【正文】 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文摘 要，工藝采用具有低活性、高選擇性的氧化鐵系列催化劑，參照魯姆斯公司（Lummus）公司生產(chǎn)苯乙烯的技術(shù)，以乙烯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯。乙苯催化脫氫法是目前生產(chǎn)苯乙烯的主要方法，目前世界上大約90%的苯乙烯采用該方法生產(chǎn)。它以乙苯為原料，在催化劑的作用下脫氫生成苯乙烯和氫氣。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：工藝流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)主要是精餾工序的設(shè)計(jì)。原料來自乙苯生產(chǎn)裝置或原料采購(gòu)部門，循環(huán)水、冷凍水、電和蒸汽來由公用工程系統(tǒng)提供，生產(chǎn)出的苯乙烯產(chǎn)品到成品庫(kù)。 乙苯脫氫反應(yīng)在絕熱固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)物送至精餾工序。先經(jīng)乙苯苯乙烯分離出乙苯（含苯、甲苯）和粗苯乙烯（帶重組分及焦油）。乙苯餾分送苯—甲苯塔分成苯、甲苯餾分和回收乙苯，回收乙苯返回脫氫工序。粗苯乙烯送精餾塔分成精餾苯乙烯和焦油。關(guān)鍵詞：苯乙烯；精餾裝置；工藝設(shè)計(jì)20000 tons / year Styrene Distillation Process DesignAbstractThe design for the unnual production capacity of Ethylbenzenne Dehydrogenation to Styrene process ,technology used with a law activity ,high selectivity of the iron oxide catalyst ,in the light of (Lummus) styrene production technology to ethylbenzene from Styrene production of hydrogen .Design elements include :process design ,process calculation ,equipment design .Designed for use mainly by the dehydrogenation reaction and distillation systems posed of two processes .Dehydrogenation of ethylbenzene in adiabatic fixedbed reactor ,the reactant to the distillation process .Fist , by ethylbenzene –tower isolated ethylbenzene styrene(benzene,toluene) and the crude styrene (with the reorganization of suband tar ).Ethylbenzene benzene distillate delivery –Tap into toluene benzene ,toluene ethylbenzene distillate and recovery , the recovery process of ethylbenzene dehydrogenation to return .Send crude distillation column is divided into fine styrene and styrene tar .Keywords: ethylbenzene。 dehydrogenation。 Design element目錄摘 要 IAbstract II前 言 11 緒 論 2 原料的主要性質(zhì)與用途 2 苯乙烯的性質(zhì)和用途 3 各種苯乙烯生產(chǎn)工藝及比較 3 本工藝設(shè)計(jì)說明 52 生產(chǎn)工藝說明 8 原料、成品及半成品 8 主、副化學(xué)反應(yīng)式 8 生產(chǎn)步驟 83 工藝計(jì)算及設(shè)備設(shè)計(jì) 15 物料衡算 15 粗苯乙烯塔 15 精苯乙烯塔 15 循環(huán)乙烯塔 15 苯，甲苯塔 16 熱量橫算 16 粗苯乙烯塔 16 循環(huán)乙苯塔 17 精苯乙烯塔 18 苯甲苯塔 194 粗苯乙烯塔的一些物性參數(shù) 21 塔的操作壓力及溫度 21 最小回流比Rmin 22 最小理論板數(shù) 225 設(shè)備計(jì)算 24 精餾段 24 操作氣速 24 塔板的設(shè)計(jì) 25 塔板適宜操作區(qū)的計(jì)算和分析 26 提餾段 28 操作氣速 28 塔板的設(shè)計(jì) 30 塔板適宜操作區(qū)的計(jì)算和分析 31參考文獻(xiàn) 34謝辭 35IV前 言苯乙烯作為化工生產(chǎn)的基本原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起到了越來越大的作用。苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)包括乙苯氧化脫氫法和乙苯催化脫氫法。乙苯氧化脫氫法是目前尚處于研究階段生產(chǎn)苯乙烯的方法。，包括工藝流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)的依據(jù)是采用低活性、高選擇性催化劑，參照魯姆斯(Lummus)公司生產(chǎn)苯乙烯的技術(shù)，以乙苯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯。苯乙烯單體生產(chǎn)工藝技術(shù)：深度減壓，絕熱乙苯脫氫工藝 乙苯脫氫反應(yīng)在絕熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，其特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)化率高，選擇性好。特殊的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)：在低壓（深度真空下）下操作以達(dá)到最高的乙苯單程轉(zhuǎn)化率和最高的苯乙烯選擇性。該系統(tǒng)是由蒸汽過熱器、過熱蒸汽輸送管線和反應(yīng)產(chǎn)物換熱器組成，設(shè)計(jì)為熱聯(lián)合機(jī)械聯(lián)合裝置。整個(gè)脫氫系統(tǒng)的壓力降小，以維持壓縮機(jī)入口盡可能高壓，同時(shí)維持脫氫反應(yīng)器盡可能低壓，從而提高苯乙烯的選擇性，同時(shí)不損失壓縮能和投資費(fèi)用。 所需要的催化劑用量和反應(yīng)器體積較小，且催化劑不宜磨損，能在高溫高壓下操作，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選價(jià)便宜。在苯乙烯蒸餾中采用一種專用的不含硫的苯乙烯阻聚劑。它經(jīng)濟(jì)有效且能使苯乙烯焦油作為燃料清潔地燃燒。工業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和設(shè)備的良好設(shè)計(jì)可使操作無故障，從而可減少生產(chǎn)波動(dòng)。1 緒 論 原料的主要性質(zhì)與用途 （1）乙苯的主要性質(zhì) 乙苯是無色液體，具有芳香氣味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，幾乎不溶于水，易燃易爆，對(duì)皮膚、眼睛、粘膜有刺激性，在空氣中最大允許濃度為100PPM。乙苯側(cè)鏈易被氧化，氧化產(chǎn)物隨氧化劑的強(qiáng)弱及反應(yīng)條件的不同而異。在強(qiáng)氧化劑（如高錳酸鉀）或催化劑作用下，用空氣或氧氣氧化，生成苯甲酸；若用緩和氧化劑或溫和的反應(yīng)條件氧化，則生成苯乙酮。 表11：乙苯的其它性質(zhì)如下表所示：序號(hào)常數(shù)名稱計(jì)量單位常數(shù)值備注1分子量2液體比重0℃3沸點(diǎn)℃101325Pa4熔點(diǎn)℃101325Pa5液體熱容量kJ/（kg K）6蒸汽熱容量Kcal/（kg K）27℃7蒸發(fā)熱kJ /mol正常沸點(diǎn)下8液體粘度104kgSee/M220℃9生成熱Kcal/mol20℃10在水中溶解度11燃燒熱Kcal/mol氣體12閃點(diǎn)℃1513自然點(diǎn)℃14爆炸范圍%(體積)～（2）乙苯的主要用途 乙苯是一個(gè)重要的中間體，主要用來生產(chǎn)苯乙烯，其次用作溶劑、稀釋劑以及用于生產(chǎn)二乙苯、苯乙酮、乙基蒽醌等；同時(shí)它又是制藥工業(yè)的主要原料。 苯乙烯的性質(zhì)和用途 苯乙烯（SM）是含有飽和側(cè)鏈的一種簡(jiǎn)單芳烴，是基本有機(jī)化工的重要產(chǎn)品之一。苯乙烯為無色透明液體，常溫下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯難溶于水，25℃%。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶劑中。 。濃度過高、接觸時(shí)間過長(zhǎng)則對(duì)人體有一定的危害。苯乙烯在高溫下容易裂解和燃燒。苯乙烯蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物，～%（體積分?jǐn)?shù)）。 苯乙烯（SM）具有乙烯基烯烴的性質(zhì)，反應(yīng)性能極強(qiáng)，苯乙烯暴露于空氣中，易被氧化而成為醛及酮類。苯乙烯從結(jié)構(gòu)上看是不對(duì)稱取代物，乙烯基因帶有極性而易于聚合。在高于100℃時(shí)即進(jìn)行聚合，甚至在室溫下也可產(chǎn)生緩慢的聚合。因此，苯乙烯單體在貯存和運(yùn)輸中都必須加入阻聚劑，并注意用惰性氣體密封，不使其與空氣接觸。 苯乙烯（SM）是合成高分子工業(yè)的重要單體，它不但能自聚為聚苯乙烯樹脂，也易與丙烯腈共聚為AS塑料，與丁二烯共聚為丁苯橡膠，與丁二烯、丙烯腈共聚為ABS塑料，還能與順丁烯二酸酐、乙二醇、鄰苯二甲酸酐等共聚成聚酯樹脂等。由苯乙烯共聚的塑料可加工成為各種日常生活用品和工程塑料，用途極為廣泛。目前，其生產(chǎn)總量的三分之二用于生產(chǎn)聚苯乙烯，三分之一用于生產(chǎn)各種塑料和橡膠。 各種苯乙烯生產(chǎn)工藝及比較 目前苯乙烯主要由乙苯轉(zhuǎn)化而成，可通過如下四條工藝路線進(jìn)行。 (1)苯乙酮法 較早采用苯乙酮法生產(chǎn)苯乙烯，其步驟主要分為氧化、還原和脫水三步，方程式如下： C6H5C2H5 + O2 →C6H5COCH3 + H2OC6H5COCH3 + H2→C6H5CHOHCH3C6H5CHOHCH3→C6H5CHCH2 + H2O該法苯乙烯產(chǎn)率為75%～80%，略低于乙苯脫氫法的產(chǎn)率，但中間副產(chǎn)物苯乙酮產(chǎn)值較高，苯乙烯的精制分離較容易。故此法在國(guó)外仍有采用。 (2)乙苯和丙烯共氧化法 本法首先在堿性催化劑作用下，使乙苯液相氧化成過氧化氫乙苯，然后與丙烯 行環(huán)氧化反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，乙苯過氧化物則變?yōu)椋揭掖迹俳?jīng)脫水得到苯乙烯，即： C6H5C2H5 + O2 →C6H5CHOOHCH3 C6H5CHOOHCH3 + CH3CHCH2 → C6H5CHOHCH3+ C3H6O C6H5CHOHCH3 →C6H5CHCH2 + H2O本過程以乙苯計(jì)的苯乙烯產(chǎn)率約為65%，低于乙苯脫氫法的產(chǎn)率。但它還能生產(chǎn)重要的有機(jī)化工原料環(huán)氧丙烷，綜合平衡仍有工業(yè)化的價(jià)值，故目前國(guó)外也有采用此法生產(chǎn)的。 (3)乙苯氧化脫氫法 乙苯氧化脫氫法是目前尚處于研究階段生產(chǎn)苯乙烯的方法。在催化劑和過熱蒸汽的存在下進(jìn)行氧化脫氫反應(yīng)的，即： 2C6H5C2H5 + O2 →2C6H5CHCH2 + 2H2O此方法可以從乙苯直接生成苯乙烯，還可以利用氧化反應(yīng)放出的熱量產(chǎn)生蒸汽，反應(yīng)溫度也較催化脫氫為低。研究的催化劑種