【正文】 (5— 3) 式中： im — 反應(yīng)物體系中組分 i的質(zhì)量， Kg。原料水蒸氣含 5%的雜質(zhì)氣體。開工因子一般取為 ～ 。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(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。不凝氣（主要是氫氣）壓縮后，經(jīng)回收烴類后再用作蒸汽過熱器的燃料，而冷凝液體分為冷凝水和脫水有機(jī)混合物（ DM）。 生產(chǎn)方法 采用低活性、高選擇性催化劑，參照魯姆斯 (Lummus)公司生產(chǎn)苯乙烯的技術(shù)，以乙苯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯。 10 蒸汽 由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā) (低沸點(diǎn) )組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā) (高沸點(diǎn) )組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移 ，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。 目前國內(nèi)所采用的苯乙烯生產(chǎn)工藝多為乙苯催化脫氫工藝，單套裝置的年產(chǎn)量較小，未來關(guān)于苯乙烯生產(chǎn)裝置的設(shè)計方向主要集中在提高單套裝置的年生產(chǎn)能力。據(jù)調(diào)查， 20xx 年之前，國內(nèi)新建或者擬建的苯乙烯項(xiàng)目大約有 10 個，有約 250 萬噸的產(chǎn)能于 20xx 年建成。其中中石化產(chǎn)量占 %，中石油占 40%，其余 %[7]為地方投資。其中印度石油公司計劃在今年 10 月投產(chǎn)一套 60 萬噸 /年苯乙烯裝置；泰國 PTT 芳烴煉 油公司計劃在 20xx 年投產(chǎn)一套 30 萬噸 /年裝置；泰國 IRPC 正在對苯乙烯裝置進(jìn)行擴(kuò)能，預(yù)計 6 萬噸 /年新增產(chǎn)能將在 20xx 年投產(chǎn)；韓國湖南石化與卡塔爾國際工業(yè)控股公司在卡塔爾新建的一套 60 萬噸 /年苯乙烯裝置將在今年投產(chǎn)；墨西哥國家石油公司正在對苯乙烯進(jìn)行擴(kuò)能 10 萬噸 /年，也將在期間投產(chǎn) 。預(yù)計 20xx 年亞洲苯乙烯需求仍可以 6%— 7%的增幅增長，其中中國對苯乙烯需求旺盛是預(yù)測需求穩(wěn)定增長的主要原因，中國建筑行業(yè)對 PS和發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)的需求量很大，制造業(yè)的加工出口對 PS亦有極大需求。此外，還可用于制藥、染料、農(nóng)藥以及選礦等行業(yè)，用途十分廣泛。之后的氧化脫氫采用以氧化鋁為載體的錫 /銻催化劑，在氣相中進(jìn)行。 熱解汽油抽提蒸餾回收法 從石腦油、瓦斯油蒸汽裂解得 到的熱解汽油中直接通過抽提蒸餾也可以制得苯乙烯。反應(yīng)產(chǎn)物中苯乙烯與環(huán)氧丙烷的質(zhì)量之比為 ： 1。“ Smart”工藝流程與 Lummus/UOP 苯乙烯工 藝流程基本相同，但反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有較大的差別， 3 主要是在傳統(tǒng)脫氫反應(yīng)器中增加了氫氧化反應(yīng)過程。蘭州石化分公司研究院還從催化劑配方和制備工藝入手，開發(fā)出 了以鐵 鉀 鈰 鉬 鎂為主要體系的低鉀型乙苯脫氫催化劑。目前，其生產(chǎn)總量的三分之二用于生產(chǎn)聚苯乙烯，三分之一用于生產(chǎn)各種塑料和橡膠。 暴露于空氣中逐漸發(fā)生聚合及氧化。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 年產(chǎn) 30萬噸苯乙烯車間粗苯乙烯 精餾工段的工藝設(shè)計 The Process Design of Distillation section of Thick Styrene for Annual Output 300000 Tons of Styrene Workshop 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字 數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 苯乙烯別名乙烯基苯， 分子式： C6H5C2H3，分子量 ，常溫下苯乙烯是有辛辣味無色油狀液體，易燃 .密度 ，熔點(diǎn) ，沸點(diǎn) ， 不溶于水，溶于乙醇、乙醚中， 25℃時其溶解度為 %。 由苯乙烯共聚的塑料可加工成為各種日常生活用品和工程塑料，用途極為廣泛。目前開發(fā)成功的催化劑主要有蘭州石油化工公司研究院的 31 33 34 355 系列催化劑；廈門大學(xué)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的 XH、 DC 系列以及中國石化集團(tuán)公司上海石油化工研究院的 GS 系列催化劑等。該工藝是在原乙苯脫氫工藝的基礎(chǔ)上，向脫氫產(chǎn)物中加入適量氧或空氣，使氫氣在選擇性氧化催化劑作用下氧化為水，從而降低了反應(yīng)物中的氫分壓，打破了傳統(tǒng)脫氫反應(yīng)中的熱平衡，使反應(yīng)向生成物方向移動。環(huán)氧化反應(yīng)液經(jīng)過蒸餾得到環(huán)氧丙烷，甲基芐醇在 260℃、常壓條件下脫水生成苯乙烯。但從聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷的共氧化角度而言，因可避免氯醇法給環(huán)境帶來的污染，因此仍具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?Dow 化學(xué)工藝以負(fù)載在γ 沸石上的銅為催化劑，反應(yīng)于 和 100℃下，在裝有催化劑的固定床上進(jìn)行，丁二烯轉(zhuǎn)化率為 90%， 4乙烯基環(huán)己烯（ 4VCH）的選擇性接近 100%。 5 第 2 章 世界苯乙烯的生產(chǎn)和發(fā)展前景 世界供需分析及預(yù)測 苯乙烯 (SM)是一種重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯樹脂 (PS)、丙烯腈 — 丁二烯 — 苯乙烯三元共聚物 (ABS)、苯乙烯 — 丙烯腈共聚物 (SAN)樹脂、離子交換樹脂、不飽和聚酯以及苯乙烯系列橡膠 (SBR、 SBS)等。 20xx年由于世界經(jīng)濟(jì)不景氣的影響，增長率為 %，隨著世界經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇， 20xx 年苯乙烯需求增幅為 %， 20xx 年需求增幅為 %，而亞洲地區(qū)的需求增幅則更為強(qiáng)勁，其 20xx年需求增幅高達(dá) %。 未來三年（ 20xx20xx 年）除中國以外的海外市場將新增 166 萬噸 /年苯乙烯產(chǎn)能，主要分布在亞洲、中東和美洲地區(qū)。截至 20xx 年，國內(nèi)苯乙烯企業(yè)有 14 家，生產(chǎn)能力約 1Mt／ a，產(chǎn)量 。苯乙烯長期處于短缺狀態(tài)，一直依賴進(jìn)口產(chǎn)品來滿足國內(nèi)市場需求。苯乙烯在我國目前仍處于 產(chǎn)不足需 的狀態(tài) ， 我國 每年仍需 從國外 大量進(jìn)口，因此，苯乙烯工業(yè)在我國發(fā)展前景仍十分樂 觀。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。是基于液體混合物中各組分揮發(fā)度的差異。熱反應(yīng)產(chǎn)物在一個熱交換器內(nèi)冷卻以回收熱量并冷凝。全間歇與半間歇（統(tǒng)稱間歇式操作）的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，改變生產(chǎn)品種容易；其缺點(diǎn)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。因?yàn)檫€要考慮到設(shè)備的檢修以及開停車等情況。乙苯的脫氫反應(yīng) (見反應(yīng)歷程 ) 其中原料規(guī)格：乙苯（ %） 水蒸氣（ 95%） 原料乙苯含甲苯 %、含苯 %，含焦油 %[13]。（計算傳熱面積的熱負(fù)荷必須以每小時作為基準(zhǔn)，而該時間必須是穩(wěn)定傳熱時間）熱量衡算溫度基準(zhǔn)，一般規(guī)定 25℃。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 19 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： 3 rpQ Q Q?? (5— 5) 式中 rQ — 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)， KJ； pQ — 物理過程熱效應(yīng)， KJ； (可忽略不計 ) rQ 可通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱 0rq 計算： 0(1 0 0 0 / )r A A rQ G M q? (5— 6) 式中 0rq — 標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱， KJ/mol； AG — 參與化學(xué)反應(yīng)的 A 物質(zhì)質(zhì)量， Kg； AM — A物質(zhì)分子量。 降液管底隙高度 h0 10h0 l360 0h ?WL? 取 10 ? ? ∕ s 則0 0 . 0 4 2 3 6 0 0h 0 . 0 8 0 3 m3 6 0 0 2 . 0 9 0 . 2 5????? 0h h 0. 06 1 0. 08 03 0. 01 93 mW ? ? ? ?＜ 故降液管底隙高度設(shè)計不合理。并且分別對精餾段、提餾段進(jìn)行校核。 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 0221 .1 5 5 1 .1 5 5 9 .9 0n 5 0 8 2 0t 0 .0 1 5A ?? ? ? 個 篩孔按正三角形排列，開孔率為 % 220 ?????????? ）（? 氣體通過閥門的氣速為 s001 0 .6 4 1 0 .6 4 m0 .1 0 1 9 .9 0VA? ? ? ??∕ s 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 ① 干板阻力 ch 計算 干板阻力 ch 由下式計算，即 ????????????????? L??? v200c c0 5 由 00 ??? ，查圖得，? 故 2c 1 0 . 6 4 4 . 4 6h 0 . 0 5 1 0 . 0 5 3 5 m0 . 7 7 2 8 0 7 . 5? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 液 柱 ② 氣體通過液層的阻 力 h1計算 氣體通過液層的阻力 h1由下式計算，即 1hhL?? a f 1 0 . 6 5 0 . 9 8 0 /1 1 . 3 4 0 . 4 7 6 3ST V msAA? ? ? ??? 1 / 2 1 / 20 0 . 8 5 3 4 . 4 6 1 . 8 0 1 k g / ( )F m s? ? ? 查圖得， ?? 31 故 1 o wh h h h 0 . 5 6 0 . 0 9 0 . 0 3 9 0 . 0 7 2 2LW m??? ? ? ? ? ?（ ） （ ） 液 柱 ③ 液體表面張力的阻力 ?h 由下式計算，即 304 4 2 0 . 0 8 1 0h 0 . 0 0 2 0g d 8 0 7 . 5 9 . 8 1 0 . 0 0 5LL m??? ???? ? ??? 液 柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 可下式計算ph ，即 p c 1h h h h?? ? ? ?ph ++= 液柱 氣體通過每層塔板的壓降為 ??? ghpp LP ? = 液面落差 對于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯乙烯的摩爾質(zhì)量 A M ? kg/kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量 B M ? kg/kmol x ? Dx ? ? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ?FM +() = ?DM +() =?WM +() = 物料衡算 原料處理量 F=總物料衡算 =D+W 苯物料衡算 = D+ W 聯(lián)立解得 D=W= 塔板數(shù)的 確定 理論板層數(shù) TN 的求取 表 苯乙烯和焦油的飽和蒸氣壓 溫度∕℃ 115 120 125 130 苯乙烯 0AP ∕ 22 kPa 焦油 0BP ∕ kPa 利用00BAPP?? 計算相對揮發(fā) 度，利用公式 xy 1x??? ? ?！?。 表 乙苯塔的物料衡算表 序號 物料名稱 質(zhì)量 Kg 序號 物料名稱 質(zhì)量 Kg 1 乙苯 塔頂 甲苯 2 甲苯 苯 3 苯 4 塔底 乙苯 總計 總計 苯乙烯精餾塔的物料衡算 將粗餾塔塔底的物料加到苯乙烯的精餾塔中進(jìn)行分離，進(jìn)一步濃縮苯乙烯的濃度。 可知每批料的生產(chǎn)能力為（ 300000 103/300） Kg/天 =1000 103Kg/天 =，以此作為物料衡算的標(biāo)準(zhǔn)。采用連續(xù)式操作比較有利。 生產(chǎn)控制參數(shù)及具體操作 水蒸氣 :乙苯 =3:1（質(zhì)量比） 轉(zhuǎn)化率：脫氫過程為 90% 、壓強(qiáng)和時間 脫氫溫度控制在 600℃左右，負(fù)壓； 多塔分離控制在常溫，常壓。 乙苯 (EB)脫氫是在蒸汽存在下，利用蒸汽來使并維持催化劑處于適當(dāng)?shù)难趸癄顟B(tài)。 精餾原理 (Principle of Rectify)[12]蒸餾的基本原理是將液體混合物部分氣化 ,利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對揮發(fā)度， α ）的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。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） [10]，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 . 生產(chǎn)過程 油水分離的有機(jī)相進(jìn)入粗餾塔，并加入阻聚劑防止苯 乙烯聚合，還要進(jìn)入乙苯塔、苯乙