【正文】 護(hù)工作，酸、堿乃強(qiáng)腐蝕物，操作時(shí)要有防護(hù)面具。本工藝生產(chǎn)過程中 因含有一些低沸點(diǎn)組分而帶臭味。 （ 3）加熱蒸汽 根據(jù)生產(chǎn)需要決定蒸汽壓力和溫度，蒸汽壓力取低壓 (G),進(jìn)反應(yīng) 器溫 度為 600℃，出 反應(yīng)器 溫度為 100℃， （六）“三廢”處理 ： 化工廢水是指化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，其中含有隨水流失的化工原料，中間產(chǎn)物，產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。供水壓力：考慮到回水壓力加上熱交換阻力和管道系阻力，因此取 (G)。 2） 正常照明用 220/380 伏交流電，事故照明用 220 伏直流電。 （五）設(shè)備一覽表及公用工程 年產(chǎn) 10 萬噸苯乙烯 需要的設(shè)備及其規(guī)格如 表 8所示： 表 8 主要生產(chǎn)設(shè)備一覽表 序號(hào) 項(xiàng)目 規(guī)格 數(shù)量 1 過熱蒸汽爐 選用 HS201 或 HS219 1 2 脫氫反應(yīng)器 選用標(biāo)準(zhǔn) 2 3 氧化脫氫反應(yīng)器 選用標(biāo)準(zhǔn) 1 4 冷凝器 G273I165 1 5 氣體壓縮機(jī) 選用標(biāo)準(zhǔn) 1 6 油水分離機(jī) 選擇標(biāo)準(zhǔn) 1 7 粗餾塔 篩板塔 Z=， D=1m 1 8 乙苯塔 篩板塔 Z=， D= 1 9 苯乙烯精餾塔 篩板塔 Z=5m， D=1m 1 10 甲苯與苯塔 篩板塔 Z=10m， D=1m 1 11 動(dòng)力泵 2BA6A 型，流量 20m3/h 8 注：另需配套管道閥門若干； 100～ 150 噸風(fēng)冷水塔 2 個(gè)，作為冷卻水循環(huán)使用裝置。 本高效油水分離器 ， 正是將“淺池原理”和“聚結(jié)技術(shù)”結(jié)合起來 ， 用特殊的內(nèi)部分離構(gòu)件和配置 ， 保證了在一定設(shè)備容積內(nèi) ， 可提供最大的油滴浮升面積 ，以及盡可能多的油滴聚結(jié)機(jī)會(huì) ， 并使得水中油滴在浮升中聚結(jié) ， 在聚結(jié)中浮升 ，且內(nèi)部液流分布均勻 ， 防止了液流的短路與溝流 ， 故在較短的停留時(shí)間內(nèi) ， 可獲得較高的脫油效率。 但是 ， 在一定的設(shè)備高度內(nèi) ， 增加多層板層數(shù) 、 縮短板距 ， 必南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁 共 64 頁 然帶來要固定多層板而需的結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜與困難 。 油水分離 器 重力法脫除水中的油滴其基本原理是利用水與油的密度差 ,使含油污水中的油滴在設(shè)備中上浮而除去 。 根據(jù)能量守恒原理，假設(shè)熱損失可忽略不計(jì)，則單位時(shí)間內(nèi)熱流體放出的熱量等冷流 體吸收的能量。 Z=11 +6 += 空塔氣速為 U=1m∕ s 3s ?? ∕ s D= m5 5 4 ???? ??? SV 取 塔截面積為 22 ???? ?? DAT 圖 圖解法求理論板層數(shù) 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 64 頁 苯乙烯精餾塔的設(shè)計(jì) 通過計(jì)算 可知原料液的處理量為 F=，組 分為 ?F ，要求塔頂餾出液的組成為 ? ,塔底釜液的組成為 ? 。℃），故原料液的平均比熱容為 p ??????? kJ∕（ kg ② 精餾段操作線方程截距 = 2 1 9 8 ????R D ,在 y軸上定出點(diǎn) b。 ⑤ 自點(diǎn) a開始在操作線和平衡線之間繪梯級(jí)，圖解得理論板層數(shù) 10（包括再沸器），自塔頂往下數(shù)第五層為加料板，如圖 所示。 2=78℃ .由物性書冊(cè)查得 78℃下乙苯和苯乙烯的比熱容為 ∕（ kg ② 精餾段操作線方程截距 = 2 1 9 7 ????R D ,在 y軸上定出點(diǎn) b。 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高 dH 應(yīng)服從 下式 的關(guān)系，即 ）（ wd h?? THH ? 苯 甲苯物系屬一般物系，取 ?? ，則 w ???? ）（）（ TH? 而 dpd hhh ??? LH 板上不設(shè)進(jìn)口堰， dh 可由 下 式計(jì)算 ， 即 dh = 液柱）（ m0 `0 ?? dH =++= 液柱 ）（ wd h?? THH ? 故本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t為 t=3d=3 5=15mm 篩孔數(shù)目 n 為 22 0 ???? A 開孔率為 % 220 ?????????? ）（? 氣體通過閥門的氣速為 5 3 0 6 2 ???? AV?∕ s （ 1）干板阻力 ch 計(jì)算 干板阻力 ch 由 下 式計(jì)算，即 ????????????????? L??? v200c 由 00 ??? ，查圖得，? 故 2c ?????????????? （ 2）氣體通過液層的阻力 h1計(jì)算 氣體通過液層的阻力 h1由 下 式計(jì)算，即 Lhh1 ?? 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 64 頁 0 5 6 ????? AA VT S?m∕ s 210 ??F ∕（ s （ 4）降液管底隙高度 h0 10h0 l3600h ?WL? 取 ?? ∕ s 則 m0 60 0 3 60 00 01 0 ??? ?? m0 1 3 4 0 ????W ＞ 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 s 精餾段液相平均表面張力為 ?mL? （ +）247。 s Lg ?mLD? （ ） +（ ） 解出 ?mLD? mPa 2= kg∕ koml 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 64 頁 4. 平均密度的計(jì)算 （ 1） 氣相平均密度計(jì)算 ?? mvmmm RTMPV? 58 8 ??? ? ）（ ∕ m3 （ 2） 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 ?? iim a1 ??L 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 Dt = ℃ ,查手冊(cè)得 A? =∕ m3 ?B? kg∕ m3 1m ??? ）（LD? kg∕ m3 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由 ?Ft ℃ ,查手冊(cè)得 A? = kg∕ m3 ?B? kg∕ m3 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 ???? ??A 1m ??? ）（LF? kg∕ m3 精餾 段 液相平均密度為 ?mL? (+)247。求解結(jié)果為 總理論板層數(shù) TN =（包括再沸器） 進(jìn)料板位置 6?FN 2. 實(shí)際板層數(shù) 的求取 精餾段實(shí)際板層數(shù) ??精N 取 10 提餾段實(shí)際板層數(shù) ??FN 取 15 精餾塔的工藝尺寸及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 以精餾 段 為例計(jì)算。 精餾塔的物料衡算 、 塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 A ? kg/kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量 B ? kg/kmol ?F ? ? 、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ?FM +() = kg/kmol ?DM +() = kg/kmol ?BM +() = kg/kmol 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 64 頁 原料處理量 F=總物料衡算 =D+W 苯物料衡算 =+ 聯(lián)立解得 D=W= kmol/h TN 的求取 苯 — 甲苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 qr0=∑（ qc0） R∑(q c0)P[9] 反應(yīng)體系中各物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)焓為： 乙苯 （ ） ,苯（ KJ/mol），甲苯（ ） 則 qr0=[（ +） （ 103） ]KJ/mol=Qr=Q3=(1000 13887 )= 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 64 頁 （ 5）熱負(fù) 荷 Q2的計(jì)算 Q2=(Q4+Q3+Q6)(Q1+Q3)=(++)(+691) = 查手冊(cè)得冷卻水得 cp為 (Kg Qp— 物理過程熱效應(yīng)， KJ。 T1(T2)— 反應(yīng)物系反應(yīng)前 后的溫度，℃ Q1=[( 氧氣氧氣水水乙苯乙苯 CCC mmm ?? ) 373]KJ =[( )+( )+()] 373 KJ =（ ++） 373KJ = KJ Q4=[( 焦油焦油苯苯甲苯甲苯苯乙烯苯乙烯乙苯乙苯 CCCCC mmmm`m ` ???? ) 333] =[（ ） +（ ） +（ 11 ） +（ ） +（ 11 ） ] 333 KJ = （ 2） Q3的計(jì)算 冷凝器帶走的熱量 Q3= （ 3） Q6的計(jì)算 設(shè)備向四周散失的熱量 Q6可用下式計(jì)算： 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 64 頁 Q6=∑A α (TwT)θ 103 式中 A— 設(shè)備散熱銘記（㎡）（計(jì)算見 13 頁）； Tw— 設(shè)備外表溫度，℃； T— 環(huán)境介質(zhì)溫度，℃； θ — 操作過程持續(xù)時(shí)間（ s） ； α — 對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)， W/(㎡ （計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷必須以 每小時(shí)作為基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí)間）熱量衡算溫度基準(zhǔn)， 一般規(guī)定 25℃ 。 Q2— 加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱苯乙烯 焦油 11 乙苯塔 苯乙烯精餾塔 粗餾塔 冷凝分離 脫氫反應(yīng) 乙苯 水蒸汽 51716 氧氣 催化劑 205 乙苯 苯乙烯 14460 甲苯 苯 焦油 11 水蒸汽 催化劑 205 乙苯 苯乙烯 14460 甲苯 苯 焦油 11 阻聚劑 乙苯 甲苯 苯 苯∕甲苯 甲苯 苯 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 64 頁 量為“ +”，冷卻劑吸收熱量為“ ”）， KJ。 加入阻聚劑的量為：（ +14460+++11） %= 表 粗餾塔的物料衡算表 (Kg/批 ) 輸入 輸出 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量 Kg 物料名稱 質(zhì)量 Kg 1 乙苯 塔頂 乙苯 2 苯乙烯 14460 甲苯 3 甲苯 苯 4 苯 塔底 苯乙烯 14460 5 焦油 11 焦油 11 6 阻聚劑 阻聚劑 總計(jì) 總計(jì) （ 4）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。 （ 1）進(jìn)出 脫氫反應(yīng)器 的物料衡算 1） 對(duì) 連續(xù) 生產(chǎn)可確定計(jì)算基準(zhǔn)為 Kg/批，則需計(jì)算每批產(chǎn)量及原料投料量。 可知每批料的生產(chǎn)能力為（ 100000 103/300） Kg/天 =333 103Kg/天。因?yàn)檫€要考慮到設(shè)備的檢修以及開停車等情況。此外，也是生產(chǎn)涂料、染料、合成醫(yī)藥的主要原料。 苯乙烯 生產(chǎn)能力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定為年產(chǎn) 10 萬 噸。連續(xù)式操作，原料及能量消耗低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，因此比較經(jīng)濟(jì)；但總投資較大，占地面積較大，一般單線生產(chǎn)能力為 2～ 10 萬噸 /年。 （ 3）具體操作 在 脫氫反應(yīng)器 600℃條件下，加入定量的 水蒸氣、乙苯和氧氣 混合 氣體 ， 反應(yīng)完全后；通到冷凝器進(jìn)行冷凝，降溫；輸送到氣體壓縮機(jī)油水分離器將有機(jī)相和無機(jī)相分離 ，保持恒溫 20℃ 左右 ；和阻聚劑一起加到粗餾塔中，初步分離，塔頂為乙苯、苯和甲苯，塔底為苯乙烯、焦油；將其 送至 乙苯塔和苯乙烯精制塔 ， 乙苯塔分離出乙苯和甲苯、苯 ， 把乙苯送回脫氫反應(yīng)器， 還 將甲苯和苯送到 苯∕甲苯塔分離 ， 分離出甲苯和苯 。 （ 3） 油水分離 過程 冷凝 后，因反應(yīng)中 的 水蒸氣變?yōu)樗?，通過氣體壓縮機(jī)和油水分離器，將有機(jī)相和水分離。 （ 1） 脫氫 過程 在 脫氫反應(yīng)器 中， 苯乙烯 的產(chǎn)率與 水蒸氣 用量和 反應(yīng)溫度 有關(guān)。 目前世界上擁有該技術(shù)的有阿爾科化學(xué)、殼牌和德士古化學(xué)。反應(yīng)流程如圖 4所示。反應(yīng)過程中乙苯在液相反應(yīng)器中用氧化成過氧化物， 反應(yīng)條件為 , 壓力 , 溫度 141℃ , 停留時(shí)間 4h, 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。蒸汽過熱至 800～ 900℃，與預(yù)熱的乙苯混合再通過催化劑，反應(yīng) 溫度為 650℃，壓力為負(fù)壓，蒸汽∕乙苯比為 %～ %。 “ SMART” 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于 ， 通過提高乙苯轉(zhuǎn)化率， 減少了未轉(zhuǎn)化乙苯的循環(huán)返回量 ， 使裝置生產(chǎn)能力提高 ， 減少了分離部分的能耗和單耗 ； 以氫氧化的熱量取代中間換熱 ， 節(jié)約了能量 ； 甲苯的生成需要?dú)?， 移除氫后減少了副反應(yīng)的發(fā)生 ； 采用氧化中間加熱 ， 由反應(yīng)物流或熱泵回收潛熱 ， 提高了能量效率 ， 降低了動(dòng)力費(fèi)用 ， 因而經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝 。過熱爐將蒸汽過熱至 800℃