引言

苯常温下是一种无色有甜味的的透明液体，伴有强烈的芳香气味，单是苯确是有毒的液体，可以燃烧，易于挥发，被列为IARC第一类致癌物质，苯是一类碳氢化合物也是最简单的芳烃，所以具有芳香气味，苯难溶于水，密度比水小，因此可以漂浮在水面上，易溶于有机溶剂里面，当然苯的本身也是可以作为有机溶剂来使用，苯具有的环叫做苯环，是目前知道的自然界存在最简单的芳环，苯去掉一个氢的结构叫做苯基，苯的熔点，沸点都比较低，在常温常压下，遇到热，明火都比较容易燃烧，苯和空气混合物的爆炸极限是1.4%到8%之间，所以分离苯氯苯时必须控制苯在空气中的含量，一旦出现苯泄露，很可能会引起比较大的爆炸，苯可以用作化学制品和制药的中间体及溶剂，苯可以和氧化剂发生强烈的氧化还原反应。苯参加的化学反应一般有3种，一是其他基团和苯环上的氢原子发生取代反应；二是发生在苯环上的加成反应，（我们常认为的苯环具有类似双键的性质，其实是近似认为的，其实它的键是一种介于单键和双键之间的独特的键）；三是平常比较常见的燃烧反应了，这也是碳氢化合物普遍具有的性质，也叫做氧化还原反应，因为苯的键并不是真正的碳碳双键，因此并不能使酸性高锰酸钾褪色。苯的反应简单的可以归纳为，比较容易发生取代反应，很难发生加成反应，不能被氧化，容易燃烧。早在1920年左右，苯就已经是工业上比较常用的有机溶剂，主要用在金属脱脂的用途上，但是苯本身具有很强的毒性，如果人体直接接触很容易产生致癌效果，如果需要苯做有机溶剂的生产过程已经不需要苯来做溶剂了，另外苯有减轻爆震的作用，因此可以作为汽油的添加剂，在20世纪50年代汽油中所有的抗爆因子都是采用的苯，随着时间的推移，渐渐地找到了可以替代苯的抗爆因子四乙基铅，虽然四乙基铅对人体伤害没那么大，但是人们逐渐意识到铅对环境的污染，开始重新使用苯，但是苯的性质并不会变，依然对人体和空气有一定影响，所以汽油中一般控制苯的含量不超过1%。苯在工业中最主要的用途其实是用来合成化工原料，例如苯可以和乙烯生成乙苯，用来生产塑料的苯乙烯；可以和丙烯生成异丙烯，用来生产丙酮和制树脂和粘合剂的苯酚；制尼龙的环乙烷；农药合成的各种氯苯等等。由此可见，苯的利用价值相当之高。

氯苯是一种无色液体，沸点也比较低，之前主要利用在生产军用炸药的苦味酸，后来大量用来合成农药DDT ，用来除草和杀虫的用途。氯苯除了工业上的用途其实对人体没什么好处，一般可以把危害分为两个：一是对人体健康的危害，氯苯可以抑制中枢神经，起到麻醉的作用，对皮肤粘膜具有很强的刺激性，接触后可能产生急性中毒；二是对环境的危害巨大，氯苯一旦泄露可能会使那一片的甚至更远的地方产生水，土壤，大气的污染，因为密度比水重且不溶于水，可以形成重非水相液体的一种，对地下水纯在很大的威胁，并且熔点，燃点比较低，易于燃烧，遇到明火，高温或者氧化剂，有可能引起爆炸。当然说了那么多氯苯的害处，氯苯就没有一点用途吗，没有用途就不生产氯苯不更好吗，其实氯苯的用途也很多，大多都是工业上的用途，比如用来合成燃料，医药工业，用来合成苯酚，硝基氯苯，苯胺等有机物中间体，橡胶工业使用氯苯也是很多，氯苯可以用于橡胶生产制造的助剂，在涂料方面也有一定的运用，可以用来制造油漆，轻工业可以用来生产干洗剂和快干的油墨，在化工生产中用来做传热的介质，分析化学就是用来做有机溶剂来使用，可见虽然存在一定的害处当然也是有很多用途，所以我们就必须处理好氯苯生产过程。

由于目前技术相对还不是绝对的成熟，氯苯生产的过程难免会产生苯容易氯苯的情况，两种有机溶剂也很容易相融，所以必须有分离苯-氯苯的工艺，苯-氯苯属于比较容易分离的体系，只需要蒸馏就可以完成整个分离过程，但是分离过程必须严格控制苯和氯苯的含量，否则相当于一次失败的分离，还会使分离后的苯，氯苯无法投入工业使用，此设计就是针对苯氯苯分离精确设置，因为是蒸馏可以采用一个板式精馏塔进行混合物的分离，以下内容详细介绍了苯-氯苯的一些具体内容，包括：分离的精馏塔的物料衡算； 塔板数的确定；精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；精馏塔的塔体工艺尺寸计算；塔板主要工艺尺寸的计算；塔板的流体力学验算；塔板负荷性能图；精馏塔接管尺寸计算；绘制生产工艺流程图； 绘制精馏塔设计条件图；绘制塔板施工图；对设计过程的评述和有关问题的讨论等一系列详细数据和工艺施工图。

1.设计说明书的内容

1.1设计方案的确定

本次设计的任务是分离苯－氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应该采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热到泡点后送入精馏塔里面。塔顶上升蒸汽用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下的一部分回流到塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送到储罐里面。苯-氯苯是属于易分离物体系，最小回流比比较小，因此回流比取最小回流比的1.4倍。塔釜用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送到储罐里面。

2.精馏塔的物料衡算

2.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率

      由书中可以查出：

苯的摩尔质量     

氯苯的摩尔质量    

2.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量

2.3物料衡算

原料处理量    

总物料衡算    

苯物料衡算    

联立解得      

3.塔板数的确定

3.1理论板数NT的求取

（1）查资料可以得出苯物系的气液平衡数据，绘出x—y图，见图1。