【正文】 J=（++）373KJ= KJQ4=[()333] =[（）+（）+（11）+（）+（11）]333 KJ =（2）Q3的計算冷凝器帶走的熱量Q3=（3）Q6的計算 設(shè)備向四周散失的熱量Q6可用下式計算：Q6=∑Aα(TwT)θ103式中 A—設(shè)備散熱銘記（㎡）（計算見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)時間（s）；α—對流傳質(zhì)系數(shù)，W/(㎡（計算傳熱面積的熱負荷必須以每小時作為基準，而該時間必須是穩(wěn)定傳熱時間）熱量衡算溫度基準，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（符號規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“”），KJ。加入阻聚劑的量為：（ +14460+++11）%=(Kg/批)輸入輸出序號物料名稱質(zhì)量Kg物料名稱質(zhì)量Kg1乙苯塔頂乙苯2苯乙烯14460甲苯3甲苯苯4苯塔底苯乙烯144605焦油11焦油116阻聚劑阻聚劑總計總計（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校M行分離。（1）進出脫氫反應(yīng)器的物料衡算1）對連續(xù)生產(chǎn)可確定計算基準為Kg/批，則需計算每批產(chǎn)量及原料投料量?？芍颗系纳a(chǎn)能力為（100000103/300）Kg/天=333103Kg/天。因為還要考慮到設(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，勞動生產(chǎn)率高，因此比較經(jīng)濟；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；通到冷凝器進行冷凝，降溫；輸送到氣體壓縮機油水分離器將有機相和無機相分離，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?，通過氣體壓縮機和油水分離器，將有機相和水分離。（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 , , 溫度141℃, 停留時間4h, 生成的乙苯過氧化物經(jīng)提濃到 17% 后, 進入環(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℃，壓力為負壓，蒸汽∕%～%。 “SMART”技術(shù)的優(yōu)點在于，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；甲苯的生成需要氫，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，降低了動力費用，因而經(jīng)濟性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。過熱爐將蒸汽過熱至800℃而作為熱引入反應(yīng)器。50年來，苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，到50年代和60年代已經(jīng)成熟，70年代以后由于能源危機和化工原料價格上升以及消除公害等因素，進一步促進老工藝以節(jié)約原料、降低能耗、消除三廢和降低成本為目標進行改進，取得了許多顯著成果，使苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)達到新的水平。1867年Berthelot發(fā)現(xiàn)乙苯通過赤熱陶管能生成苯乙烯，這一發(fā)現(xiàn)被視為苯乙烯生產(chǎn)的起源。苯乙烯是1827年由M如結(jié)晶型苯乙烯、橡膠改性抗沖聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯三聚體（ABS）、苯乙烯丙烯腈共聚體（SAN）、苯乙烯順丁烯二酸酐共聚體（SMA）和丁苯橡膠(SBR)。 Simon同樣用水蒸氣蒸餾法由蘇合香中得到該化合物并命名為苯乙烯。1941～1945年道化學(xué)、孟山都化學(xué)、Farben等公司各自開發(fā)了自己的苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。UOP∕Lummus的Classic SM流程中乙苯脫氫工藝裝置主要有蒸汽過熱爐、絕熱型反應(yīng)器、熱回收器、氣體壓縮機和乙苯∕苯乙烯分離塔?？商岣咭冶絾纬剔D(zhuǎn)化率達80%以上。 Lummus的SMART乙苯脫氫工藝流程圖“SMART”與 Classic比較反應(yīng)條件和結(jié)果Classic“SMART”工藝苯乙烯選擇性∕%乙苯轉(zhuǎn)化率∕%85水比蒸汽∕苯乙烯∕t∕t燃燒油∕苯乙烯∕kg∕t（2）Fina∕Badger法Badger工藝采用絕熱脫氫，蒸汽提供脫氫需要的熱量并降低進料中乙苯的分壓和抑制結(jié)焦。Halcon法公司開發(fā)，于1973年在西班牙實現(xiàn)工業(yè)化。環(huán)氧化另一產(chǎn)物甲基芐醇在260℃、常壓下脫水得苯乙烯。其優(yōu)點是克服了法有污染、腐蝕和需要氯資源的特點；缺點是流程長、投資大，對原料質(zhì)量要求較高，操作條件嚴格，聯(lián)產(chǎn)品多，因此不適宜建中小型裝置。催化劑以三氧化二鐵為主，加上氧化鉻、氧化銅、氧化鉀等助催化劑涂于氧化鐵或碳酸鉀等載體上，投料比為水蒸氣：乙苯=2～3：1（質(zhì)量比），反應(yīng)所得的氣體混合物經(jīng)冷凝、油水分離、多塔分離和精制，制得苯乙烯。（2）冷凝過程在冷凝器中，將脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物冷凝，降低其溫度。2）阻聚劑（1）投料配比水蒸氣：乙苯=3：1（質(zhì)量比） 乙苯：氧氣=1：1（質(zhì)量比）（2）溫度、壓強和時間脫氫溫度控制在600℃左右，負壓；多塔分離控制在常溫，常壓。全間歇與半間歇（統(tǒng)稱間歇式操作）的優(yōu)點是設(shè)備簡單，改變生產(chǎn)品種容易；其缺點是原料消耗定額高，能量消耗大，勞動生產(chǎn)率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。采用連續(xù)式操作比較有利。、原料規(guī)格及參考用量（1）產(chǎn)品化學(xué)名稱：苯乙烯 英文名稱：styrol規(guī) 格：含量≥% 分子量 ：沸 點：℃ 熔點：－℃折 光 率：（25℃） 結(jié)構(gòu)式 ： CH=CH2產(chǎn)品用途：本品是不飽和芳烴，廣泛作生產(chǎn)塑料和合成橡膠的原料，如結(jié)晶型聚苯乙烯、橡膠改性抗沖聚苯乙烯、丁苯橡膠和丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三聚體（ABS）等。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。定晝夜生產(chǎn)為1班，每天只生產(chǎn)1批料。依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對研究系統(tǒng)做物料衡算，可用下式表示：∑G進=∑G出+∑G損+∑G積式中 ∑G進—輸入物料量總和； ∑G出—離開物料量總和； ∑G損—總的損失量；∑G積—系統(tǒng)中積累量。 進出冷凝油水分離器的物料衡算表(Kg/批)輸入輸出序號物料名稱質(zhì)量Kg序號物料名稱質(zhì)量Kg1乙苯有機層1乙苯2苯乙烯144602苯乙烯144603甲苯3甲苯4苯4苯5焦油115焦油116水蒸汽無機層6水7催化劑2057催化劑205總計總計（3）粗餾塔的物料衡算將有機相加入粗餾塔中進行分離，同時加入阻聚劑防止苯乙烯聚合。∕甲苯塔的物料衡算表輸入輸出序號物料名稱質(zhì)量Kg序號物料名稱質(zhì)量Kg1苯塔頂苯2甲苯3塔底甲苯總計總計3．物料流程圖根據(jù)以上物料衡算，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乙苯 甲苯 苯 苯∕甲苯甲苯 苯 苯乙烯 焦油 11 （三）熱量衡算 熱量衡算按能量守恒定律“在無軸功條件下，進入系統(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 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （1—1）式中： Q1—所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量，KJ。熱量衡算的基準可與物料衡算相同，即對間歇生產(chǎn)可以以每日或每批處理物料基準。℃)。物料經(jīng)化學(xué)變化過程，除化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)外，往往伴隨著物料狀態(tài)變化熱效應(yīng)，但本工藝流程中物理過程熱效應(yīng)較低，可忽略不計，故過程熱效應(yīng)可由下式表示：Q3=Qr+Qp式中 Qr—化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) ，KJ。MA—A物質(zhì)分子量。設(shè)計條件如下：操作壓力 4 kPa（塔頂表壓）；進料熱狀況 自選；回流比 自選；單板壓降 ≤ kPa ；全塔壓降 。在圖中對角線上，自點e（，）作垂線ef即為進料線（q線），該線與平衡線的交點坐標為 故最小回流比為 取操作回流比為R=2③求精餾塔的氣、液相負荷L=RD==V=(R+1)D=(+1)= kmol/h kmol/h kmol/h④求操作線方程精餾段操作線方程為提餾段操作線方程為⑤圖解法求理論板層數(shù)采用圖解法求理論板層數(shù)。2= kg∕koml（+）247。s mPas （）+（）解出 mPa各項計算如下：（1） 堰長取 ===（2）溢流堰高度取 選用平直堰，堰上液層高度由下式計算即， 近似取E=1，則 取板上清液層高度 =60mm 故 ==（3） 弓形降液管寬度由 查課本圖得 故 === = 依下式驗算液體在降液管中提留時間，即大于5s故降液管設(shè)計合理。（2） 邊緣區(qū)寬度確定?。?） 開孔區(qū)面積計算開孔區(qū)面積Aa按下式計算，即其中 故=（4） 篩孔計算及其排列所處理的物系無腐蝕性，可選用=3mm碳鋼板，取篩孔直徑d=5mm。對篩板塔，漏液點氣速可由下式計算，即 =∕s實際孔速∕s穩(wěn)定系數(shù)為 K=﹥故設(shè)計中無明顯漏液。在圖上定點a()、點e（）和點c（）三點。原料液的汽化熱為 ∕koml查出進料組成時溶液的泡點為136℃，平均溫度為（136+20247。④ 連接cd，即為提餾段操作線。在圖上定點a()、點e（）和點c（）三點。2=65℃.由物性書冊查得78℃∕（kg⑤ 自點a開始在操作線和平衡線之間繪梯級，圖解得理論板層數(shù)12（包括再沸器），自塔頂往下數(shù)第六層為加料板，如圖所示。蒸發(fā)式冷凝器主要是利用冷卻水蒸發(fā)時吸收潛熱而使制冷劑蒸氣凝結(jié)。Q=管殼式換熱器的對數(shù)平均溫度按逆流計算，即 ℃查得，所以℃故查化工原理上冊得，選用TB∕471592,列管尺寸為直徑19mm；管心距為25mm；管程數(shù)為1；管子總根數(shù)1267個；中心排管數(shù)為39個；， m2，所以需要3個這樣的換熱器。而且由于多層板組當量直徑的減小,可使液流在較大流量下保持層流狀態(tài),也有利于油滴的有效分離。但采用聚結(jié)技術(shù)，也有限制，即流速要在一定范圍內(nèi)，且不但需要另外的浮升分離空間，還需定期反洗，增加了投資和操作費用。選用HS201或HS219。電器設(shè)備對電源的要求：1）對于電動機，使用380伏交流電。（2）冷卻水1）溫度：供水溫度為常溫，回水溫度為進水溫度+10℃2）壓力：回水壓力—對于循環(huán)冷卻水要求回水能直接流到冷卻塔頂，不另設(shè)接力泵，(G)?！妫㎏J。：化學(xué)工業(yè)中大氣污染物的特點是：有的是有毒物質(zhì)，有的是對人類有威脅的致癌物質(zhì)，有的是有強腐蝕性的，有的是易燃易爆氣態(tài)物。本工藝生產(chǎn)中因山蒼子油中含有少量重組分物質(zhì)，可用燃燒的方法處理。對于混合段整套工藝，公司定員32名，生產(chǎn)裝置工人為三班倒，維修及行政崗位為長白班，具體定員如下：行政崗位3人，過熱3人，脫氫3人，冷凝3人，氣體壓縮3人，油水分離3人，多塔分離5人，分析實驗2人，三廢處理2人，銷售人員2人，車間維修2人，倉庫管理1人。（3）項目條件用物資資料：包括土地等款項。（3）庫存?zhèn)淦?、備件及低值易耗品占用資金。本工藝取10年。，設(shè)備簡單，改變生產(chǎn)品種容易，工藝投資收益高，經(jīng)濟效益很好。，而且重要設(shè)備采用了耐腐蝕的不銹鋼材料，延長了設(shè)備的使用壽命。由于我自身的知識和認識水平有限，設(shè)計中難免有錯誤與不妥之處，懇請老師批評指正。 mg). The water sorption (uptake at time t, Mt) of the sample is Wt is the weight of the wet specimen at time t and W0 is the weight of the dry specimen.. Time–resolved ATRFTIR measurementsTimeresolved ATRFTIR measurements were performed at 24℃ using a Nicolet Nexus Smart ARK FTIR spec