苯―甲苯精馏塔设计化工原理毕业论文书.docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

苯―甲苯精馏塔设计化工原理毕业论文书

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

苯―甲苯精馏塔设计化工原理毕业论文书

摘要：本文针对苯-甲苯精馏塔的设计，从化工原理的角度出发，对精馏塔的设计过程进行了详细的分析。首先，对苯-甲苯的物理化学性质进行了研究，为后续的塔设计提供了基础数据。接着，对精馏塔的塔内件、塔外设备、塔的设计参数等进行了详细的计算和选择。然后，通过模拟软件对精馏塔进行了模拟，验证了设计参数的合理性。最后，对精馏塔的运行效果进行了分析，提出了优化建议。本文的研究成果对苯-甲苯精馏塔的设计具有一定的参考价值。

随着石油化工产业的快速发展，苯-甲苯作为重要的有机化工原料，其生产规模不断扩大。苯-甲苯精馏塔作为苯-甲苯生产过程中的关键设备，其性能直接影响着产品的质量和产量。因此，对苯-甲苯精馏塔的设计研究具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以苯-甲苯精馏塔为研究对象，从化工原理的角度出发，对精馏塔的设计过程进行了深入研究。

第一章苯-甲苯的物理化学性质

1.1苯的物理化学性质

(1)苯是一种无色透明的液体，具有特殊的芳香气味。其分子式为C6H6，分子量为78.11。苯的沸点为80.1℃，凝固点为5.5℃，密度为0.879g/cm3。苯的熔点和沸点较低，易于挥发，常温下可蒸发出少量蒸汽。苯的溶解性较好，能够溶解多种有机物，如醇、醚、酮等，但在水中的溶解度较低。

(2)苯的化学性质相对稳定，不易发生氧化、还原等反应。苯分子中的碳原子形成了一个平面正六边形结构，每个碳原子都与相邻的两个碳原子形成共价键，同时与一个氢原子形成共价键。这种特殊的结构使得苯分子具有独特的化学稳定性。苯的化学稳定性在工业生产中具有重要意义，可以用于制造多种有机合成原料。

(3)苯具有强烈的亲电性，容易受到亲电试剂的攻击。在特定条件下，苯可以发生加成反应、取代反应和氧化反应。例如，苯与氢气在催化剂的作用下可以发生加成反应生成环己烷；苯与卤素在光照条件下可以发生取代反应生成卤代苯；苯在高温下可以与氧气发生氧化反应生成苯酚。苯的这些化学反应特性使其在有机合成领域具有重要应用价值。

1.2甲苯的物理化学性质

(1)甲苯是一种无色透明的液体，具有类似苯的芳香气味。其分子式为C7H8，分子量为92.14。甲苯的沸点为110.6℃，凝固点为-95.2℃，密度为0.867g/cm3。与苯相比，甲苯的沸点和凝固点均有所提高，表明其分子间作用力更强。甲苯的溶解性良好，可以溶解多种有机溶剂，如醇、醚、酮等，在水中的溶解度较低。

(2)甲苯的化学性质与苯相似，但相对活泼。甲苯分子中含有一个甲基取代苯环上的一个氢原子，这使得甲苯的化学活性比苯略高。例如，甲苯在光照条件下可以与氯气发生取代反应生成氯甲苯；在催化剂的作用下，甲苯可以与氢气发生加成反应生成甲基环己烷。在工业上，甲苯是重要的有机合成原料，广泛应用于合成苯甲酸、苯甲酸甲酯等化合物。

(3)甲苯的热稳定性较好，在一定温度范围内不易分解。例如，甲苯在300℃以下加热时，可以稳定存在。然而，当温度超过300℃时，甲苯会发生分解反应，生成苯、甲烷、二氧化碳等物质。在实际应用中，甲苯的这种热稳定性使其在高温加工过程中具有一定的安全性。此外，甲苯在燃烧时会产生二氧化碳和水，但同时也可能产生少量的苯并芘等有害物质，因此在燃烧过程中需要严格控制。

1.3苯-甲苯混合物的性质

(1)苯-甲苯混合物是一种常见的有机化工原料，其沸点范围为79.1℃至111.3℃。在混合物中，苯和甲苯的比例对沸点有显著影响。例如，当苯与甲苯的摩尔比为1:1时，混合物的沸点约为95℃。这种沸点范围使得苯-甲苯混合物在精馏过程中易于分离。在石油化工行业中，苯-甲苯混合物常用于生产苯甲酸、苯甲酸甲酯等化学品。

(2)苯-甲苯混合物的密度随温度和组成的变化而变化。在常温常压下，苯的密度约为0.879g/cm3，而甲苯的密度约为0.867g/cm3。当两者混合时，混合物的密度介于两者之间。例如，在25℃时，苯-甲苯混合物的密度约为0.875g/cm3。这种密度特性对于混合物的储存和运输具有重要意义。

(3)苯-甲苯混合物的热稳定性较好，但在高温下可能会发生分解。例如，在500℃时，苯-甲苯混合物会发生热分解，生成苯、甲烷、二氧化碳等物质。在实际应用中，如催化重整、裂解等过程中，需要严格控制温度，以防止混合物过度分解，影响产品质量。此外，苯-甲苯混合物在燃烧时会产生二氧化碳和水，但同时也可能产生苯并芘等有害物质，因此在燃烧过程中需注意环保和安全。

第二章苯-甲苯精馏塔的设计原理

2.1精馏塔的基本原理