3.9万吨年粗苯精制工艺设计(3)

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wh?0.93?7.36?6.8448kmol/h

计算D、W：

D?dl?dh??fi ?50.1455kmol/h

i 1l?1W?wl?wh??fi?12 .5445kmol/h

i?hn?1塔顶、塔底产品的组成计算如下表：

表3-2 清晰分割物料衡算计算结果汇总

组分 C4H4 C5H5N 0.0036 0.2257 0.2257 0.0045 0 0 0.0033 0.2057 0 0 0.2057 0.0164 C5 0.0087 0.5426 0.5426 0.0108 0 0 C6H6 0.781 48.96 48.862 0.9744 0.098 0.0078 C7H8 0.1176 7.36 0.5152 0.0103 6.8448 0.5456 C8H10 0.034 2.146 0 0 2.146 0.1711 C9 0.0518 3.25 0 0 3.25 0.2591 ? zi fi di xDi 1.0000 62.69 50.1455 1.0000 12.5445 1.00 wi xWi 3.1.3用露点方程计算初馏塔塔顶温度

首先确定相平衡常数Ki：

当汽相是理想气体组成的理想溶液，液相也是理想溶液：这种体系的压力一般不高于202KPa，混合物有化学结构相近﹑分子量相差不大的化合物形成在这种

pi0情况下，汽液相均可看做为理想溶液。相平衡常数可表示为：Ki?

P对于低压物系有安托因方程：lnpi0?A?B来确定饱和蒸汽压pi0 C?T经查资料得安托因系数A﹑B﹑C如下表：

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表3-3 各组分安托因系数

组分 A 5.9714 6.03055 6.07954 6.12381 6.19926 cB 1044.9 1211.033 1344.8 1474.679 1569.622 C 233.516 220.790 219.482 213.686 209.578 C5 C6H6 C7H8 C8H10 C9 用安托因方程计算K值，由露点方程

?xi??i?1i?1cyi?1确定露点温度，计算要Ki采用试差法，看是否满足

yi?1?0.01 ?Ki?1ic初馏塔顶温度tD?41℃，计算结果如下表：

表3-4 露点方程计算塔顶温度结果

组分 C4H4S 0.0045 0.3137 0.0143 C5 0.0108 0.6146 0.0219 C6H6 0.9744 1.0115 0.9616 C7H8 0.0103 ? XDi ki XDi/ki 1.0000 0.9964 在所设的tD?41℃，|

?XDi/ki-1|<0.01,符合要求。

所以塔顶温度为41℃。

3.1.4用泡点方程计算初馏塔塔底温度

初设塔底温度tW?89℃，计算结果如下表：

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表3-4 泡点方程计算塔底温度结果

组分 90℃ C5H5N C6H6 C7H8 C8H10 C9 ? XWi ki 0.0164 0.0078 0.5456 0.1711 0.2591 1.0000 5.4430 1.3433 0.5352 0.1829 0.0899 kiXWi 0.0005 1.0928 0.0651 0.0045 0.0006 1.1689 85.8℃ ki 4.8089 1.1492 0.4495 0.1499 0.0824 kiXWi 0.0005 0.9394 0.0547 0.0004 0.0001 0.9911 在所设的85.8℃条件下，|

?kXiWi-1|<0.01, 符合要求。

所以塔底温度为：85.8℃。 所以初馏塔全塔的平均温度为：tF?tD?tW41?85.8??63.4℃。 223.2化学精制

粗苯初步精制得到的苯类混合物馏分中，含有沸点与苯族烃相近的不饱和化合物如戊烯和苯乙烯。不能用精馏法将它们除去，为了制取合格的产品，必须将它们预先除去，除去这些杂质的方法就是用硫酸处理。用硫酸精制具有工艺流程简单，操作灵活，设备投资少，材料易得，常温常压下进行。该法在中国的焦化厂得到广泛的应用。

用硫酸洗涤时，同时进行多种化学反应，其中主要的反应如下（清除不饱和化合物反应）：

① 不饱和化合物反应;不饱和化合物在浓硫酸的作用下很容易发生聚合作用，

生成各种复杂的聚合物。聚合反应的第一阶段是生成酸式酯，聚合反应的第二阶段是酸式酯不饱和化合物生成二聚物。例如:

CH2?CH?(CH2)2?CH3?HOSO3H?CH3CH(SOH)?(CH2)2CH3CH2?CH?(CH2)2?CH3?CH3CH(SOH)?(CH2)2CH3? CH3(CH2)2CH?CHCH(CH3)?(CH2)2CH3?H2SO4此反应可继续进行，生成深度的聚合物。

② 不饱和化合物的加成反应，生成中式酯：

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2CH2?CH?(CH2)2CH3?H2SO4?O2S(OC(CH3)3CH)2

酸洗工艺流程图如下图：

初馏分硫酸添加剂碱液纯净BTX水盐溶液酸焦油再生酸图3-2 酸洗流程图

残液蒸汽为了得到比较纯净的苯系化合物，不饱和化合物通过酸洗，消耗的硫酸的量为：

n(C4H4S)?0.2257kmol/h n(C5 ?C9)?1.896k3mo/lh

则：m'(H2SO4)?2.122?24?300?98?10?3?1497.3吨 选用93%的浓硫酸洗，则消耗的酸的质量为：

m(H2SO4)?1497.3?1610吨 0.93所以消耗93％的浓硫酸为1610吨。

3.3最终精馏

经过酸洗净化，把混合苯馏分中的戊烯、苯乙烯除去，得到苯、甲苯、二甲苯的混合馏分，经过吹苯塔，吹出苯、甲苯、二甲苯组分。苯、甲苯、二甲苯组分进入精馏过程，本精馏过程采用全连续精馏流程（热油连料全连续精馏装置），全连续精馏流程具有生产稳定，产品产率高，质量好，操作简单，投资少，便于自动化控制的优点。

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最终精馏工艺流程图：

苯甲苯二甲苯溶剂油水釜残液残液蒸汽图3-3 最终精馏工艺图

3.3.1甲苯塔的物料衡算

甲苯塔的进料组成如下表：

表3-5 甲苯的进料组成

组分 C6H6 0.0027 0.0107 C7H8 0.1975 0.7844 C8H10 0.99 0.1581 C9 0.0118 0.0468 ? fi Xi 0.2523 1.0000 根据设计需要，甲苯塔回收甲苯的纯度达到98％，而甲苯塔顶的回收率为99.8％。

根据组分，设甲苯为轻关键组分，二甲苯为重关键组分，由清晰分割法计算甲苯塔的物料衡算，结果如下表：

表3-6 甲苯塔的物料衡算结果

组分 C6H6 0.0027 0.0134 0.0000 0.0000 C7H8 0.1975 0.9801 0.0004 0.0079 C8H10 0.0013 0.0065 0.0386 0.7598 C9 0.0000 0.0000 0.0118 0.2323 ? di XDi Wi 0.2015 1.0000 0.0508 1.0000 XWi

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