【正文】 .............................9 生產(chǎn)過(guò)程 .....................................................9 精餾原理及目的 ..............................................9 生產(chǎn)方法 ...................................................10 生產(chǎn)控制參數(shù)及具體操作 .....................................11 第 4 章 工藝計(jì)算 ...............................................12 生產(chǎn)能力的計(jì)算 .............................................12 質(zhì)量守恒定律 ...............................................12 苯乙烯精餾塔的物料衡算 ......................................13 投料量計(jì)算 .............................................13 脫氫過(guò)程的計(jì)算 .........................................13 進(jìn)出脫氫反應(yīng)器的物料衡算 ................................14 冷凝油水分離階段的物料衡算 ..............................14 粗餾塔的物料衡算 .......................................14 乙苯塔的物料衡算表 ......................................15 苯乙烯精餾塔的物料衡算 .................................15 苯∕甲苯的物料衡算 .....................................15 第 5 章 熱量衡算 ................................................17 能量守恒定律 ................................................17 熱量計(jì)算 ....................................................17 過(guò)程效應(yīng)熱 3Q 的計(jì)算 .........................................18 熱量衡算表 ..................................................19 第 6 章 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 ....................................21 苯乙烯精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................21 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 .......................21 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ...................21 物料衡算 ...............................................21 塔板數(shù)的確定 ................................................21 理論板層數(shù) TN 的求取 ....................................21 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 ..................................23 精餾塔的工藝尺寸及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ........................24 操作壓力計(jì)算 ............................................24 操作溫度計(jì)算 ............................................24 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ........................................24 塔頂液相平均密度的計(jì)算 ..................................25 液體平均表面張力計(jì)算 ....................................25 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 ...................................26 塔徑的計(jì)算 ..............................................26 精餾塔有效高度的計(jì)算 ...................................27 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 ......................................27 溢流裝置計(jì)算 ...........................................27 塔板布置 ................................................29 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ..........................................30 塔板壓降 ...............................................30 液面落差 ...............................................31 液沫夾帶 ...............................................31 漏液 ...................................................31 液泛 ...................................................32 第 7 章 精餾塔工藝參數(shù)匯總 ....................................33 結(jié) 論 ...........................................................35 致 謝 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。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)）。 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(guó) Dow 化學(xué)公司首次開(kāi)發(fā)成功。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(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期的方向發(fā)展。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(wú)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)。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。提純后苯乙烯產(chǎn)品純度為 %，含 4 苯基乙炔小于 50PPm。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。 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(guò)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。 20xx 年裝置開(kāi)工率平均將達(dá)到 1999 年以來(lái)最高的 90%以上。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(shí)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。目前，我國(guó)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。 20xx 年國(guó)內(nèi)苯乙烯的總生產(chǎn)能力達(dá)到約 ，以 88%的開(kāi)工率 計(jì)算，產(chǎn)量將達(dá)到 ， 20xx 年生產(chǎn)能力達(dá) 8 到約 [8]。 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(shí)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]。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?dú)堃喝〕觥? 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(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來(lái)，目前大約有 55 套裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。 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(guò)熱器的燃料，蒸汽過(guò)熱器所需大部分燃料來(lái)自脫氫廢氣和苯乙烯焦油。由于苯乙烯用量很大，需連續(xù)化大生產(chǎn)。定每天生產(chǎn)為 1批料，每小時(shí)生產(chǎn)一批。加入阻聚劑的量為：（ +43390+++） %= 表 粗餾塔的物料衡算表 (Kg/批 ) 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 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(jì) 總計(jì) 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(jìn)行分離。℃) 或 KJ/(Kmol 再根據(jù)物料衡算可知， ?苯乙烯 ， ?焦油 ；可見(jiàn)苯乙烯中焦油的含量非常少。 ② 邊緣區(qū)寬度確定 取 1s s c0 .0 7 m 0 .0 7 mW W W? ? ?，[18] ③ 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)面積 Aa按下式計(jì)算，即 22 2 1a r2 r sin18 0 rA ???? ?? ? ?（ ） 其中ds 1 . 9 0 . 3 1 9 2 0 . 0 7 1 . 5 8 m2D WW? ? ? ? ? ? ? ?（ ） （ ） r 1 .9 0 .0 7 1 .8 3 m2CD W? ? ? ? ? 故 ）（ rs in1 8 0rr2 1222a ???? ????A= 2m ④ 篩孔計(jì)算及其排列 30 所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用 ? =3mm 碳鋼板，取篩孔直徑 d=5mm。年產(chǎn) 30萬(wàn)噸苯乙烯車間粗苯乙烯車間精餾工段的工藝設(shè)計(jì)如下表 所示 ： 表 篩板塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) (精餾段 /提餾段） 1 平均溫度 tm ℃ 2 平均壓力 Pm kPa 3 氣相流量 Vs m3 /h 4 液相流量 Ls m3 /h 5 實(shí)際塔板數(shù) Nt 45 6 有效高度 Z m 7 塔徑 D m 8 板間距 HT m 9 溢流形式（降液管） 雙溢流弓形 10 堰長(zhǎng) l。 應(yīng)選用凹形受液盤，深度為 h m? 塔板布置 ① 塔板 的分塊 因 D≥ ，故塔板采用分塊式。 0 0 0( ) ( )r c R c Pq q q? ? ?? (5— 7) 反應(yīng)體系中各物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)焓為： 乙苯（ ） 苯（ KJ/mol） 甲苯（ ） 0rq =（ +） KJ/mol=rQ = 3Q =(1000 43390 )= 熱負(fù)荷 2Q 的計(jì)算 2 = + + + )Q Q Q Q Q Q4 5 6 1 3（ ） ( =(++)（ +） = 查手冊(cè)得冷卻水得 pC 為 (Kg 從（ 1— 1）式中可得： 2 4 5 6 1 3Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? (5— 2) 式中各項(xiàng)可用以下計(jì)算方法 熱量計(jì)算 1Q 和 4Q 的計(jì)算 1Q 和 4Q 均可以用下式計(jì)算： 12()iiQ mcT T??