22萬(wàn)噸年乙苯脫氫制苯乙烯精餾工段工藝設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 C6H6 + CH3CH3 C6H5C2H5 → C6H6 + CH2CH2 高溫裂解生碳 ： C6H5C2H5 → 8C + 5H2 在水蒸汽存在下 ， 發(fā)生水蒸汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng) ： C6H5C2H5 + 2H2O → C6H5CH3 + CO2 + 3H2 此外還有高分子化合物的聚合反應(yīng)，如聚苯乙烯、對(duì)稱(chēng)二苯乙烯的衍生物等。 A、工藝流程 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 4 乙苯 (EB)脫氫是在蒸汽存在下，利用蒸汽來(lái)使并維持催化劑處于適當(dāng)?shù)难趸癄顟B(tài)。熱反應(yīng)產(chǎn)物在一個(gè)熱交換器內(nèi)冷卻以回收熱量并冷凝。 表 12典型苯乙烯單體產(chǎn)品性能 性能 指標(biāo) 苯乙烯 ≮ % 顏色， APHA ≯ 10 聚合物 ≯ 10ppm(W) 硫 ≯ 1ppm(W) 苯乙炔 ≯ 30ppm(W) 過(guò)氧化物 ≯ 20ppm(W) 粘度（ 25℃） 目前現(xiàn)代化工藝裝置中生產(chǎn)的苯乙烯純度已可達(dá) %(W)以上。 （ b）低蒸汽 /油（ EB）比的設(shè)計(jì)方案： 魯姆斯公司設(shè)計(jì)的苯乙烯裝置是在低蒸汽 /油比下操作，可降低苯乙烯生產(chǎn)成本，已在工業(yè)化裝置的操作中證明在低蒸汽 /油比的情形下，新催化劑的穩(wěn)定性良好。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(wú)故障，從而可減少生產(chǎn)波動(dòng)和損失。為了減 少副反應(yīng)發(fā)生，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，要求原料乙苯中二乙苯的含量 %。 主、副化學(xué)反應(yīng)式 乙苯在脫氫反應(yīng)器中主要發(fā)生下列 反應(yīng)： 主反應(yīng)： C6H5C2H5 → C6H5CHCH2 + H2 副反應(yīng)： C6H5C2H5 + H2 → C6H5CH3+ CH4 C6H5C2H5 + H2 → C6H6 + CH3CH3 C6H5C2H5 → C6H6 + CH2CH2 生產(chǎn)步驟 乙苯脫氫反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，同時(shí)伴隨三個(gè)副反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)循環(huán)水冷凝器和鹽水冷凝器冷卻后，降溫到 8℃左右，苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、水和重組分全部冷凝，甲烷和乙烯不冷凝，冷凝液經(jīng)油水分離器分離成水和有機(jī)混合物，將水分離，在有機(jī)混合物中添加阻聚劑 2,4二硝基 鄰 二 丁基酚（ DNBP）。粗苯乙烯送精餾塔分成精苯乙烯和焦油。在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中應(yīng)該記住：在接近反應(yīng)平衡時(shí) SM停止生成，而苯和甲苯卻繼續(xù)生成，實(shí)際上并沒(méi)有限度。在一般設(shè)計(jì)中，在第一個(gè)三分之一的催化劑床層上，約有 80%的溫降產(chǎn)生。 相對(duì)于 EB 進(jìn)料而言，催化劑數(shù)量對(duì)優(yōu)化操作起著重要的作用。本設(shè)計(jì)裝置擬采用的正是此種催化劑。較低的壓力將使 EB轉(zhuǎn)化較高，同時(shí)選擇性也不受太大的影響。其結(jié)果是對(duì)于一定的EB 轉(zhuǎn)化而言，溫度降低很多，在同樣的入口溫度下 EB 轉(zhuǎn)化更多。但是，如果出料被再加熱到第一級(jí)入口溫度，混合物便無(wú)法平衡。因此，本設(shè)計(jì)采用兩級(jí)反應(yīng)器以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 倍的泄露點(diǎn)氣速 Vh,w 估算塔徑 篩孔面積 Ah=Qv/Vh3600 Qv=(R+1)D/? v=Ql=RD/? L= m3/h= m3/s 孔的排列方式為正三角形排列 如果孔徑和孔距選定后，減壓蒸餾 t/d0= 到 3 選 t=16mm , 則開(kāi)孔率 =(d0/t)2= 孔數(shù) n= Qv/() d02Vh Ap=Ah/開(kāi)孔率 由降液管停留時(shí)間來(lái)確定 Ap ， T 要求在 15 到 18之間 T1=AdHT/Q1= T2=AdHT/Q1= T3=AdHT/Q1= T4=AdHT/Q1= T2 ,T3 T4 誤差大， T1滿足要求 降液管 降液管流速 Ud= Q1/Ad=液相停留時(shí)間 T=AdHT/Q= 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 18 塔板的設(shè)計(jì) 干板壓降 Δ Pd Δ Pd=51(Vd/Co)2(? v/ ? L) 用不銹鋼板塔厚度 = 查表得 Co= 所以 Δ Pd= mm 液柱 堰上液層高度 how how=(Q1/L)2/3 查圖 6— 6 E= 所以 how= 板 上液層高度 h1 h1=hw+how 取 hw=25mm h1= 檢驗(yàn)誤差 因?yàn)?h136 的絕對(duì)值小于 1mm，假設(shè)符合 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 19 參考文獻(xiàn) 1．《化工設(shè)計(jì)概論》，侯文順主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020年 2．《化工工藝設(shè)計(jì)》，丁浩主編，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1989年 3．《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1981年 4．《化工設(shè)計(jì)概論》，胡慶福主編，北京：科學(xué)技術(shù)出版社， 1989年 5．《化工工藝設(shè)計(jì)概論 》，李崇岳主編，天津：天津大學(xué)出版社， 1994年 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 20 謝辭 值此本科學(xué)位論文完成之際，首先要感謝我的導(dǎo)師 李 老師。在此，謹(jǐn)向?qū)?李 老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。由于苯乙烯易聚合，所以?xún)?yōu)先分出，進(jìn)料中夾 TBC用清晰分割法。由于受到其他變量因素的影響， EB 轉(zhuǎn)化總量可達(dá)到 70～ 85%。第三，蒸汽能抑制高沸物沉積在催化劑上，如果允許超過(guò)一定的限度，這些結(jié)焦生成物最終會(huì)污染催化劑，使其活性降低而無(wú)法使用。蒸汽稀釋還有其他等同的重要作用。 平衡常數(shù)有壓力的范圍，因?yàn)檗D(zhuǎn)化一個(gè)摩爾 EB 會(huì)生成兩個(gè)摩爾的產(chǎn)物。 目前有很多種 EB脫氫催化劑，這些催化劑一般分為兩類(lèi)： a、高活性、低選擇性； b、低活性、高選擇性。然而，與促進(jìn)催化脫氫相比，高溫更會(huì)增加非選擇熱反應(yīng)和脫烴反應(yīng)的速度而生成苯和甲苯。 EB脫氫的主要操作和設(shè)計(jì)變量 a、溫度 b、催化劑量及催化劑 c、壓力 d、蒸汽稀釋 因?yàn)?EB脫氫生成 SM 的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以反應(yīng)混合物的溫度隨反應(yīng)加 深而降低。 通常，在苯和甲苯的生成中，甲烷和乙烯的量總是比預(yù)期的要少。先經(jīng)乙苯 — 苯乙烯塔分離成乙苯（及苯、甲苯）和粗苯乙烯（帶重組分及焦油）。另外，要求原料中乙炔 ≤ 10ppm（ V%） 、硫（以 H2S 計(jì)） 2ppm（ V%）、氯（以 HCl 計(jì)）≤ 2ppm（Ｗ %）、水≤ 10ppm（Ｗ %），以免對(duì)催化劑的活性和壽命產(chǎn)生不利的影響。隨著乙苯裝置上催化劑壽命的延長(zhǎng)，乙苯和苯乙烯裝置更換催化劑的停工時(shí)間也可適應(yīng)盡量減少總停車(chē)時(shí)間的需求。 （ d）安全： 一旦儀表系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有任何嚴(yán)重誤操作或故障時(shí)，脫
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