苯—甲苯
苯—甲苯溶液的沸点
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表明这时液相的成分和气相的成分完全相同， 这样的A和B就不能用蒸馏(或分馏)来分离。 表明沸点较低的B在气相中的浓度较在液相中为大
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在将此蒸气冷凝得到的液体中，B的组分比在原 来的液体中多（这种气体冷凝的过程就相当于蒸 馏的过程）。如果将所得到的液体再进行汽化， 在它的蒸气经冷凝后的液体中，易挥发的组分又 将增加。如此多次重复，最终就能将这两个组分 分开（凡是形成共沸混合物的不能分开）。 分馏就是利用分馏柱来实现这一（多次重复） 的蒸馏过程。
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当冷凝管中有蒸馏液流出时，控制加热速度， 使馏出液以1滴/2-3秒的速度蒸出。这样可以 达到较好的分馏效果。 待低沸点组分蒸完后，再渐渐升高温度。当第 二个组分蒸出时会产生沸点的迅速上升。上述 情况是假定分馏体系有可能将混合物的组分进 行严格的分馏。一般则有相当大的中间馏分（ 除非沸点相差很大）。
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3、分馏操作步骤
分馏操作和蒸馏大致相同，将待分馏的化合 物放入圆底烧瓶中，加入2-3粒沸石，柱外可 用石棉绳包住，这样可以减少柱内热量的散发， 减少风和室温的影响。选用合适的热源加热， 液体沸腾后要注意调节浴温，使蒸气慢慢升入 分馏柱，约10-15分钟后蒸气达到柱顶（可用 手摸柱壁，若烫手表示蒸气已达该处）。
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3 、必须尽量减少分馏柱的热量损失和
波动。柱的外围可用石棉绳包住，这样可 以减少柱内热量的散发，减少风和室温的 影响，也减少了热量的损失和波动，使加 热均匀，使分馏操作平稳地进行。
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五、思考题
1、分馏和蒸馏在原理及装置上有哪些异同？如 果是两种沸点很接近的液体组成的混合物能否用 分馏来提纯呢？
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在分馏柱内，当上升的蒸气与下降的冷凝 液互相接触时，上升的蒸气部分冷凝放出 热量使下降的冷凝液部分气化，两者之间 发生了热量交换，其结果，上升蒸气中低 沸点组分增加，最后被蒸馏出来，而高沸 点组分不断流回到加热的容器中。
苯与甲苯的鉴别
苯与甲苯的鉴别一、引言苯和甲苯都是常见的有机化合物，它们在生产和生活中都有广泛的应用。
然而，在实验或工作中，我们可能需要鉴别这两种化合物。
本文将介绍苯和甲苯的性质、物理和化学方法鉴别的方法。
二、苯与甲苯的性质比较1. 苯苯分子式为C6H6，是一种无色透明液体。
它具有芳香味，并且不易挥发。
在常温下，苯不溶于水，但溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
它可以被氧化剂氧化为苯酚。
2. 甲苯甲苯分子式为C7H8，是一种无色透明液体。
它具有类似汽油的气味，并且挥发性很强。
在常温下，甲苯不溶于水，但溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
它可以被氧化剂氧化为对甲酚。
三、物理方法鉴别1. 气味由于两者具有不同的气味特征，可以通过嗅觉来区分两者。
苯具有芳香味，而甲苯具有类似汽油的气味。
2. 沸点苯的沸点为80.1℃，而甲苯的沸点为139℃。
因此，可以通过测量样品的沸点来区分两者。
3. 密度苯的密度为0.88 g/cm³，而甲苯的密度为0.86 g/cm³。
因此，可以通过测量样品的密度来区分两者。
四、化学方法鉴别1. 碘水试验将少量碘水滴在样品上，如果出现紫色或黑色沉淀，则说明是苯；如果没有反应，则说明是甲苯。
2. 亚硝酸钠试验将少量亚硝酸钠溶液滴在样品上，并加入稀盐酸。
如果出现黄色沉淀，则说明是甲苯；如果没有反应，则说明是苯。
3. 硝化试验将样品与浓硝酸混合后加入浓硫酸，观察是否产生硝基化合物。
如果产生了硝基化合物，则说明是甲苯；如果没有反应，则说明是苯。
五、结论通过以上方法可以较准确地区分出苯和甲苯两种有机化合物。
但需要注意的是，在实验或工作中，应该采取多种方法相结合的方式来鉴别化合物，以提高鉴别的准确性和可靠性。
苯--甲苯物系
前言精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和多次部分冷凝的过程，因此可使混合液得到完全的分离。
精馏可视为多次蒸馏演变而来的，不管何种操作方式，混合物中组分间挥发度差异是蒸馏分离的前提和依据。
本次精馏是分离苯-甲苯混合物，是工业上常见的一种分离模式，所设计的塔为浮阀精馏塔，浮阀塔在50年代得到广泛使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为最广泛的使用塔型，特别是在石油和化工方面受到相当重视，对其特性的研究也比较全面。
在本次的设计中，查阅了许多资料，在前人的基础上利用了他们很多的经验公式，并因此省略了一些不必要的环节但在设计过程中，也出现了许多困难，最终在老师的帮助下，困难都解决了。
最后得到的数据或设计结果属于初级设计，由于经验不足，水平有限，其中难免有不妥之处，恳请各读者批评指正。
目录课程设计任务书 (4)一.设计任务及设计条件 (4)1.设计任务 (4)2.操作条件 (4)3.设备形式 (4)4.厂址 (4)二.设计计算 (4)（一）设计方案的确定 (4)（二）精馏塔的物料衡算 (5)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (5)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.物料衡算 (5)4.全塔热平衡 (6)5.塔底再沸器及加热蒸汽消耗量 (6)6.冷凝器的热负荷及冷却水消耗量 (6)（三）塔板数的确定 (6)1.理论板层数的确定 (6)2.实际板层数的求取 (9)（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)（五）精馏塔的塔体工艺尺寸 (11)1.塔径的计算 (11)2.精馏塔有效高度的计算 (12)（六）塔板主要工艺尺寸的计算 (13)1.溢流装置计算 (13)2.塔板布置及浮阀数目与排列 (14)(七)塔板流体力学验算 (15)1.气相通过浮阀塔板得压降 (15)2.淹塔 (16)3.雾沫夹带 (16)（八）塔板负荷性能图 (17)三.塔附件设计 (21)1.接管—进料管 (21)2.法兰 (21)3.筒体与封头 (22)4.人孔 (22)四.设计评述 (23)五.参考资料 (24)课程设计任务书设计题目苯：苯（A）-甲苯(B)板式浮阀精馏塔工艺设计一、设计任务及设计条件1.设计任务生产能力（进料量）：16000t/年操作周期：72000h/年进料组成：40%塔顶产品组成：>=97%塔底产品组成：<=1%2.操作条件每年实际生产天数：330天（一年中一个月检修）塔顶压强：4kpa（表压）进料热状况：自选单板压降：<=0.7kpa塔釜用间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为2--4Kgf/cm^2塔顶冷凝用冷却水，进出口温差为20--40℃=52%全塔效率:ET3.设备形式：浮阀塔4.厂址：太原地区(大气压为92kpa，绝压；夏天水温为16--18℃)二、设计计算（一）设计方案的确定本设计任务为分离苯和甲苯混合物。
苯-甲苯
襄樊学院化工原理课程设计论题：分离苯-甲苯混合物的精馏塔设计系别：化学工程和食品科学学院班级：化学工程和工艺0711指导老师：田志高学生姓名：张力学号： 07115042目录一、前言 (1)（一）塔设备设计概述： (1)（二）板式精馏塔设备选型及设计 (1)二、设计方案的确定 (2)三、精馏塔的工艺计算和论叙 (3)（一）精馏塔的物料衡算 (3)（二）塔板数的确定 (4)（四）.塔体工艺尺寸的计算: (7)（五）板式塔的塔板工艺尺寸计算： (9)四、筛板的流体力学验算 (12)五、塔板负荷性能图： (14)1、漏夜线： (14)2、液沫夹带线： (15)3、液相负荷下限线： (16)4、液相负荷上限线： (16)5、液泛线： (17)6、负荷性能图： (18)六、板式塔的结构和附属设备： (18)（一）塔顶结构： (18)七、塔体设计总表： (19)八、方案优化 (20)一、前言（一）塔设备设计概述：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：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节和检修容易。
（二）板式精馏塔设备选型及设计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。
苯-甲苯-二甲苯性质
苯1 、名称23概述：高度易燃，可致癌。
毒性：通过长时间的吸入、皮肤接触以及吞食对身体产生严重危害。
诱变剂。
危险等级（GB6944-86）：3.2（处于中级闪点组的可燃液体）潜在的健康危害眼睛：对眼睛产生严重的刺激。
可造成轻度短暂性伤害。
皮肤：产生中度皮肤刺激。
可通过皮肤吸收有害数量的苯。
与液态苯直接接触可产生红斑和气泡。
长时间或反复接触可导致干性鳞状皮炎或引起二次感染。
摄入：吸取危害。
可抑制中枢神经系统，起初以兴奋为特征，随后产生头痛，头晕目眩，昏昏欲睡以及恶心。
进一步可以导致虚脱，失去意识，昏迷甚至由于呼吸衰竭而死亡。
可导致类似呼吸苯蒸汽产生的后果。
吸入到肺中的苯可产生化学性肺炎，这种肺炎可能是致命的。
吸入：产生呼吸道刺激。
可导致中枢神经系统的不良后果，包括头疼、惊厥、直至死亡。
可产生昏睡、丧失意识及中枢神经系统的压抑。
对中枢神经系统的影响包括：混淆、运动失调、眩晕、耳鸣、虚弱、迷惑、嗜眠症、最终昏迷。
在苯环境中可导致骨髓的不可逆伤害，还可导致再生障碍。
苯可以吸入肺部。
慢性：实验室动物实验证实苯可能导致癌症。
长时间或反复暴露在苯环境中会导致不利的可重复出现的后果。
可引起骨髓畸形，影响造血功能。
还可引起贫血及其它血细胞奇异。
慢性吸入与较高的白血病和骨髓瘤的发生率有关。
据报道，苯具有免疫抑制剂的作用。
动物研究表明苯还会引起胎儿生长发育延缓或畸形。
4 、急救措施眼睛：立即用大量的水至少冲洗15分钟，不时提升上下眼皮，立即寻求医疗救助。
皮肤：立即寻求医疗救助。
马上采用大量的肥皂水至少冲洗15分钟，脱去脏的衣服和鞋，洗后再穿。
摄入：不要诱发呕吐。
如果受害者意识清醒，让其喝下2~4杯牛奶和水。
绝不要让意识不清醒的人口服任何东西，因为可能导致呼吸危险。
应立即寻求医疗救助。
吸入：立即寻求医疗救助。
迅速将受害者从苯氛围转移到空气新鲜的地方。
如果呼吸发生困难，可让其吸氧。
不可采用嘴对嘴的复苏方式。
如果呼吸已停止，宜采用适当的机械装置如氧气袋、面罩等进行人工呼吸。
分离苯——甲苯混合液的筛板板式精馏塔工艺设计课程设计
课程设计任务书一、设计题目：分离苯——甲苯混合液的筛板板式精馏塔工艺设计二、设计条件：（1）设计规模：苯——甲苯混合液4万t/a。
（2）生产制度：年开工300天，每天三班8小时连续生产。
（3）原料组成：苯含量35%（质量百分率，下同）.（4）进料热状况：含苯35%（质量百分比，下同）的苯——甲苯混合液,25℃.（5）分离要求：塔顶苯含量不低于98%，塔底苯含量不大于0.8%。
（6）建厂地址：大气压为760mmHg，自来水年平均温度为20℃的滨州市三、设计内容1、设计方案的选定2、精馏塔的物料衡算3、塔板数的确定4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算6、塔板主要工艺尺寸的计算7、塔板的流体力学验算8、塔板负荷性能图（精馏段）9、换热器设计10、馏塔接管尺寸计算11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12、绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13、撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14、有关物性数据可查相关手册15、注意事项⑴写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源⑵每项设计结束后列出计算结果明细表⑶设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1、设计动员，下达设计任务书0.5天2、收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天3、初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4、绘制总装置图2-3天5、整理设计资料，撰写设计说明书2天6、设计小结及答辩1天目录摘要 (1)绪论 (1)设计方案的选择和论证 (2)1.设计思路 (2)2．设计方案的确定 (2)第一章塔的工艺设计 (3)1.1基础物性数据 (3)1.2精馏塔的物料衡算 (4)1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4)1.2.2平衡线方程的确定 (5)1.2.3进料热状况q的确定 (5)1.2.4操作回流比R的确定 (6)1.2.5求精馏塔的气液相负荷 (6)1.2.6操作线方程 (7)1.2.7用逐板法算理论板数 (7)1.2.8.实际板数的求取 (8)1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)1.3.1进料温度的计算 (8)1.3.2 操作压强 (9)1.3.3平均摩尔质量的计算 (9)1.3.4平均密度计算 (10)1.3.5液体平均表面张力计算 (11)1.3.6液体平均粘度计算 (12)1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12)1.4.1塔径的计算 (12)1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14)1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.6塔板布置 (16)1.7筛板的流体力学验算 (17)1.8．塔板负荷性能图（以提镏段为例） (18)1.9小结 (21)第二章热量衡算 (22)2.1相关介质的选择 (22)2.2蒸发潜热衡算 (22)2.2.2 塔底热量 (23)2.3焓值衡算 (24)第三章辅助设备 (27)3.1冷凝器的选型 (27)3.1.1计算冷却水流量 (27)3.1.2冷凝器的计算与选型 (27)3.2冷凝器的核算 (28)3.2.1管程对流传热系数 (28)3.2.2壳程流体对流传热系数 (29)3.2.3污垢热阻 (30)3.2.4核算传热面积 (30)3.2.5核算压力降 (31)3.3泵的选型与计算 (33)3.4 再沸器的选型与计算 (33)3.4.1 加热介质的流量 (33)3.4.2 再沸器的计算与选型 (33)设计结果汇总 (35)致谢 (36)参考文献 (36)主要符号说明 (36)摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同，并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
化工原理设计,苯和甲苯的分离
化工原理课程设计题目分离苯-甲苯精馏塔设计学院专业班级学生姓名指导教师成绩2016年6月27 日摘要精馏塔是分离液体混合物最常用的一种单元操作，主要是利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。
本设计的题目是苯-甲苯二元物系筛板式精馏塔的设计。
在确定的工艺条件下，确定设计方案和设计内容，其主要包括精馏塔工艺设计计算、塔辅助设备设计计算、精馏工艺过程流程图、精馏塔设备结构图以及设计说明书。
关键词：筛板塔；苯-甲苯；工艺计算；结构图AbstractFractionator is separating the liquid mixture of the most commonly used as a unit operation, mainly using reflux liquid mixture was distilled to obtain high-purity separation, is the industry's most widely used liquid mixture is separated, widely used in petroleum, chemical, light work, food, metallurgy and other sectors. This design is entitled benzene - Toluene Binary System sieve tray type distillation column design. Under certain conditions, to determine the design and content design, which includes rectifying tower design and calculation process, tower auxiliary equipment design calculations, distillation process flow diagram, distillation apparatus configuration diagram and design specifications.Key words：Sieve tray; benzene - toluene; process calculation; configuration diagram目录摘要 (Ⅱ)Abstract (Ⅲ)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 设计依据 (3)1.3 厂址选择 (3)第2章设计方案的选择和论证 (3)2.1 设计流程 (3)2.1.1 选择原则 (4)2.1.2 设计流程图 (4)2.2 设计要求 (5)2.2.1 满足工艺与操作的要求 (5)2.2.2 满足经济上的需求 (5)2.2.3 保证安全生产 (5)2.3 设计思路 (5)2.3.1 文献检索 (6)2.3.2 小组讨论 (7)2.4 相关符号说明 (7)第3章塔的工艺计算 (9)3.1 基础物性数据 (9)3.1.1 苯和甲苯的物理性质 (9)3.1.2 苯和甲苯饱和蒸汽压P o (9) (9)3.1.3 苯和甲苯的液相密度ρL3.1.4 液体表面张力σ (10)3.1.5 液体粘度μ (10)3.2 塔的工艺计算 (10)3.2.1 操作压力的计算 (10)3.2.2 操作温度的计算 (11)3.2.3 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (11)3.2.4 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (12)3.2.5 物料衡算 (12)3.3 理论板数计算 (12)3.3.1 相对挥发度的求取 (12)3.3.2 操作回流比的求取 (13)3.3.3 精馏塔的气液负荷 (13)3.3.4 操作线的求取 (13)3.3.5 理论板层数N T的求取 (13)3.3.6 实际板数N的求取 (15)3.4 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (16)3.4.1 平均密度计算 (16)3.4.2 液体表面张力计算 (17)3.4.3 液体平均粘度计算 (18)3.4.4 气液负荷计算 (19)3.5 精馏塔的工艺尺寸的计算 (20)3.6 塔板流体力学校核 (21)3.6.1 溢流装置计算 (21)3.6.2 塔板布置 (24)3.7 塔板负荷性能图 (25)第4章辅助设备的选型 (34)4.1 进料管的选择 (34)4.2 回流管的选择 (34)4.3 塔底出口管路的选择 (35)4.4 塔顶蒸汽管的选择 (35)4.5 加料蒸汽管的选择 (36)4.6 人孔的设计 (36)4.7 法兰 (36)第5章塔附件设计计算 (37)5.1 选用釜式再沸器 (37)5.2 冷凝器的选型 (37)设计总结 (37)参考文献 (40)附录1 设计结果一览表 (42)附录2 苯-甲苯精馏塔的工艺流程图 (43)致谢 (45)第1章绪论精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
苯和甲苯的沸点
苯和甲苯的沸点苯和甲苯是常见的有机化合物，它们都是芳香烃，具有较高的挥发性和热稳定性。
苯的化学式为C6H6，甲苯的化学式为C7H8。
两者的分子结构非常相似，但由于甲苯分子中含有甲基基团，因此其物理化学性质与苯有所不同。
其中一个最显著的区别是它们的沸点。
沸点是指在标准大气压下，液态物质变为气态的温度。
对于苯和甲苯这两种化合物，它们的沸点有一定的差异，这是由于它们分子间的相互作用力不同所致。
苯的沸点为80.1℃，是一种无色透明的液体，具有芳香气味。
苯分子中的6个碳原子与6个氢原子形成了一个六元环，其中每个碳原子都与两个相邻的碳原子之间共享一个电子对。
这种电子共享形成了一种稳定的芳香环结构，使得苯分子中的电子云密度均匀分布，分子间的相互作用力较弱。
因此，苯的沸点比较低，易于挥发。
甲苯的沸点为139℃，是一种无色透明的液体，具有类似于苯的芳香气味。
与苯类似，甲苯分子中也含有一个芳香环结构，但在其中的一个碳原子上还带有一个甲基基团。
这个甲基基团使得甲苯分子间的相互作用力增强，分子间的作用力变得更加紧密。
因此，甲苯的沸点比苯高得多，不易挥发。
除了沸点之外，苯和甲苯还有许多其他的物理化学性质有所不同。
例如，它们的密度、熔点、溶解度等都有所不同。
这些差异使得它们在不同的应用领域中具有不同的用途。
苯是一种重要的有机溶剂，广泛应用于化学工业中。
它可以用于提取天然产物中的有机化合物，也可以作为反应物或溶剂用于有机合成反应中。
由于苯的挥发性较高，它还可以作为燃料或燃料添加剂使用。
甲苯的应用范围更广泛。
它不仅可以用作有机溶剂，还可以用于制造塑料、橡胶、染料、药品、香料等化学品。
此外，甲苯还是一种重要的工业原料，在石化、涂料、油墨等领域中广泛应用。
总之，苯和甲苯是两种常见的有机化合物，它们的沸点是由于它们分子间的相互作用力不同而产生的差异。
这些性质使得它们在不同的应用领域中具有不同的用途。
在今后的化学研究和工业生产中，苯和甲苯将继续发挥重要的作用。
苯—甲苯精馏分离板式塔设计
一设计题目：苯—甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量）7000吨／年操作周期300天／年进料组成35%（质量分率，下同）塔顶产品组成99.8%塔底产品组成0.2%2、操作条件操作压力 4 kPa （表压）进料热状态泡点进料单板压降≯0.7 kPa回流比： R=2Rmin 由设计者自选塔顶采用全凝器泡点回流塔釜采用间接饱和水蒸气加热全塔效率为0.63、设备型式筛板精馏塔4、厂址荆门地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔和塔板主要工艺结构的设计计算（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、设计要求1、设计程序简练清楚，结果准确并有汇总表。
2、计算公式、图表正确并注明来源，符号和单位要统一。
五、设计时间：四周注意事项：1、写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源；2、每项设计结束后，列出计算结果明细表3、图、表分别按顺序编号4、按规定的时间进行设计，并按时完成任务四、要求（1）对精馏过程进行描述（2）对精馏过程进行物料衡算和热量衡算（3）对精馏塔进行设计计算（4）对精馏塔的附属设备进行选型（5）画一张精馏塔的装配图（6）编制设计说明书符号说明英文字母－阀孔的鼓泡面积m2Aα－降液管面积 m2Af－塔截面积 m2ATb －操作线截距c －负荷系数（无因次）c－流量系数（无因次）D －塔顶流出液量 kmol/hD －塔径 md－阀孔直径 m－全塔效率（无因次）ETE －液体收缩系数（无因次）e－物沫夹带线 kg液/kg气vF －进料流量 kmol/h－阀孔动能因子 m/sFg －重力加速度 m/s2H－板间距 mTH －塔高 mH－清液高度 md－与平板压强相当的液柱高度 mhc－与液体流径降液管的压降相当液柱高度 m hd－与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度 m hr－板上鼓泡高度 mhf－板上液层高度 mhL－降液管底隙高度 mhh－堰上液层高度 m02v－与板上压强相当的液层高度 mhp－与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度 m hσ－溢液堰高度 mh2vK －物性系数（无因次）－塔内下降液体的流量 m3/sLs－溢流堰长度 mLwM －分子量 kg/kmolN －塔板数－实际塔板数Np－理论塔板数NTP －操作压强 PaΔP－压强降 Paq －进料状态参数R －回流比－最小回流比Rminu －空塔气速 m/sw －釜残液流量 kmol/h－边缘区宽度 mwc－弓形降液管的宽度 mwd－脱气区宽度 mwsx －液相中易挥发组分的摩尔分率y －气相中易挥发组分的摩尔分率z －塔高 m希腊字母α－相对挥发度μ－粘度 Cpρ－密度 kg/m3σ－表面张力下标r －气相L －液相l －精馏段q －q线与平衡线交点min－最小max－最大A －易挥发组分B －难挥发组分化工原理课程设计----------筛板塔的设计第一章流程及生产条件的确定和说明第一节概述流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器←~ 塔底产品冷却器→氯苯的储罐→氯苯精馏塔是现在化工厂中必不可少的设备，因此出现了很多种的精馏塔。
分离苯和甲苯的方法
分离苯和甲苯的方法一、引言苯和甲苯是常见的有机化合物，它们在化工生产和实验室中广泛应用。
由于苯和甲苯在物理性质上的差异，因此可以采用不同的方法来分离它们。
本文将介绍几种常用的分离苯和甲苯的方法。
二、蒸馏法蒸馏法是一种常用的分离混合物的方法，也适用于分离苯和甲苯。
苯和甲苯的沸点分别为80.1℃和137℃，因此可以通过升华蒸馏法来分离它们。
将混合物加热至苯的沸点80.1℃，此时苯开始汽化，蒸汽进入冷凝管，在冷凝管中冷却后变成液体。
将液体收集起来，即可得到纯苯。
然后，将剩余的混合物再次加热至甲苯的沸点137℃，甲苯开始汽化，蒸汽进入冷凝管，在冷凝管中冷却后变成液体。
将液体收集起来，即可得到纯甲苯。
三、萃取法萃取法是一种通过溶剂的选择性溶解来实现分离的方法。
苯和甲苯在极性上有差异，可以利用这一特点来分离它们。
将混合物与适当的溶剂（如乙醇）进行充分混合，使苯和甲苯溶解在溶剂中。
然后，由于苯的极性较低，与溶剂的相互作用较弱，可以通过分液漏斗将溶液和溶剂分离。
分离后的溶液中含有苯和甲苯，再经过蒸馏法可以得到纯苯和纯甲苯。
四、结晶法苯和甲苯的溶解度在温度上有所不同，可以利用这一特点来进行分离。
将混合物加热至溶解度较高的温度，使苯和甲苯完全溶解。
然后，将溶液缓慢冷却，使苯和甲苯逐渐结晶出来。
通过过滤和干燥，即可得到纯苯和纯甲苯。
五、活性炭吸附法活性炭对苯和甲苯有较强的吸附能力，可以利用这一特性来分离它们。
将混合物与活性炭充分接触，让活性炭吸附其中的苯和甲苯。
然后，通过洗涤或蒸馏等方法，将被吸附的苯和甲苯从活性炭上脱附下来。
最后，利用蒸馏等方法，可以得到纯苯和纯甲苯。
六、结论分离苯和甲苯的方法有很多种，常用的包括蒸馏法、萃取法、结晶法和活性炭吸附法。
根据实际需要和条件，选择合适的方法进行分离，可以得到纯度较高的苯和甲苯。
分离苯和甲苯的方法在工业生产和实验室中具有重要的应用价值。
苯与甲苯
一、概述化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。
苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯——甲苯的分离。
苯——甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁。
因此用筛板塔。
筛板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
二、设计方案的确定本设计任务为分苯—甲苯的混合物，对于二元混合物的分离，应采用连续常压精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至贮罐。
该物系属于易分离物系，故操作回流比取为2.7。
塔底采用直接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至贮罐。
三、精馏塔的物料衡算⒈ 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量为： 78.11/kg kmol甲苯的摩尔质量为： 92.13/kg kmol 0.55/78.110.590.55/78.110.45/92.13F x ==+ 0.995D x =0.01W x =⒉ 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 0.5978.11(10.59)92.1383.86/F M kg kmol =⨯+-⨯=0.99578.11(10.995)92.1378.18/D M kg kmol =⨯+-⨯=0.0178.11(10.01)92.1391.99/W M kg kmol =⨯+-⨯=⒊物料平衡原料处理量 600071.55/83.86F kmol h == 总物料衡算 71.55D W =+苯物料衡算 71.550.590.9950.01D W ⨯=+联立解得 42.13/D kmol h =29.42/W kmol h = 四、塔板数的确定⒈ 理论板层数N T 的求取①因为苯—甲苯属于理想物系，可采用图解法求解理论板层数②操作回流比 1.8R =③求精馏塔的气、液相负荷1.842.1375.83/L RD kmol h ==⨯=(1) 2.842.13117.96/V R D kmol h =+=⨯=75.8371.55147.38/L L qF L F kmol h =+=+=+= 117.96/V V kmol h ==④求操作线方程精馏段操作线方程为75.8342.130.9950.6430.357117.96117.96D L D y x x x x V V =+=+⨯=+ 提馏段操作线方程为 147.3829.420.01 1.2490.0025117.96117.96W L W y x x x x V V ''''=-=-⨯=- ⑤图解法求理论塔板层数采用图解法求理论板层数，求解结果为总理论板层数 18.5T N =(包括再沸器)进料板位置 10F N =⒉ 理论板层数T N 的求取精馏段实际板层数 9/70%12.8613N ==≈精提馏段实际板层数 9.5/70%13.6714N ==≈提五、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算⒈ 操作压力的计算操作为常压操作，所以 101.3P KPa =⒉ 操作温度的计算依据安托因方程苯 1206.35log 6.023220.24oA P t =-+ 甲苯 1343.94log 6.078219.58oB P t =-+ 又 o o A A B B P P x P x =+所以 塔顶温度 80.3D t =℃进料板温度 91.0F t =℃塔底温度 110.2W t =℃精馏段平均温度 80.391.085.652m t +==℃ 提馏段平均温度 91.110.2'100.62m t +==℃ ⒊ 平均摩尔质量的计算塔顶平均摩尔质量计算由10.995D x y ==查平衡曲线得 10.985x =0.99578.11(10.995)92.1378.18/VDm M kg kmol =⨯+-⨯= 0.98578.11(10.985)92.1378.32/LDm M kg kmol =⨯+-⨯=进料板平均摩尔质量计算由0.742F y = 查平衡曲线得 0.535F x =0.74278.11(10.742)92.1381.73/VFm M kg kmol =⨯+-⨯= 0.53578.11(10.535)92.1384.63/LFm M kg kmol =⨯+-⨯=塔底平均摩尔质量计算由20.01W x y == 查平衡曲线得 20.004x =0.0178.11(10.01)92.1391.99/VWm M kg kmol =⨯+-⨯=0.00478.11(10.004)92.1392.07/LWm M kg kmol =⨯+-⨯=精馏段平均摩尔质量78.1881.7379.96/2Vm M kg kmol +== 78.3284.6381.48/2Lm M kg kmol +== 提馏段平均摩尔质量81.7391.99'86.86/2Vm M kg kmol +==84.6392.07'88.35/2Lm M kg kmol +== ⒋ 平均密度的计算⑴气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即精馏段气相平均密度3101.379.96 2.72/8.3145(85.65273.15)m Vm Vm m P M kg m RT ρ⨯===⨯+ 提馏段气相平均密度3'101.386.86' 2.83/'8.314(100.6273.15)m Vm Vm m P M kg m RT ρ⨯===⨯+ ⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即 1i Lm i a ρρ=∑塔顶液相平均密度的计算由80.3D t =℃，查手册得3814.7/A kg m ρ= 3809.7/B kg m ρ= 31814.67/(0.995/814.80.005/809.7)LDm kg m ρ==+ 进料板液相平均密度的计算由91.0F t =℃，查手册得3802.8/A kg m ρ= 3799.2/B kg m ρ=进料板液相的质量分率0.53578.110.4940.53578.110.46592.13A a ⨯==⨯+⨯ 31800.97/(0.494/802.80.506/799.2)LFm kg m ρ==+ 塔底液相平均密度的计算由110.2W t =℃，查手册得3780.1/A kg m ρ= 3780.1/B kg m ρ=塔底液相的质量分率0.00478.110.00340.00478.110.99692.13AW a ⨯==⨯+⨯ 31780.1/(0.0034/780.10.9966/780.1)LWm kg m ρ==+精馏段液相平均密度为 3814.67800.97807.82/2Lm kg m ρ+== 提馏段液相平均密度为3800.97780.1'790.54/2Lm kg m ρ+==⒌ 液体平均表面张力的计算 液相平均表面张力依下式计算 即Lm i i x σσ=∑塔顶液相平均表面张力的计算由80.3D t =℃，查手册得21.23/A mN m σ= 21.66/B mN m σ=0.99521.230.00521.6621.23/LDm mN m σ=⨯+⨯=进料板液相平均表面张力的计算由91.0F t =℃，查手册得19.94/A mN m σ= 20.53/B mN m σ=0.53519.940.46520.5320.21/LFm mN m σ=⨯+⨯=塔底液相平均表面张力的计算由110.2W t =℃，查手册得17.65/A mN m σ= 18.4/B mN m σ=0.0117.650.9918.418.39/LWm mN m σ=⨯+⨯=精馏段液相平均表面张力 21.2320.2120.72/2Lm mN m σ+== 提馏段液相平均表面张力 20.2118.39'19.30/2Lm mN m σ+== ⒍ 液体平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算 即lg lg Lm i i x μμ=∑塔顶液相平均粘度的计算由80.3D t =℃，查手册得0.307A mPa s μ=⋅ 0.310B mPa s μ=⋅lg 0.995lg 0.3070.005lg 0.310LDm μ=⨯+⨯解出 0.307LDm mPa s μ=⋅ 进料板平均粘度的计算由91.0F t =℃，查手册得 0.277A mPa s μ=⋅ 0.284B mPa s μ=⋅lg 0.494lg 0.2770.506lg 0.284LFm μ=⨯+⨯解出 0.280LFm mPa s μ=⋅由110.2W t =℃，查手册得0.232A mPa s μ=⋅ 0.252B mPa s μ=⋅lg 0.01lg 0.2330.99lg 0.252LWm μ=⨯+⨯解出 0.252LWm mPa s μ=⋅ 精馏段平均粘度0.3070.2800.2942Lm mPa s μ+==⋅ 提馏段平均粘度 0.2800.252'0.2662Lm mPa s μ+==⋅ 六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算由上面可知精馏段 75.83/L kmol h =117.96/V kmol h =⒈ 塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为3117.9679.960.963/36003600 2.72Vm s Vm VM V m s ρ⨯===⨯ 375.8381.480.00212/36003600807.82Lm s Lm LM L m s ρ⨯===⨯由max u =负荷因子0.220()20L C C σ=由史密斯关联图查得20C ，图的横坐标为1/21/20.002123600807.82()()0.03790.9633600 2.72s L s V L V ρρ⨯=⨯=⨯ 取板间距0.40T H m =，板上清液层高度取0.06L h m =，则0.34T L H h m -=由史密斯关联图，得知 200.072C =气体负荷因子 0.20.22020.72()0.072()0.07252020LC C σ==⨯=max 0.0725 1.250/u m s == 取安全系数为0.7，则空塔气速为max 0.70.7 1.2500.875/u u m s ==⨯=1.184D m === 按标准塔径圆整后为 1.2D m =塔截面积为 221.134T A D m π==实际空塔气速为 0.9630.852/1.13u m s == 提馏段的气、液相体积流率为 3117.9686.86' 1.006/36003600 2.83Vm s Vm VM V m s ρ⨯===⨯ 3147.3888.35'0.00458/36003600790.54Lm s Lm LM L m s ρ⨯===⨯由max u =负荷因子0.220()20L C C σ=由史密斯关联图查得20C ，图的横坐标为1/21/2'0.004583600790.54()()0.0761' 1.0063600 2.83s L s V L V ρρ⨯=⨯=⨯ 取板间距0.45T H m =，板上清液层高度取0.06L h m =，则0.39T L H h m -=由史密斯关联图，得知 200.081C =气体负荷因子 0.20.22019.30()0.081()0.08042020L C C σ==⨯=max 0.0804 1.34/u m s == 取安全系数为0.7，则空塔气速为max 0.70.7 1.340.938/u u m s ==⨯=1.17D m === 按标准塔径圆整后为 1.2D m =塔截面积为 221.134T A D m π==实际空塔气速为 1.0060.89/1.13u m s == ⒉ 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为 (1)(131)0.4 4.8T Z N H m =-=-⨯=精精提馏段有效高度为 (1)(141)0.45 5.85T Z N H m =-=-⨯=提提在进料板上方开一个人孔，其高度为0.55m故精馏塔有效高度为0.5511.2Z Z Z m =++=精提七、塔板主要工艺尺寸的计算⒈ 溢流装置计算精馏段：因塔径 1.2D m =，所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。
苯-甲苯精馏塔课程设计
吉林化工学院化工原理课程设计化工原理课程设计任务书1.设计题目苯-甲苯二元筛板精馏塔设计2.设计条件在常压下连续筛板精馏塔中精馏分离苯-甲苯混合液。
要求进料组成X D=0.42，塔顶组成X F=0.985，塔底组成X W=0.015.已知参数：苯-甲苯混合液处理量80kmol/h,进料热状况q=0.97.塔顶压强 1atm（绝压）。
单板压降小于0.7KPa.回流比R=（1.1~2.0R min）。
3.设计任务：（1）完成该精馏塔的工艺设计，包括辅助设备及进出口管路的计算和选型；（2）画出带控制点工艺流程图、x-y相平衡图、塔板负荷性能图、塔板布置图、精馏塔工艺条件图；（3）写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
指导教师：庄志军设计时间：2012年11月22日-2010年12月16日专业：化学工程与工艺班级：化工1003班姓名：任云霞学号：10110307吉林化工学院化工原理课程设计题目筛板精馏塔分离苯--甲苯工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工1003班学生姓名学生学号 ********指导教师庄志军2012年12月06日目录摘要.............................................................................................................................. - 1 -第1章绪论........................................................................................................................... - 2 -第2章精馏流程确定 ............................................................................................................. - 3 -第3章精馏塔的设计计算....................................................................................................... - 4 -3.1物料衡算.................................................................................................................. - 4 -3.2塔板数的确定........................................................................................................... - 5 -3.2.1相对挥发度α的求解 ........................................................................................ - 5 -3.2.2确定最小回流比Rmin和回流比 ........................................................................ - 6 -3.2.3精馏段、q线、提馏段方程求解........................................................................ - 6 -3.2.4逐板计算法求解NT ......................................................................................... - 7 -3.2.5全塔效率ET.................................................................................................... - 8 -3.2.6实际塔板数 .................................................................................................... - 9 -3.3工艺条件的计算........................................................................................................ - 9 -3.3.1操作压强Pm................................................................................................... - 9 -3.3.2温度∆tm...................................................................................................... - 10 -3.4物性数据计算......................................................................................................... - 10 -3.4.1平均相对分子质量Mm................................................................................... - 10 -3.4.2平均密度ρm................................................................................................. - 11 -3.4.3液体表面张力σm.......................................................................................... - 13 -3.4.4液体粘度μLm............................................................................................... - 15 -3.5塔的气液负荷计算 .................................................................................................. - 16 -3.6塔和塔板主要工艺尺寸计算 ..................................................................................... - 16 -3.6.1塔径D.......................................................................................................... - 16 -3.6.2溢流装置...................................................................................................... - 18 -3.6.3塔板布置...................................................................................................... - 19 -3.6.4筛孔数n与开孔率φ...................................................................................... - 20 -3.6.5塔的有效高度Z............................................................................................. - 21 -3.7.1塔板压降验算............................................................................................... - 21 -3.7.2雾沫夹带量ev的验算..................................................................................... - 22 -3.7.3漏液的验算 .................................................................................................. - 22 -3.7.4液泛验算...................................................................................................... - 23 -3.8塔板负荷性能图...................................................................................................... - 24 -3.8.1雾沫夹带线（1） .......................................................................................... - 24 -3.8.2液泛线......................................................................................................... - 26 -3.8.3液相负荷性能图............................................................................................ - 28 -3.8.5液相负荷下限线............................................................................................ - 29 -3.8.6操作弹性...................................................................................................... - 30 -第4章塔的热量衡算 ........................................................................................................... - 32 -4.1加热介质的选择...................................................................................................... - 32 -4.2冷却剂的选择......................................................................................................... - 32 -4.3比热容及汽化潜热的计算......................................................................................... - 32 -4.3.1塔顶温度tD下的比热容.................................................................................. - 32 -4.3.2进料温度tF下的比热容 .................................................................................. - 32 -4.3.3塔底温度tW下的比热容................................................................................. - 33 -4.3.4塔顶温度tD下的汽化潜热 .............................................................................. - 33 -4.4热量衡算................................................................................................................ - 33 -4.4.10℃时塔顶上升的热量QV的求解 ...................................................................... - 33 -4.4.2回流热的热量QR........................................................................................... - 34 -4.4.3塔顶馏出液的热量QD.................................................................................... - 34 -4.4.4进料的热量QF .............................................................................................. - 34 -4.4.5塔底残液的热量QW ...................................................................................... - 34 -4.4.6冷凝器消耗的热量QC .................................................................................... - 34 -4.4.7再沸器提供的热量QB.................................................................................... - 35 -第5章塔总体高度计算........................................................................................................ - 35 -5.2塔顶空间................................................................................................................ - 36 -5.3塔底空间................................................................................................................ - 36 -5.4人孔...................................................................................................................... - 36 -5.5进料处板间距......................................................................................................... - 36 -5.6裙座...................................................................................................................... - 36 -第6章塔的附属设备计算..................................................................................................... - 37 -6.1塔的接管................................................................................................................ - 37 -6.1.1进料管......................................................................................................... - 37 -6.1.2回流管......................................................................................................... - 38 -6.1.3塔底出料管 .................................................................................................. - 38 -6.1.4塔顶蒸汽出料管............................................................................................ - 38 -6.1.5塔底蒸汽出气管............................................................................................ - 39 -6.2换热器的选择......................................................................................................... - 39 -6.2.1冷凝器的选择............................................................................................... - 39 -6.2.2再沸器的选择............................................................................................... - 40 -6.3进料泵的选择......................................................................................................... - 40 -第7章结果汇总表............................................................................................................... - 42 -主要符号说明 ..................................................................................................................... - 44 -参考文献............................................................................................................................ - 47 -结束语......................................................................................................................... - 48 -摘要根据化工原理课程设计任务书的要求对苯-甲苯二元筛板精馏塔的主要工艺流程进行设计，并画出了精馏塔的工艺流程图和设备条件图，此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。
苯-甲苯的混合物
1设计任务及操作条件工艺条件及数据（1）原料液含苯42％（质量分率，下同）；（2）馏出液含苯98％，残液含甲苯97％；（3）泡点进料；（4）料液可视为理想溶液；（5）生产能力：13000t/year 年开工7200小时。
（6）塔板类型：浮阀塔板操作条件（1）常压操作；（2）回流液温度为塔顶蒸汽的露点；（3）塔顶压力 4kPa（表压）；（4）单板压降≤；（5）间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝压）；（6）冷却水进口温度300C，出口温度450C；（7）设备热损失为加热蒸汽供热量的5％。
2厂址厂址为长沙地区。
3设计方案的确定本设计任务为分离苯-甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
表1 苯-甲苯汽液平衡4主要工艺计算精馏塔的物料衡算（1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数=78.11kg/kmol苯的摩尔质量 Ma=92.13kg/kmol甲苯的摩尔质量 MbXF =0.4278.110.420.58 78.1192.13+=X D =0.9878.110.980.02 78.1192.13+=X W =0.0378.110.030.9778.1192.13+=图1精馏塔工艺流程图(2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=⨯（）⨯=85.67kg/kmolMD=⨯（）⨯=78.35kg/kmolMW=⨯（）⨯=91.64kg/kmol(3)物料衡算原料处理量 F=130001000 720085.67⨯⨯=h总物料衡算 =D+W`苯物料衡算⨯联立解得:D=h W=h表2物料衡算表进料出料项目 数量（kmol/h ）项目 数量（kmol/h ）进料F 合计产品D 塔底出量W 合计塔板数的确定(1)理论板层数N T 的求取苯-甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数①由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y 图 见图2 ②求最小回流比及操作回流比0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0bf XfDWed g图2图解法求理论塔数示意图采用作图法求最小回流比。
分离苯——甲苯工艺设计
分离苯--甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计专 业： 化学工程与工艺 学 号： ********* * 名： * * 指导教师： 谭志斗 周红艳 日 期： 二零一一年四月十六日目录Context第一章前言1.1苯和甲苯在工业中的用途1.2精馏原理及其在工业生产中的应用1.3精馏操作的特点及其对塔设备的要求1.4常用板式塔的类型及本设计的选型1.5本设计所选塔的特性1.6相关物性参数说明第二章设计题目及设计任务书第三章工艺条件的确定和说明3.1确定操作压力3.2确定进料状态3.3确定加热剂和加热方式3.4确定冷却剂及其进出口温度第四章流程的确定和说明4.1流程4.2流程说明第五章精馏塔的设计计算5.1全塔的物料衡算5.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 5.1.2料液及塔顶底产品平均摩尔质量 5.1.3料液及塔顶底产品摩尔流率5.2回流比的确定5.3塔板数的确定5.4气液负荷计算5.4.1平均压强5.4.2平均分子量5.4.3液体的平均粘度5.4.4液体的平均密度5.4.5体积流量5.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.5.1 塔径的计算5.5.2精馏塔有效高度的计算5.6 塔板工艺结构尺寸的设计与计算5.6.1溢流装置计算5.7 浮阀的布置5.7.1 阀孔速度5.7.2 开孔率5.7.3 阀孔总面积5.7.4 浮阀总数5.7.5 塔板上布置浮阀的有效操作面积5.7.6 浮阀的排列5.8 塔板流动性能校核5.8.1液沫夹带量校核5.8.2 塔板阻力校核5.8.3 降液管液泛校核5.8.4 液体在降液管中停留时间校核5.8.5严重漏液校核5.9 塔板负荷性能图5.9.1漏液线5.9.2 液沫夹带线5.9.3 液相负荷下限线5.9.4 液相负荷上限线5.9.5液泛线5.9.6塔板性能负荷图5.9.7浮阀塔的工艺设计计算结果总表第六章塔的机械设计6.1、设计条件6.2、按计算压力计算塔体和封头厚度6.3、塔设备质量载荷计算6.4、风载荷和风弯矩计算6.5、地震弯矩计算6.6、各种载荷引起的轴向应力6.7、塔体和裙座危险截面的强度及稳定校核6.8、塔体水压试验和吊装时的应力校核6.9、基础环设计6.10、地脚栓设计第七章设计结果的讨论及说明第八章参考文献第九章课程设计总结致谢中文摘要：目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。
苯与甲苯的鉴别
苯与甲苯的鉴别1. 前言苯和甲苯都是常见的有机化合物，它们具有相似的物理性质和化学性质，因此鉴别它们可能会有一定的挑战。
本文将介绍苯与甲苯的鉴别方法，包括外观特征、物理性质、化学性质等方面，帮助读者准确鉴别苯和甲苯。
2. 外观特征苯和甲苯在外观上具有一定的区别，这可以是最简单的鉴别方法之一。
•苯是无色、透明的液体，具有类似水的外观。
•甲苯是无色或浅黄色的液体，具有类似汽油的外观。
通过观察其外观特征，我们可以初步判断样品是苯还是甲苯。
3. 溶解性苯和甲苯在溶解性方面也有一些不同。
•苯是脂溶性溶剂，可以溶解多种有机物。
•甲苯也是脂溶性溶剂，可以溶解多种有机物，但溶解性略弱于苯。
通过将所要鉴别的物质与苯或甲苯混合，并观察其溶解情况，可以进一步确定样品的性质。
4. 密度苯和甲苯在密度方面也有一些差异。
•若将苯和甲苯置于水中，苯会浮在水面上，因为苯的密度略低于水的密度。
•甲苯则会沉入水中，因为甲苯的密度略高于水的密度。
通过观察样品在水中的表现，我们可以初步判断样品是苯还是甲苯。
5. 燃烧特性苯和甲苯在燃烧特性上也存在一些不同。
•苯是易燃液体，遇明火会燃烧并伴有黑色烟雾。
•甲苯同样是易燃液体，但燃烧相对比苯更加干净，并且产生的烟雾较少。
通过进行火焰试验，即将待鉴别物质置于明火中观察其燃烧特性，我们可以进一步确定样品是苯还是甲苯。
6. 化学反应特性苯和甲苯在化学反应特性上有很多不同。
•苯可被硝酸与浓硫酸混合后加热硝化，生成硝基苯（硝基化反应）。
•甲苯在类似条件下发生磺化反应，生成甲基磺酸甲苯（磺化反应）。
通过对待鉴别物质进行硝化反应或磺化反应试验，我们可以进一步确定样品是苯还是甲苯。
7. 色谱法鉴别苯和甲苯的色谱图也有一些差异，可以通过色谱法进一步鉴别。
•使用气相色谱分析苯和甲苯时，它们在色谱图上具有不同的峰形和保留时间。
通过比对待鉴别物质的色谱图与已知苯和甲苯的色谱图，我们可以准确地鉴别样品。
8. 总结综上所述，我们可以通过观察外观特征、溶解性、密度、燃烧特性、化学反应特性和色谱法鉴别，准确判断样品是苯还是甲苯。
苯—甲苯精馏塔
摘要在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。
70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。
随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔。
苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。
关键词：苯甲苯精馏塔目录摘要 (1)目录 (2)前言 (3)第一章文献综述 (4)1.1苯 (4)1.1.1苯的来源 (4)1.1.2苯的性质 (5)1.2甲苯 (6)1.2.1甲苯的来源 (6)1.2.2甲苯的性质 (6)1.3精馏塔的介绍 (8)1.4精馏原理 (9)1.5精馏技术的进展 (9)第二章设计部分 (11)2.1设计任务 (11)2.2设计方案的确定 (11)2.2.1装置流程的确定 (11)2.2.2操作压力的选择 (12)2.2.3进料热况的选择 (12)2.2.4加热方式的选择 (13)2.2.5回流比的选择 (13)2.3精馏塔的工艺计算 (13)2.3.1精馏塔的物料衡算 (13)2.3.2理论板层数NT的求取 (14)2.3.3实际板层数的求取 (15)2.3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15)2.3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17)2.3.6塔板主要工艺尺寸的计算 (18)2.3.7筛板的流体力学验算 (20)2.3.8塔板负荷性能图 (22)第三章结论 (26)参考文献 (28)附录 (29)致谢 (32)前言根据资料显示:苯沸点80.1度,而甲苯是110.6,两样物质化学性质相近,故只能采用沸点不同进行分离,可将混合物置于水浴中,进行蒸馏，这种方法只能得到的纯度不可能达到百分之九十九，故可参考酒精和水分离方法，当用普通的蒸馏方法提纯达到97.6％(体积分数)之前，挥发系数K大于1,但到了97.6％这个点时,挥发系数K就会等于1,这时酒精再也不能从混合液中挥发出来,于是就再下不能往下得到纯度更高的酒精溶液，同样,甲苯和苯混全物中,当用常规方法提取苯到一定浓度时,当苯的纯度达到了像97.6％这样的这个点时,就再也不能往下提纯了,只有用负压精蒸的方法才能进行，当压力下降到一定值时,再蒸馏就可以达到更到纯度了,甚至可达到100％。
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化工原理课程设计设计题目：苯—甲苯连续精馏塔的工艺设计学院石油化工学院专业03高分子材料与工程2班姓名徐峰沈阳工业大学化工原理课程设计苯—甲苯连续精馏塔的工艺设计计：说明书28页表格 2 个插图 4 幅完成日期：指导教师：设计成绩：教研室主任：沈阳工业大学化工原理课程设计任务书专业班级设计人一、设计题目苯—甲苯连续精馏塔的工艺设计二、原始数据及条件1．生产能力：14.5万吨/年（7800小时/年）2．进料温度：30℃3．进料组成：32 %（质量）4．分离要求：塔顶产品95%（质量），塔底产品 3.5 %（质量）。
5．操作条件：(1) 精馏塔顶压强 3×103Pa（表压）(2) 回流比自选(3) 单板压降≯8×102 Pa (浮阀塔)；≯7×102Pa (筛板塔)三、设备型式设备型式为筛板塔/ 浮阀塔（F1型）四、设计内容及要求编制一份设计说明书，主要内容包括：1．前言2．设计方案及工艺流程说明3．工艺计算及设备的结构计算4．设计结果一览表5．设计结果的讨论和说明6．符号说明7．参考文献8．结束语五、设计日期：2005 年12月19 日至2005年12 月23 日目录1.前言2.设计方案及流程说明3.工艺计算及设备结构计算塔的物料衡算3.1.1 料液及塔顶.塔产品含苯摩尔分率3.1.2 平均分子量3.1.3 物料衡算3.2 塔板数确定3.2.1 理论塔板数的确定3.2.2 塔板效率3.2.3 实际塔板数3.3 塔的工艺条件3.3.1 操作压强3.3.2 温度3.3.3 平均分子量3.3.4 平均密度3.3.5 表面张力3.3.6 液体粘度3.3.7 气液负荷3.4 塔体的工艺尺寸计算3.4.1 塔径计算3.4.2 塔的高度计算3.5 塔板的主要工艺尺寸3.5.1 溢流装置3.5.2 塔板布置3.5.3 塔板布置及浮阀数排列3.6 浮阀流体力学验算3.6.1 气体通过浮阀塔板时压降3.6.2 雾沫夹带量的验证3.6.3 液泛验算3.6.4 漏液验证3.7 塔板负荷性能图3.7.1 雾沫夹带线3.7.2 液泛线3.7.3 液相负荷上限线3.7.4 漏夜线3.7.5 液相负荷下限线4 计算结果一览表5 设计结果说明6 符号说明7 参考文献8 结束语9 附表、图1．前言1．1塔设备的类型随着化学工业的发展，研制了设备结构。
长期以来，最常用的是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。
板式塔以塔板作为气、液接触的基本构件，塔内气液两相呈逐级逆流操作。
在塔板上传质元件作用下，两相进行接触和分离，同时完成传质任务。
板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修清理方便，为工业上所广泛采用。
填料塔内分层安放一定高度的填料层。
填料层的作用相当于板式塔中的塔盘，液体自塔顶沿填料表面向下流动，作为连续的气体自塔底向上流动，与液体进行逆流传质。
近年来，国内外对填料的研究与开发进展很迅速。
新型高效填料的不断出现使填料塔的应用更加广泛，直径达几米甚至几十米的大型填料塔在工业工业上已非罕见。
1.2板式塔的类型与选择常见板式塔的类型有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、斜孔塔及穿流式塔板等。
泡罩塔板每层塔板上开有若干个孔，孔上焊有升气管，升气管上覆以泡罩，泡罩下部周边开有许多齿缝。
泡罩在塔板上作等边三角形排列。
操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持塔板上有一定厚度的流动液层，赤缝浸没于液层之中而形成液封。
上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成许多组小的气泡或流股，在板上形成了鼓泡层和泡沫层。
筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3-8mm,筛孔在塔板上作正三角行排列。
塔板上设置溢流堰，使板上能维持一定厚度的液层。
操作时，上升的气流通过筛孔分散成细小的流股在板上液层中鼓泡而出，气液间密切接触而进行传质。
浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个大孔（标准孔径为39mm），每个孔上装有一个可以上下浮动的阀片。
本设计选用筛板塔进行设计2 流程确定和说明典型的连续精馏流程如图所示。
由图可见，原料液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。
在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。
间歇精馏操作流程中，原料液一次加入塔釜中，而不是连续加入精馏塔中，因此间歇精馏只有精馏段而没有提馏段。
同时，因间歇精馏釜液浓度不断的变化，故产品组成也逐渐降低。
当釜中的液体达到规定的组成后，精馏操作即被停止3 塔的工艺计算3.1 物料计算3.1.1 原料液及塔底产品的摩尔分率生产能力：14.5万吨/年进料温度：30℃ 进料组成：32%分离要求：塔顶产品95%（质量） 塔底产品3.5%（质量） 苯的摩尔质量： mol k Kg M A ⋅=11.78 甲苯的摩尔质量 mol k KgM B ⋅=13.92357.013.926811.783211.783264.03232=+=+=BAA F M M M X957.013.92511.789511.789559595=+=+=BAAD M M M X 049.013.925.9611.785.311.785.35.965.35.3=+=+=BAA W M M M X3.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量Kmol Kg X M X M M FA B FA A F 87)357.01(13.92357.011.78)1(=-+⨯=-+⋅=Kmol Kg X M X M M DA B DA A D 60.78)957.01(13.92957.011.78)1(=-+⨯=-+⋅=Kmol Kg X M X M M WA B WA A W 31.91)049.01(13.92049.011.78)1(=-⨯+⨯=-=⋅=3.1.3物料横算原料处理量： h Kmol F 83.3168724300105.147=⨯⨯⨯=总物料横算：W D F +=W D F X W X D X F ⋅+⋅=⋅即 W D +=83.316W D 049.0957.0357.083.316+=⨯h Kmol D 44.107= h Kmol W 39.209=3.2 理论板数及实际板数的确定理论板数可有两种方法求出，逐板计算法和图解法，本设计采用图解法求理论板数。
根据苯——甲苯的气液平衡数据作t —x —y 图和x —y 图3.2.1 进料热状态参数q 值的确定由图2查得泡点温度为96.5℃ 平均温度℃25.6325.9630=+=m t 定性温度57.5℃下 苯的比热为381KJ/Kg 甲苯的比热为372KJ/Kg 所以原料的平均汽化潜热K m o l KJ /3260013.92372643.011.78384357.0=⨯⨯+⨯⨯=γ 原物料液的平均比热./8.161643.09286.1357.011.7886.1Kmol KJ C P =⨯⨯+⨯⨯=0C 故：33.1305.968.161)(=-⨯=+-=汽汽汽进泡）（γγγt t C q P3.2.2 最小回流比及操作回流比由x —y 图作图得进料线与平衡线的焦点（q q y x ,）08.103.4133.1357.0133.133.111-=---=---=x x q x x q q y F 在图3作图得 658.0,432.0==q q y x 则32.1432.0658.0658.0957.0min =--=--=qq q D x y y x R因为98.132.15.15.1min =⨯==R R3.2.3 图解法求理论塔板数145.0664.098.2957.098.298.1111+=+=+++=+n n D n n x x R x x R R y 如图3所示，按常规MT 做图线法作得，理论板数：层（不包括塔釜）8)19(=-=T N精流段理论塔板数为5层，提馏段为3层。
3.2.4 全塔效率T E在图2中查得，D x 时的温度为82.5℃，W x 时温度为106.8℃所以，全塔的平均温度℃‘4.9428.1065.82=+=m t 在该温度下，苯的粘度：0.475s Pa m ⋅⋅ 甲苯的粘度：0.450s Pa m ⋅⋅m T E μlg 616.017.0-=4589.0450.0)357.01(475.0357.0=⨯-+⨯=m μ3763.0)4589.0(616.017.0=--=T E3.2.5 实际板数的确定精馏段实际板数：（层）精141.6==TE N 提馏段实际板数：（层）提81.5==TE N3.3 塔的工艺条件和有关物性数据计算3.3.1 操作压强塔顶压强：KPa P D 3.1043.1013=+= 进料板压强：KPa N P P D F 5.1158.0=⨯+=精 塔釜压强：KPa N P P F W 9.1218.0=⨯+=提 精馏段的平均操作压强：KPa P P P T D M 9.10925.1153.1042)(=+=+=精3.3.2 平均温度：精馏平均温度：℃精85.9022.995.822)(=+=+=F D m t t t3.3.3 平均分子量：269.0=F x ，由x —y 图得326.0=F y 进料气相平均分子量：mol k kg M F V ⋅=⨯-+⨯=⋅44.8713.92)326.01(11.78326.0进料液相平均分子量：mol k kg M F L ⋅=⨯-+⨯=⋅23.8813.92)269.01(11.78269.0 塔顶气相平均分子量： 由 9.0,957.0==D D y xmol k kg M D V ⋅=⨯-+⨯=⋅40.7913.92)9.01(11.789.0塔顶液相对平均分子量：mol k kg M D L ⋅=⨯-+⨯=⋅60.7813.92)957.01(11.78957.0 精馏段平均摩尔分子量：mol k kg M M M D V F V V⋅=+=+=⋅⋅/02.83244.8740.792（精）mol k kg M M M D L F L L ⋅=+=+=⋅⋅/815.83260.7823.882)(精3.3.4 平均密度进料板 查得：33/1.794,/6.7952.99m Kg m Kg t BF AF F ===ρρ℃时， 33/3.807,/3.8125.82m Kg m Kg t BD AD D ===ρρ℃时，℃时2.99=F t FB BF A ALFMa a ⋅⋅+=ρρρ1238.013.92)269.01(11.78269.011.78269.0)1(=⨯-+⨯⨯=-+⋅⋅=⋅B F A F A F F A M x M x M x a762.0238.011=-=-=⋅⋅F A F B a a 故1.794762.06.795238.01+=LFMρ所以3/1.800m Kg m F L =⋅⋅ρ ℃时：5.82=D t 95.013.92)957.01(11.78957.011.78957.0)1(=⨯-+⨯⨯=-+⋅=⋅B D A D A D D A M x M x M x a05.095.011=-=-=⋅⋅D A D B x a 3.80705.03.81295.01+=+=⋅⋅⋅⋅⋅⋅DB DB D A DA M D L a a ρρρ 所以3/0.812m Kg LD M =ρ 精馏液相平均密度：3(/1.80621.8000.8122m Kg LDMLFM lm =+=+=ρρρ精）精馏段气相平均密度：3/015.315.27385.90314.802.839.109m kg RTM P VM =+⨯⨯==）（（精）（精）（精）ρ：3.3.5 表面张力进料处： ℃，2.99=F t查得：m N AF /0189.0=σm N BF /0195.0=σ所以0195.0269.010189.0269.01⨯-+⨯=-+=）（）（BF F AF F FM x x σσσ m N /01934.0= 塔顶： 5.82=D t 0C ，查得：m N AD /0207.0=σ m N BD /0213.0=σ所以0213.0)957.01(0207.0957.0)1(⨯-+⨯=-+=BD D AD D D M x x σσσ m N /02073.0= 所以精馏段的表面张力：m N FMDM m /02004.020193.002073.02)(=+=+=σσσ精3.3.6 粘度的计算∑=i i LM x μμlg lg塔顶液相平衡粘度的计算：由℃查得5.82=D ts mPa AD ⋅=58.0μ s mPa BD ⋅=52.0μBD AD DM μμμ⨯-+⨯=)957.01(957.0所以 s mPa DM ⋅=577.0μ进料板液相平均粘度计算：由℃2.99=F t ，查得 s mPa AF ⋅=51.0μ s mPa BF ⋅=48.0μBF AF FM μμμ)269.01(269.0-+⋅=所以s mPa FM ⋅=488.0μ 精馏段液相平均粘度：s mPa LFMCDM LM ⋅=+=533.02(μμμ精）3.3.7 提馏段气液相负荷h Kmol RD L /51.15944.10798.1=⨯==s m ML L S /0046.036003=⨯⋅=ρh Kmol D R V /17.32044.10798.2)1(=⨯=+=s m V S /45.23600015.302.8317.3203=⨯⨯=4 塔径有效高度的确定4.1 塔径的确定欲求塔径应先求出空塔气速u 而max )(u u ⨯=安全系数VVL cu ρρρ-=max 式中才c 可由史密斯关联图3—8查出，横标的数值为31.0.0)015.31.806(45.20046.0)(5.05.0''==VL S S P P V L 取板间距m H T 45.0=，取析上液高度,07.0m h L =则参数值为m h H L T 38.007.045.0=-=-根据以上数值由图3—8查得 08.020=C 3因物系的表面张力m mN /04.20=σ，很接近20mN/m ，故无虚校正。