【正文】 ，世界上工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯的方法除傳統(tǒng)乙苯脫氫的方法外，出現(xiàn)了乙苯和丙烯共氧化聯(lián)產(chǎn)苯乙烯和環(huán)氧丙烷工藝、乙苯氣相脫氫工藝等新的工業(yè)生產(chǎn)路線，同時(shí)積極探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路線。 苯乙烯是一種重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯和共聚樹脂、離子交換樹脂不飽和聚酯以及苯乙烯系熱塑性彈性體SBS等和其他樹脂的生產(chǎn)，此外還可用于紡織，制藥和涂料，農(nóng)藥及選礦等工業(yè)。 苯乙烯具有乙烯基烯烴的性質(zhì)，反應(yīng)性能極強(qiáng)，如氧化、還原、氯化等反應(yīng)均可進(jìn)行，并能與鹵化氫發(fā)生加成反應(yīng)。C，沸點(diǎn)為1450C，凝固點(diǎn) －，相對(duì)密度（水的為1）。 energy balance。為滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到所需要的工藝條件，本設(shè)計(jì)本著理論聯(lián)系實(shí)際的精神，用現(xiàn)行的乙苯脫氫制取苯乙烯的方法為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，主要對(duì)乙苯脫氫工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化。乙苯脫氫制苯乙烯脫氫工段工藝設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是以年產(chǎn)5萬噸苯乙烯為生產(chǎn)目標(biāo)，采用乙苯脫氫制得苯乙烯的工藝方法，本文針對(duì)設(shè)計(jì)要求對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，對(duì)整個(gè)工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型。對(duì)油水分離器，物料泵，熱交換器理論上進(jìn)行了尺寸計(jì)算及選擇。 material balance。具有高折射性和特殊芳香氣味。苯乙烯蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，其爆炸范圍為1．1％～6．01％。也易與其他含雙鍵的不飽和化合物共聚[1,2]。此外，苯乙烯還廣泛被用于制藥、涂料、紡織等工業(yè)[1,2]。 工業(yè)上,乙苯脫氫反應(yīng)除采用低壓或負(fù)壓外,還采用惰性氣體作稀釋劑來降低烴的分壓,以提高平衡轉(zhuǎn)化率。主反應(yīng)： C6H5CH2CH3 → C6H5CHCH2 ＋ H2 這是一個(gè)強(qiáng)吸熱可逆增分子反應(yīng)。2000年，世界上共生產(chǎn)苯乙烯2930萬噸/年，其中美國600萬噸/年，中國55萬噸/年。我國苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)50年代中期，自蘭州石油化工公司合成橡膠廠采用傳統(tǒng)的三氯化鋁液相烷基化工藝，建成一套5000噸／年苯乙烯生產(chǎn)裝置以來，我國苯 乙烯的生產(chǎn)得到了飛速發(fā)展。1995年我國苯乙烯的產(chǎn)量只有2558萬噸，％。第二章 工藝流程設(shè)計(jì)乙苯脫氫工藝主要分為烴化工段，乙苯精餾工段，乙苯脫氫工段和苯乙烯精餾工段，以下分別進(jìn)行簡述。沒反應(yīng)的乙烯氣體和苯蒸汽等從烴化反應(yīng)器頂部出來經(jīng)冷卻器用循環(huán)水使大部分蒸汽冷凝后進(jìn)入尾氣吸收塔，用二乙苯吸收未凝蒸汽和HCl氣后，未凝氣放空，二乙苯吸收液反烴化，烴化液自上部直接流至中間倉庫烴化液罐中。3．精乙苯塔由循環(huán)苯塔釜液泵送出的釜液，進(jìn)入精乙苯塔加料層，塔頂氣相餾分乙苯經(jīng)冷凝回流采出至精乙苯塔，塔釜液送至二乙苯塔。 2．精苯乙烯塔精苯乙烯塔加料為粗苯乙烯塔經(jīng)過冷卻后的釜液，由再沸器加熱進(jìn)行精餾。本設(shè)計(jì)用現(xiàn)行的乙苯脫氫制取苯乙烯的方法為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，主要對(duì)乙苯脫氫工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化。因?yàn)?，蒸汽降低了反?yīng)組分的分壓，達(dá)到類似于降低反應(yīng)壓力的效果。由于高溫過熱水蒸汽的比容很大，過多加入水蒸汽必增大反應(yīng)物流的體積流量，從而增加系統(tǒng)壓力降，不利于降低反應(yīng)區(qū)域壓力。 乙苯轉(zhuǎn)化率隨水蒸氣用量加大而提高。當(dāng)溫度升高后，不但生成苯乙烯的正反應(yīng)增加，而且消耗苯乙烯的逆反應(yīng)以更高的速度增加。然而，低溫時(shí)不僅反應(yīng)速度很慢，而且平衡產(chǎn)率也很低。在相同的乙苯液體空速和水比下，隨著反應(yīng)壓力降低，可相應(yīng)降低反應(yīng)溫度，而苯乙烯的單程收率維持不變，苯乙烯選擇性提高。降低系統(tǒng)壓力，則在一定程度上可抑制苯乙烯聚合。所以生產(chǎn)中就采用降低壓力操作。脫氫反應(yīng)是乙苯在催化劑床層中，于600 ℃左右高溫下發(fā)生的催化脫氫反應(yīng)。 原料乙苯的質(zhì)量，應(yīng)符合SH/t 1140中的一級(jí)品的指標(biāo)，此時(shí)，即能滿足催化劑對(duì)原料乙苯中氯離子含量的要求。在乙苯中所含的異丙苯對(duì)脫氫反應(yīng)也產(chǎn)生一定的影響。（LHSV）在不考慮返混的前提下，可把乙苯液體空速理解為催化劑床層中反應(yīng)物在1 小時(shí)內(nèi)被置換的次數(shù)。對(duì)于乙苯脫氫反應(yīng)，在相同的反應(yīng)壓力和水比條件下，隨著乙苯投料量的增大，即乙苯液體空速增大，欲維持苯乙烯單程收率不變，就得相應(yīng)提高反應(yīng)溫度。 圖21工藝流程簡圖工藝流程簡圖如圖21所示，由苯及乙烯發(fā)生烷基化反應(yīng)得到粗乙苯，進(jìn)入乙苯分離塔將重組分二乙苯，三乙苯及焦油從塔釜回收循環(huán)，塔頂?shù)玫奖脚c乙苯的混合物，進(jìn)入乙苯精餾塔，塔頂?shù)玫降谋竭M(jìn)行回收，在烷基化反應(yīng)塔中再次進(jìn)行反應(yīng)。甲苯/乙苯塔塔頂?shù)玫郊妆?，進(jìn)入苯/甲苯進(jìn)行分離，塔頂?shù)玫奖?，塔底得到甲苯[1618]。因?yàn)檫€要考慮到設(shè)備的檢修以及開停車等情況。熱負(fù)荷Q為：式中 KJ/(Kg目前兩種反應(yīng)器在國內(nèi)外大型生產(chǎn)中均有使用。區(qū)間陣 列而成。 fm——修正的摩擦系數(shù)；ρ——流體密度，kg/m3；u0——空塔線速，m/s； dp——催化劑顆粒直徑，m；εb——床層空隙率；H——床層高度，m；μ——流體的絕對(duì)黏度， pa s ；a、b——系數(shù)，采用 Ergun 提出的數(shù)值，a＝，b＝150。（3） 氣壓試驗(yàn) 0Cr18Ni10Ti 的屈服極限為[δ] t =58Mpa, [δ] =205Mpa ，氣壓試驗(yàn)：pT= p+ = + =pT = p= = 兩者之間取較大值，所以pT =氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核滿足公式：σT= pT(δd +Di)/2δdψ 則σT=(+2606)/258=205=164MPa所以氣壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。（5）孔數(shù)和孔徑的確定Di=2720mm ，取孔徑 d=10mm，則孔數(shù)為：N=a/(d/ Di)2=(10 /3720)2=2768在分布板中心部分按等邊三角形排列，這樣，每一圈是正六邊形，最外2～ 3 圈為同心圓排列，同心圓與正六邊形之間的大空隙處，適當(dāng)補(bǔ)加一些孔。 折流板材料為16MnR。裙座上開設(shè)人孔方便檢查,選擇公稱直徑為450mm的人孔（根據(jù) HG2151595）。按照Stokes 定律,油滴的脫除效率只與油滴粒徑、油與水物性、處理量和浮升面積有關(guān),而與浮升高度無關(guān),這就是所謂的“淺池原理”。所以，一般多層板除油裝置板距均較大，且不能十分保證水流分布均勻，其處理效率的提高及設(shè)備的緊湊化，就受到限制。4．4 液料泵選型因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)所輸送液體為輕質(zhì)油，所以選擇油泵。作為一個(gè)面向現(xiàn)代化的苯乙烯工廠，在設(shè)計(jì)中廠區(qū)的交通，衛(wèi)生，環(huán)境要求都比較高，各車間的布局要合理，便于生產(chǎn)的順利進(jìn)行，將生產(chǎn)區(qū)和辦公大樓分開建設(shè)，一個(gè)完善而先進(jìn)的污水處理站也是必需的。這些資料包括：生產(chǎn)工藝流程圖，物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)，設(shè)備資料，公用系統(tǒng)耗用量，土建資料和勞動(dòng)安全，防火，防爆資料，車間組織及定員資料，廠區(qū)總平面布置，有關(guān)布置方面的一些規(guī)范資料。泵體一般安裝于第1層，因反應(yīng)器大貫穿于第2層；預(yù)熱器都安裝于第2層，便于對(duì)反應(yīng)的操作。進(jìn)入乙苯/苯乙烯分離塔，將粗苯乙烯從塔頂進(jìn)入苯乙烯蒸餾塔，通過苯乙烯蒸餾塔，得到符合產(chǎn)品要求的精制苯乙烯，塔底有焦油等雜質(zhì)排出。 廠區(qū)布置的基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)的各種自然條件和外部條件來確定生產(chǎn)過程中各臺(tái)機(jī)器設(shè)備的空間位置，以獲得最合理的物料和人員的流動(dòng)路線。(1)通道 在布置道路系統(tǒng)時(shí)，必須考慮當(dāng)前和將來的交通運(yùn)輸要求。由道路經(jīng)如工廠的設(shè)備不應(yīng)受路緣，排水溝和地面上管道等的阻礙。(2)生產(chǎn)線 廠區(qū)布置應(yīng)根據(jù)物料流程圖決定不同工藝部分彼此間的相對(duì)位置，要求保證徑直和短捷的生產(chǎn)作業(yè)線，盡量避免交叉迂回，使各種物料的輸送距離最小?？梢詫⒔ㄖ锱懦蓢?、L或噸噸字形。要把原料的卸料區(qū)和成品的裝載區(qū)分開，裝料和卸料區(qū)應(yīng)當(dāng)位于現(xiàn)場的邊界上，靠近入口的地方。交通繁忙的十字路口可以筑橋解決。 確定鍋爐房的位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮不利的風(fēng)向和主導(dǎo)風(fēng)向?qū)焿m或燃料堆的灰塵所引起的不良后果，要避開工藝區(qū)。(5)中心建筑物 中心建筑物包括行政辦公樓、餐廳、醫(yī)療中心、機(jī)修、倉庫及化驗(yàn)室等。 工廠化驗(yàn)室應(yīng)布置在他們所服務(wù)的裝置的中心，但應(yīng)位于安全區(qū)。(7)排出物 液體排出物有雨水，也有來自車間或裝置的排出物。下水道應(yīng)有一定坡度，以使排水自凈，切與下水井連接。如果必須在現(xiàn)場設(shè)置中間堆場，該設(shè)置點(diǎn)不能對(duì)其他車間或工廠引起公害。廠區(qū)布置應(yīng)當(dāng)充分考慮安全，嚴(yán)格遵守防火和衛(wèi)生等安全規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，其中重點(diǎn)是反之火災(zāi)和爆炸的發(fā)生。(9)發(fā)展由于工藝流程的更新、加工程度的深化和產(chǎn)品品種的變化等原因，廠區(qū)的布局要求有較大的彈性，對(duì)工廠的發(fā)展變化有較大的適應(yīng)能力。生產(chǎn)廠房包括各種需要在室內(nèi)操作的廠房，如泵房，壓縮機(jī)房合成纖維裝置的酯化、聚合廠房、抽絲與后加工廠房等。包括辦化、值班室、更衣室、浴室和廁所等。 建筑物的構(gòu)筑物之間的距離應(yīng)當(dāng)?shù)扔诮ㄖ叨鹊囊话??；げ坑?984年發(fā)出了《關(guān)于化工廠設(shè)計(jì)采用聯(lián)合、露天布置的原則規(guī)定》的通知，因而大多數(shù)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)的工廠趨向于露天布置、而集中的控制設(shè)施則置于建筑物內(nèi)。 c工藝過程的性質(zhì)。在確定樓層間距時(shí)，還要考慮攪拌器軸和其他容器內(nèi)件的拆卸。如果在管廊下布置機(jī)器和泵，則管廊的管道在泵的上方，管道上方第一層框架布置高位容器，第二層布置冷卻器和換熱器，最上一層布置空冷器或冷凝冷卻器?？蚣芸缍入S架空設(shè)備要求不同而異。 ③平臺(tái) 當(dāng)工廠設(shè)備為適應(yīng)工藝布置而需要支承在高位時(shí)，必須為操作和檢修設(shè)置平臺(tái)。防護(hù)欄桿為固定式的防護(hù)設(shè)施，對(duì)影響檢修的欄桿應(yīng)設(shè)置為可拆卸的。每段斜梯的高度不宜大于5m，超過5m可設(shè)梯間平臺(tái)，分段設(shè)梯子。超過2m的直梯應(yīng)設(shè)置安全護(hù)籠。相鄰的框架平臺(tái)宜根據(jù)安全疏散的需要用走橋連通。可燃?xì)怏w，可燃液體的在線分析一次儀表間與工藝設(shè)備的防火間距不予限制。控制室的建筑室需要還應(yīng)包括輔助用室。 由一個(gè)工藝操作人員來執(zhí)行的一些儀表，應(yīng)集中在一起。儀表盤的布置如圖。對(duì)于用電量較大的裝置往往將變電、配電室設(shè)立獨(dú)立的建筑物內(nèi)。這樣比較經(jīng)濟(jì)合理?；瘜W(xué)工業(yè)中大氣污染物的特點(diǎn)是：有的是有毒物質(zhì)，有的是對(duì)人類有威脅的致癌物質(zhì)，有的是有強(qiáng)腐蝕性的，有的是易燃易爆氣態(tài)物。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。 副產(chǎn)品處理一覽表 副產(chǎn)品處理一覽表Table byproduct List名稱 處理方法苯、甲苯 作為有機(jī)溶劑出廠焦油 作為涂料原料出廠 廢物處理一覽表 廢物處理一覽表Table Waste Disposal List名稱 狀態(tài) 毒性 處理方法觸媒殘?jiān)? 固體 有 挖坑掩埋脫氫尾氣 氣體 微 作補(bǔ)充燃料油水分離器污水 液體 微 符合國家標(biāo)準(zhǔn)排入下水道根據(jù)生產(chǎn)所用原料，中間產(chǎn)品和成品性質(zhì)，對(duì)生產(chǎn)的各部分防爆、防火標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為甲級(jí)防火，Q2級(jí)防爆。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB1455493惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值是對(duì)無組織排放源的限制，1994年6月1日起立項(xiàng)的新、擴(kuò)、改建設(shè)項(xiàng)目及其建成后投產(chǎn)的企業(yè)執(zhí)行二級(jí)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值?；どa(chǎn)中，須嚴(yán)格按照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB5016092(1999年版)和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ1687(2001年版)及《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》SH30972000之規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。毛元燕。Chemical Engineering Research and Design，2005，83(A4)：379400．[31] Taylor．R．；Krishna．1L Modelling reactive distillation[J]．Chemical Engineering Science2000 35