1、济源职业技术学院毕 业 设 计（论 文）(冶金化工系)题 目 年产 10 万吨粗苯精制工艺设计 专 业 应用化工技术 班 级 化工 xxx 班 完成日期 2011.05.082011.10.10 济源职业技术学院毕业设计（论文）I 目录摘 要 .1第一章 粗苯精制的综述 .21.1 粗苯的性质和用途 .21.2 粗苯精制原理 .21.3 初步精馏 .31.4 设计的依据 .4第二章 工艺 流程的说明 .62.1 化学精制工艺的选择 .62.2 粗苯的精制 .62.3 生产设备 的选择 .72.3.1 精馏塔类型的选择 .7第三章 粗苯精制的物 料衡算 .103.1 初步精馏计算 .103.1.
2、1 初馏塔全塔的平均温度 .103.2 化学精制 .113.3 纯苯塔的物料衡算 .12第四章 热量衡算 .144.1 冷凝器的热量衡算 .14第五章 粗苯精 制中的危害 因素与防护 .165.1 防火 .165.2 原料、产品、及中间产品的储存 .165.3 废气的处理 .16第六章 粗苯精制的发展方向 .186.1 现状 .186.2 展望 .18致谢 .19参考文献 .20济源职业技术学院毕业设计（论文）II 附图 1 .21附图 2 .22济源职业技术学院毕业设计（论文）- -1摘 要粗苯中主要成分是苯，是纯苯的主要来源。苯的用途很多，是有机合成的基础原料，可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、环
3、己烷、硝基苯、顺丁烯二酸酐等，进一步可制合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及染料、洗涤剂、农药、医药等多种产品。本设计首先是先介绍粗苯的组成、性质以及制得粗笨之后的用途。之后又介绍工艺流程，使得我们更清晰地了解到本设计的原理与目的。经过设备的对比选择最适合本设计的设备，最后经过物料衡算与热量衡算，得出本设计所需要的原料与热量。本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、不饱和化合物及少量含硫、氮、氧的化合物。其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。关键词：粗苯精制 酸洗精制法 粗苯济源职业技术学院毕业设计（论文）- -2第一章 粗苯精制的综述粗苯精制目的是得到苯、甲苯、二甲苯等产品，它们都是宝贵的基本有机化工
4、原料。粗苯精制包括酸洗或加氢、精馏分离、初馏分中的环戊二烯加工以及高沸点馏分中的茚与古马隆的加工利用。1.1 粗苯的性质和用途粗苯产率以干煤计约为 0.91.1%。其中含苯及其同系物为 8095%；不饱和化合物为 515主要集中于 79以前低沸点馏分和 140以上的高沸点馏分中，它们主要为环戊二烯、茚、古马隆及苯乙烯等；硫化物含量为 0.2 2.0%；饱和烃为0.32.0%。此外，粗苯中还含有来自洗油的轻馏分、萘、酚和吡啶等成分。粗苯中主要成分是苯，是纯苯的主要来源。苯的用途很多，是有机合成的基础原料，可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、环己烷、硝基苯、顺丁烯二酸酐等，进一步可制合成纤维、合成橡胶、合成
5、树脂以及染料、洗涤剂、农药、医药等多种产品。甲苯和二甲苯也是有机合成的重要原料。1.2 粗苯精制原理粗苯中主要成分为苯、甲苯、二甲苯，它们在 101Kpa 压力下的沸点如下：苯 80.1；间二甲苯 139.1；甲苯 110.6；对二甲苯 138.4；邻二甲苯 144.9；乙苯 136.2。由上述数据可见，沸点有差别，即挥发度不同，可以很容易分离出苯和甲苯、二甲苯的三种异构体和乙苯的沸点差甚小，难于利用精馏方法进行分离。粗苯中与苯的沸点相近的有硫化物和不饱和化合物，故欲得纯苯较难。例如，噻吩和环己烷的沸点分别为 84.07和 81，精馏时分不开。由于以苯为原料进行催化加工时。硫化物能使催化剂中毒
6、，不饱和化合物在储存时能聚合或产生暗色物，在催化加工时，易使催化剂结焦。所以要求从苯中必须除掉这些杂质。 由于精馏方法不能脱除本中噻吩和不饱和化合物，所以在精馏之前采用化济源职业技术学院毕业设计（论文）- -3学净化方法。为此，可采用加入化学试剂或催化加氢，使之生成易于分离的产物，达到净化目的。采用化学净化办法，需要消耗化学试剂和损失原料，所以仅对精馏分离不掉的硫化物和不饱和化合物，采用化学净化方法。不同沸点馏分中不饱和化合物和硫化物含量不同，在低于苯沸点的初馏分中含量高。在二甲苯高沸点馏分中不饱和化合物含量很高，很明显分出高沸点馏分不用化学净化方法，而只对沸点较低的馏分进行化学净化，这不仅减
7、少了化学净化消耗，而且可以分别利用个馏分。例如初馏分低于苯沸点馏分 含有环戊二烯，是合成橡胶、药品和合成树脂的原料，此外，还有二硫化碳。高沸点馏分富集有茚、古马隆、苯乙烯，可作为古马隆茚树脂原料，该树脂可制造油漆、颜料和绝缘材料等。粗苯精制流程包括下述过程：（1）初步精馏 使低沸点化合物、高沸点含硫化合物和不饱和化合物分开。（2）化学精制 把粗苯主要组分沸点范围内所含的硫化物和不饱和化合物脱除。（3）最终精馏 得到合乎标准的纯产品。1.3 初步精馏粗苯初步精馏可由两个精馏塔完成，粗苯在第一个初馏塔顶分出初馏分；在第二个苯、甲苯、二甲苯(BTX)混合馏分塔顶分出 BTX 馏分,塔底分出重苯。假如
8、粗苯回收工段把粗苯已分成轻苯和重苯，则不在需要第二个塔。初馏塔很重要，初馏分要分离的很干净，否则二硫化碳进入 BTX 馏分中，进一步留在苯中。此外，使 BTX 馏分的化学净化难度增大。环戊二烯反应能力大，粘度高，能形成高分子聚合物。初馏分塔采用效率足够高的精馏塔，塔板数为 30-50。回流比为 40-60，空塔气速为 0.6-0.9m/s 。轻苯的初馏分产率为 1.0-1.2%，其组成约为: 环戊二烯等 50-60%；二流化碳为 25-35%；苯为 5-15%。纯苯中含二硫化碳不应超过 1-50ppm。济源职业技术学院毕业设计（论文）- -4初馏塔的再沸器易堵塞，这是低沸点不饱和化合物发生聚和
9、，堵塞物主要是胶状游离碳。应防止进料和回流带水，否则不仅塔操作不稳，而且增加堵塞再沸器的可能性。1.4 设计的依据经查资料，获得以下参数：表 1-1 粗苯各组分的平均含量组分 分子式含量（质量百分数）/%苯 6HC5580甲苯 87 1122二甲苯 102.58三甲苯 29HC12不饱和化合物 、1058712硫化物 2S0.31.8饱和物 0.62.0初馏塔初馏组分的要求：表 1-2 初馏分组成原料 粗苯初馏分组成/% 轻苯初馏分组成/%2CS1525 2540、105H81015 203063050 515其他不饱和化合物 1015 1525济源职业技术学院毕业设计（论文）- -5连续精馏
10、塔操作条件：表 1-3 连续精馏塔操作条件塔名 纯苯塔 甲苯塔 二甲苯塔塔顶温度/ 80 左右 110 左右 89 左右塔底温度/ 124128 150155 140150塔压/KPa 30 左右 30 左右 30 左右已知：10 万吨粗苯全年生产时间：300 天，其余时间为维修时间。设计任务：苯的纯度：99.5%甲苯的纯度：98%二甲苯的纯度：98%济源职业技术学院毕业设计（论文）- -6第二章 工艺流程的说明2.1 化学精制工艺的选择由于不饱和化合物与苯类产品之间的沸点温度相差很小，不能用精馏的方法把它们分开，要用化学的方法分离。工业上有两种方法：酸洗精制法和加氢精制法。酸洗精制法具有工艺
11、流程简单、操作灵活、设备投资少，材料易得，常温常压下运行，但有液体废物产生。该方法在中国焦化厂已经广泛采用。加氢精制法工艺复杂，对设备材质要求较高。本设计采用酸洗精制法。2.2 粗苯的精制粗苯的精制包括下面三个过程：（1）初步精馏：将低沸点的二硫化碳和戊烯等不饱和化合物与苯烃进行分离，得到初馏分和苯，甲苯，二甲苯等苯类混合馏分。（2）化学精制：把经过初步精馏得到的苯类混合馏分中含有沸点与苯族烃相近的不饱和化合物及硫化物除去。（3）最终精馏：经过连续精馏得到合乎标准的纯产品。粗苯经初馏塔初步精馏，塔顶得到初馏分低沸点的二硫化碳和戊烯等不饱和化合物，塔底得到苯，甲苯，二甲苯等苯类混合馏分。初馏塔由重沸器供热，由于塔底含有不饱和化合物形成的聚合物，进入重沸器之前需经过过滤器滤出聚合物，以减轻设备的堵塞。初步精馏得到的苯类混合物中含有沸点与苯族烃相近的不饱和化合物及硫化物，不能用精馏法把它们除去，为了制取合格产品，必需将它们预先除去，除去这些杂质要用硫酸进行洗涤。经过硫酸洗涤的混合馏分带有酸性，然后进行中和，最后进入吹苯塔，把苯，甲苯，二甲苯吹出。吹出苯由泵送入纯苯塔。纯苯塔的蒸汽温度控制在80左右，在此温度下逸出的蒸汽经冷凝器冷却把油和水分离，所得到的纯苯一部分作为回流送入塔顶，一部分作为产品采出。塔底纯苯残液温度为 124-济源职业技术学院毕业设计（论文）- -7128，由塔
