精制工段进行设计，其主要工作为精馏塔的设计，包括物料衡算，热量衡算，工艺尺寸的设计，同时对具体操作参数及结构参数进行计算，获得泡点温度、理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比等信息。该设计最后得到精馏塔塔径2.2m，塔高为19.2m，共29块塔板，塔板板间距为0.4m。其次文章对附属设备进行了计算与选型，确定了合适的塔顶冷凝器和塔底再沸器，最后综合生产质量及安全要求确定了工艺的控制体系。

关键词：精馏；甲苯；工艺流程设计；控制设置

一、本课题研究的目的和意义

目的：经过精制工段的处理，甲苯和苯的纯度可以更上一个等级，这为其它采用甲苯和苯为原料的生产提供了纯度更高的原料，为产品的质量提供了保证，本设计同时可为后续的生产化提供一定的理论依据。

意义：工程设计是工程师工作实践中最富创造性的内容，设计能力不同于理论分析能力，表达能力和动手能力，它需要将理论、经验与实践揉和进行分析，能够考察设计者的综合素质水平。在本设计的完成过程中，学生的工程设计能力可以得到很大的提高。

二、设计方法（设计思想或、设计方案论证、研究方法等）

设计采用精馏法来对苯与甲苯混合物进行分离。进入精馏塔的原料通过层层塔板的分离作用，在塔顶可以得到质量组成为99%的苯和塔底得到质量组成99%的甲苯，塔顶的苯经过冷凝器的冷凝，送入储罐，塔底的甲苯则送入另一储罐，以用于后续生产。

由要求的年产量，依据物料衡算、热量衡算、相关参数的经验估算或实验资料，经由计算分析确定各个设备的技术参数与类型，最终确定出能够完成要求产量的工艺流程，同时以质量与安全作为控制标准，制定出维持生产正常高效进行的控制体系。

经理论分析，可行性较高。

三、主要设计参数

精馏塔：

精馏塔高：19.2m；精馏塔径：2.2m；溢流形式：双溢流；

塔板：筛板；实际塔板数：29块；进料板位置：第11块。

塔顶冷凝器：

型式：管壳式换热器；壳内径：0.6m；传热管数：168；管程数：2；

实际传热面积：70.88m2；管束中心线的管数：16；折流板数：19

塔底再沸器：

型式：立式热虹吸再沸器；壳内径：0.7m；传热管数：528

实际传热面积：71.94m2；壳程进口管直径：0.15m

壳程出口管直径：0.35m

控制系统：

1进料流量控制

2塔顶回流液流量控制

3提馏段的温度与压力控制

4塔釜液位控制

四、设计要点及特点（或设计内容、研究内容等）

该工艺设计需完成工段主体设备精馏塔的尺寸及结构设计，同时要对附属设备—塔顶全凝器、塔底再沸器进行选型及计算，确定出工艺流程后，要结合生产的质量及安全控制要求，对于工艺进行控制系统设计。

工艺特点在于主体设备精馏塔采用双溢流形式，塔底再沸器采用立式热虹吸式。

五、结论

针对国内对甲苯的需求量和技术质量要求，本文设计了以板式精馏塔为主要设备的苯与甲苯的分离工艺流程。

首先对精馏塔主体设备进行选型与计算，包括物料衡算，热量衡算以及主要部分尺寸的计算与校核，经计算得出的结论：实际塔板数为29块，进料板为第11块，有效段高度为11.6m，精馏塔实际高度为19.2m，塔径为2.2m，溢流形式为双溢流，降液管形式为弓形。

其次是精馏塔附属设备塔顶冷凝器的选型与计算，主要是换热器的选型与设计，由实际生产经验选择固定管板式换热器，经过物料衡算，热量衡算以及主要部分尺寸的计算与校核，得出实际换热面积为70.88㎡，壳径为0.6m，传热管数168根，采用双管程。

再次是塔底再沸器的选型与设计，该设计选用立式热虹吸再沸器，经过物料衡算，热量衡算以及主要部分尺寸的计算与校核，得出实际换热面积为71.94㎡，壳径为0.7m，传热管数528根，壳程进口管直径0.15㎡，壳程出口管直径0.35㎡。

控制部分基于质量与安全考虑，最终采用逆流向物料平衡与质量控制，还有提馏段的温度控制。

本设计为单塔式生产甲苯工艺的初步设计，主要部分是甲苯的精制工段，包括精馏塔的设计计算与选型，及附属设备塔顶冷凝器和塔底再沸器的设计与选型，可供从事此行业相关技术人员和工人做为理论参考。

六、主要参考文献

[1].薛金辉编著.煤化工专业实训指导[M].北京：化学工业出版设，2005.

[2].沈菊华.国内外苯和甲苯生产技术发展概况[J].化工科技市场，第29卷第11期2006.

[3].