【正文】 rs in1 8 0rr2 1222a ???? ????A= 2m ④ 篩孔計算及其排列 30 所處理的物系無腐蝕性，可選用 ? =3mm 碳鋼板，取篩孔直徑 d=5mm。各項計算如下： 堰長 Wl 取 Wl == = 溢流堰高度 Wh 取 OWLW hhh ?? 28 選用平直堰，堰上液層高度 OWh 由下式計算 即 32hl1 0 0 ?????????WOWLE 近似取 E=1，則 23h2 .8 4h 1 0 .0 3 9 m1 0 0 0 lOWWL??? ? ????? 取板上清液層高度 Lh =100mm 故 Wh == 弓形降液管寬度 fd AW 和截面積 由 l ? 查課本圖 得 圖 弓形降液管參數(shù)圖 f TAA ? 2 d ? 故 fA = TA = = 29 ?? DW = 依下式驗算液體在降液管中提留時間 ? ，即 fh3600 3 6 0 0 0 . 4 7 6 3 0 . 4 5 5 . 0 4 s0 . 0 4 2 3 6 0 0TAHL? ??? ? ??5s 故降液管設(shè)計合理。 再根據(jù)物料衡算可知， ?苯乙烯 ， ?焦油 ；可見苯乙烯中焦油的含量非常少。 ℃ ) 6Q =11( 10025)33600 310? = 過程效應(yīng)熱 3Q 的計算 過程效應(yīng)熱可分 為兩類，一類是化學(xué)過程熱效應(yīng)即化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)；另一類是物理過程熱效應(yīng)?！? 或 KJ/(Kmol 表 苯∕甲苯塔的物料衡算表 序號 物料名稱 質(zhì)量 Kg 序號 物料名稱 質(zhì)量 Kg 1 苯 塔頂 苯 2 甲苯 塔底 甲苯 總計 總計 17 第 5 章 熱量衡算 能量守恒定律 熱量衡算按能量守恒定律“在無軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與離開熱量應(yīng)該平衡”，在實際中對傳熱設(shè)備的衡算可由下式表示 1 2 3 4 5 6Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? （ 5— 1） 式中： 1Q — 所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量； 2Q — 加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號規(guī)定加熱劑加入熱 量為“ +”，冷卻劑吸收熱量為“ ”）， KJ； 3Q — 過程的熱效率，（符號規(guī)定過程放熱為“ +”；過程吸熱為“ ”）； 4Q — 反應(yīng)終止時物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓）； 5Q — 設(shè)備部件所消耗的熱量， KJ； 6Q — 設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失 ,KJ； 熱量衡算的基準(zhǔn)可與物料衡算相同，即對間歇生產(chǎn)可以以每日或每批 處理物料基準(zhǔn)。加入阻聚劑的量為：（ +43390+++） %= 表 粗餾塔的物料衡算表 (Kg/批 ) 序號 物料名稱 質(zhì)量 Kg 物料名稱 質(zhì)量 Kg 1 乙苯 塔頂 乙苯 15 2 苯乙烯 43390 甲苯 3 甲苯 苯 4 苯 塔底 苯乙烯 43390 5 焦油 焦油 6 阻聚劑 阻聚劑 總計 總計 乙苯塔的物料衡算表 將粗餾塔塔頂?shù)奈锪霞尤氲揭冶剿?，進(jìn)行分離。 13 苯乙烯精餾塔的物料衡算 投料量計算 對連續(xù)生產(chǎn)可確定計算基準(zhǔn)為 Kg/批，則需計算每批產(chǎn)量及原料投料量。定每天生產(chǎn)為 1批料，每小時生產(chǎn)一批。為了充分利用設(shè)備，開工因子應(yīng)取的較大，接近 1，但又不能等于 1。由于苯乙烯用量很大，需連續(xù)化大生產(chǎn)。 12 第 4章 工藝計算 生產(chǎn)能力的計算 化工生產(chǎn)的操作可分為全間歇、半間歇、連續(xù)和半連續(xù)四種；在全間歇操作中，整批物料投在一個設(shè)備單元中處理一定時間，然后整批輸送到下一個工序；半間歇操作過程是間歇操作過程的連續(xù)操作過程。 EB/SM 塔底物（苯乙烯單體和高沸物）在最后苯乙烯分餾塔內(nèi)進(jìn)行分餾，塔頂產(chǎn)品即為苯乙烯（ SM）單體產(chǎn)品，少量的塔底焦油用作蒸汽過熱器的燃料，蒸汽過熱器所需大部分燃料來自脫氫廢氣和苯乙烯焦油。新鮮乙苯和循環(huán)乙苯先與一部分蒸汽混合，然后在一個用火加熱的蒸汽過熱器內(nèi)進(jìn)行過熱，再與過熱蒸汽相混合，在一個兩段、絕熱的徑向催化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行脫氫。 魯姆斯（ UOP∕ Lummus）經(jīng)典苯乙烯單體生產(chǎn)工藝是全世界生產(chǎn)苯乙烯（ SM）單體中最成熟和有效的技術(shù)，自 1970 年實現(xiàn)工業(yè)化以來，目前大約有 55 套裝置在運轉(zhuǎn)。 精餾實驗是一種汽液傳質(zhì)的過程，是一種化工生產(chǎn)上常用的液體混合物分離達(dá)到提純或回收有用組分的方法。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后， 蒸汽 返回塔中，另一部分液體作為釜殘液取出。有板式塔與填料塔兩種主要類型。 9 第 3章 生產(chǎn)工藝的反應(yīng)歷程 藝的反應(yīng)歷程 反應(yīng)方程式 催化劑 C2H5 CH=CH2 + H2 500～ 600℃ 除脫氫反應(yīng)外，同時發(fā)生一系列副反應(yīng)，副產(chǎn)物甲苯、苯、焦油等； 42665256 HCHCHCHC ?? 425625256 CHCHHCHHCHC ??? 626625256 HCHCHHCHC ??? 25256 58 HCHCHC ?? 2225256 21816 HCOOHHCHC ??? 為了減少在催化劑上的結(jié)炭，需要在反應(yīng)器中進(jìn)料中加入 高溫水蒸氣，從而發(fā)生下述反應(yīng)： 222 2 HCOOHC ??? 脫氫 反應(yīng)式 1mol 乙苯生成 2mol 產(chǎn)品（苯乙烯和氫氣），因此加入蒸汽也可使苯乙烯在系統(tǒng)中的分壓降低，有利于提高乙苯的轉(zhuǎn)化率 [9]。 根據(jù)我國各消費領(lǐng)域?qū)Ρ揭蚁┑男枨箢A(yù)測合計，預(yù)計到 20xx 年，我國苯乙烯的消費量將達(dá)到約 4Mt， 20xx年達(dá)到 5Mt。 20xx 年國內(nèi)苯乙烯的總生產(chǎn)能力達(dá)到約 ，以 88%的開工率 計算，產(chǎn)量將達(dá)到 ， 20xx 年生產(chǎn)能力達(dá) 8 到約 [8]。與此相對應(yīng)的是進(jìn)口量增長開始下降， 20xx、 20xx 連續(xù)兩年出現(xiàn)了負(fù)增長，國內(nèi)苯乙烯的進(jìn)口依存度由 20xx 年高點時的 ％降到了 20xx 年的 51％。目前，我國約 60%的苯乙烯用于生產(chǎn)聚苯乙烯（ PS）和發(fā)泡聚苯 乙烯（ EPS）， 17%用于生產(chǎn) ABS， 23%用于生產(chǎn)其他產(chǎn)品。 80 年代以前，國內(nèi)苯乙烯生產(chǎn)基本上沒有任何發(fā)展，直到 80 年代末至 90年代初，隨著國內(nèi)乙烯工業(yè)的發(fā)展，才相繼建成幾套苯乙烯裝置。這一方面是受到亞洲地區(qū)新建能力不斷增加的影響，同時也是中東地區(qū)大力發(fā)展石化業(yè)，乙烯配套大型苯乙烯裝置所導(dǎo)致。 20xx— 20xx 年間，中東及亞洲地區(qū)的苯乙烯新建項目較多，生產(chǎn)能力增長高于前 5年，但需求增長速度有所回落，預(yù)計到 20xx 年，受新建能力集中投產(chǎn)的影響，全球苯乙烯裝置平均開工率將下降到 90%以下。 20xx 年裝置開工率平均將達(dá)到 1999 年以來最高的 90%以上。 根據(jù)有關(guān)資料， 20xx 年世界苯乙烯總需求增長率為 %，總需求達(dá) 。 目前，世界上生產(chǎn)苯 乙烯 [5]的主要路線有三條：一是乙苯脫氫法，它是苯乙烯生產(chǎn)的先進(jìn)方法，世界上 90%的苯乙烯都是通過乙烯和苯烴化 (采用三氯化鋁或分子篩催化劑 )生產(chǎn)乙苯，乙苯再催化脫氫生產(chǎn)的。 其它生產(chǎn)方法 除此之外，其它尚在開發(fā)中的苯乙烯合成工藝還包括甲苯甲醇合成法、乙烯 苯直接偶合法、苯乙酮法、甲苯二聚法以及甲苯和合成氣反應(yīng)法 [4]等。該反應(yīng)在 和 400℃下進(jìn)行， VCH 的轉(zhuǎn)化率約為 90%，苯乙烯的選擇性為 90%，副產(chǎn)物為乙苯、苯甲醛、苯甲酸和二氧化碳。不僅即將實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。提純后苯乙烯產(chǎn)品純度為 %，含 4 苯基乙炔小于 50PPm。該法的不足之處在于受聯(lián)產(chǎn)品市場狀況影響較大，且反應(yīng)復(fù)雜，副產(chǎn)物多，投資大，乙苯單耗和裝置能耗等都要高于乙苯脫氫法工藝。目前世界上擁有該法專利轉(zhuǎn)讓權(quán)的生產(chǎn)商主要有萊昂得爾（ Lyondell）公司、 Shell公司、 Repsol 公司以及前蘇聯(lián)的下姆斯克（ Nizhnekamskneftekhim）公司等。在 130160℃、 下，乙苯先在液相反應(yīng)器中用氧氣氧化生成乙苯過氧化物，生成的乙苯過氧化物經(jīng)提濃到 17%后進(jìn)入環(huán)氧化工序，在反應(yīng)溫度為 110℃、壓力為 條件下，與丙烯發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)成環(huán)氧丙烷和甲基芐醇。一段脫氫反應(yīng)器中乙苯和水蒸汽在脫氫催化劑層進(jìn)行脫氫反應(yīng)，在出口物流中加入定量的空氣或氧氣與水蒸汽進(jìn)入兩段反應(yīng)器，兩段反應(yīng)器中裝有高選擇性氧化催化劑和脫氫催化劑，氧和氫反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使反應(yīng)物流升溫，氧全部消耗，烴無損失，兩段反應(yīng)器出口物流進(jìn)入三段反應(yīng)器，完成脫氫反應(yīng)。該工藝于 20 世紀(jì) 90 年代初期開發(fā)成功，是 UOP 公司開發(fā)的乙苯脫氫選擇性氧化技術(shù)（ StyroPlus 工藝）與 Lummus、 Monsanto 以及 UOP 三家公司開發(fā)的 Lummus/UOP 乙苯絕熱脫氫技術(shù) [2]的集成。世界乙苯脫氫催化劑的研究正在向低鉀含量、低水比、具有更高穩(wěn)定性和更長運轉(zhuǎn)周期的方向發(fā)展。我國從 20世紀(jì) 60 年代就開始進(jìn)行與乙苯脫氫工藝相配套的催化劑研究。 乙苯催化脫氫工藝 乙苯催化脫氫是工業(yè)上生產(chǎn)苯乙烯的傳統(tǒng)工藝，由美國 Dow 化學(xué)公司首次開發(fā)成功。此外，苯乙烯還被廣泛用于制藥、 涂料 、紡織等工業(yè)。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，其爆炸范圍為 ～ %（體積分?jǐn)?shù)）。 關(guān)鍵詞： 苯乙烯 乙苯脫氫 物料衡算 熱量衡算 精餾塔 工藝計算 雙溢流 II The Process Design of Distillation section of Thick Styrene for Annual Output 300000 Tons of Styrene Workshop Abstract: The design is based on annual output of 300000 tons of styrene, using the technical method of the reaction of ethylene and benzene alkylation to produce ethylbenzene, and ethylbenzene dehydrogenation to get styrene, thus providing the process design and equipment selection for the distillation section of thick styrene. According to the design requirements ,we carried on the material balance and energy balance for the entire process, then aiming at the material balance ,we carried on the material balance for the input quantity of ethylbenzene feeding tower and the output of tower top and bottom. Based on the laws of thermodynamics, heat balance every equipment． And in view of the design requirements and the theory of equipment, caculate the size． So as to make the equipment up to the design requirements, then achieve the process conditions. Key words: styrene ； ethylbenzene dehydrogenation ； material balance； heat balance ； process calculation； rectification 1 引 言 苯乙烯是含有飽和側(cè)鏈的一種簡單芳烴，是基本有機(jī)化工的重要產(chǎn)品之一。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程 類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 目錄 摘要 .............................................................I Abstract .......................................................