【正文】 SMART乙苯脫氫工藝流程圖。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，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。高溫、高壓蒸汽稀釋和低反應(yīng)系統(tǒng)壓力能提供良好的反應(yīng)平衡曲線，對乙苯(EB)轉(zhuǎn)化為苯乙烯(SM)有利，在有兩個絕熱反應(yīng)器的工業(yè)生產(chǎn)裝置中，乙苯(EB)的總轉(zhuǎn)化率可達到70%～85%。環(huán)氧化另一產(chǎn)物甲基芐醇在260℃、常壓下脫水得苯乙烯。 圖22 Lummus的SMART乙苯脫氫工藝流程圖 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。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。因此，苯乙烯單體在貯存和運輸中都必須加入阻聚劑，并注意用惰性氣體密封，不使其與空氣接觸。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶劑中。苯乙烯（SM）是含有飽和側(cè)鏈的一種簡單芳烴，是基本有機化工的重要產(chǎn)品之一。乙苯脫氫反應(yīng)在絕熱固定床反應(yīng)器中進行，反應(yīng)物送至精餾工序。本文針對設(shè)計要求對整個工藝流程進行物料衡算，熱量衡算，然后根據(jù)物料平衡分別對循環(huán)苯塔、乙苯塔的進料量，塔頂、塔底出料量進行物料衡算。第18周：整理說明書，并提交。第1617周（業(yè)余時間）在設(shè)計基礎(chǔ)上進行車間工藝平面設(shè)計流程圖和繪制平面布置圖，帶控制點的流程圖等。 教研室主任簽名： 2013年5月9日年產(chǎn)54萬噸苯乙烯車間乙苯精餾工段的工藝設(shè)計摘要 本設(shè)計是以年產(chǎn)54萬噸苯乙烯為生產(chǎn)目標，采用乙苯脫氫制得苯乙烯的工藝方法，對整個工段進行工藝設(shè)計和設(shè)備選型。本設(shè)計主要由脫氫反應(yīng)和精餾兩個工序系統(tǒng)所組成。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)。苯乙烯難溶于水，25℃%。在高于100℃時即進行聚合，甚至在室溫下也可產(chǎn)生緩慢的聚合。2 生產(chǎn)流程的選擇∕魯姆斯（ABB Lummus/UOP）法以乙苯為原料，采用脫氫反應(yīng)器，由開始的單級軸向反應(yīng)器，中間經(jīng)歷開發(fā)了雙級軸向反應(yīng)器到雙徑向反應(yīng)器再到雙級徑向反應(yīng)器的各種組合優(yōu)化的多種反應(yīng)器；反應(yīng)器的操作壓力有開始的正壓發(fā)展到今天的負壓；:：1；蒸汽消耗由開始的10kg∕kgSM發(fā)展到今天的4kg∕kgSM。目前采用“SMART”工藝SM裝置有3套在運行。環(huán)氧化反應(yīng)液經(jīng)蒸餾得環(huán)氧丙烷。蒸汽既加熱反應(yīng)進料、減少吸熱反應(yīng)的溫度降，同時蒸汽也降低產(chǎn)品的分壓使反應(yīng)平衡向著苯乙烯(SM)方向進行，且又可以連續(xù)去除積炭以維持催化劑的一定活性。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。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。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。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。開工因子=生產(chǎn)裝置開工時間/年自然時間。表41乙苯和苯乙烯的飽和蒸氣壓溫度∕℃137138139140乙苯∕kPa苯乙烯∕kPa利用計算相對揮發(fā)度，用平均相對揮發(fā)度表示氣液平衡關(guān)系?！妫?，故原料液的平均比熱容為 kJ∕（kg連接ab，即得精餾段操作線，先按下法計算q值。分離要求：餾出液乙苯XD=99%，XW=1%（wt%）阻聚劑隨物料進入蒸出塔，加入阻聚劑的量為：（++75000++）%=表44乙苯蒸出塔物料衡算結(jié)果進料出料序號物料名稱kg/h物料名稱 塔頂kg/h塔釜kg/h 1乙苯乙苯2苯苯03甲苯甲苯04氫氣氫氣05乙烯乙烯06甲烷甲烷07苯乙烯75000苯乙烯0750008焦油焦油0總計總計 苯、甲苯回收塔物料衡算乙苯蒸出塔餾出液物料進入到苯、甲苯回收塔中，進行分離。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。T1(T2)—反應(yīng)物系反應(yīng)前后的溫度，℃Q1=[()373]=[()+()]373 =（+）373= Q4=[()333] =[（）+（75000）+（）+（）]333 =（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/(㎡其中直管當量長度大約為50m= = J/Kg局部阻力的計算有900彎頭1個，＝，截止閥全開＝　入口管＝h=(= J/Kg總阻力h=h+ h= += J/Kg以乙苯蒸出塔為例，冷凝后溫度T=48℃=48+273=321K 塔頂溫度87℃，冷凝水出口溫度為40℃，進口溫度為25℃物料冷凝放熱物料冷卻平均溫度T=（87+48）/2+273=340K組分的Cpi(g)值： Cpi=A+BT+CT2+DT3根據(jù)公式Cp=ΣCpizi △H=Σ△Hixi計算結(jié)果列表表51 熱力學(xué)結(jié)果匯總序號物料名稱kmol/hmol%Cpi（kcal/kmol．K）Cpizi△Hi（kcal/kmol．K）△Hixi1甲苯 2乙苯 3苯 4苯乙烯 合計100 所以塔頂物料放出的熱量Q放=V（Cp△T+△H）=5248（(8748)+）=107kcal/h換熱面積△tm=[(8725)(4840)]/ln[(8725)/(4840)]=℃K取400kcal/m2h℃ （《化學(xué)工程手冊》P6117 表92）A=Q放/K△tm=107/（400）=選型根據(jù)工藝要求選擇浮頭式冷凝器2再沸器設(shè)計冷凝器熱量衡算Q冷=（R+1）V（HVDHLD） (a)已知t頂=87℃ 查得Hvi ，HVD如下表：表52冷凝器各組分計算結(jié)果組分yiHvi(kcal/kmol)Hviyi(kcal/kmol)HLi(kcal/kmol)HLi .Di(kcal/kmol)苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 Σ ∴Q冷=（R+1）V(HVDHLD) =( +1)800() =107kcal/h進料液帶入的熱量QF已知：tf=℃ Hf=Σhfixfi QF=FHf計算結(jié)果列表：表53 進料液各組分計算結(jié)果物料xfiHfi /（kcal/kmol）Hfi .xfi /（kcal/kmol）苯 乙苯 乙烯 Σ ∴QF=FHf==106kcal/h塔釜液帶出的熱量Qwt釜=℃ QW=WHLW HLw=ΣHLWixWi計算結(jié)果列表：表54 塔釜液各組分計算結(jié)果組分xWiHLwi/（kcal/kmol）HLWixWi/（kcal/kmol）苯 乙苯 乙烯 Σ ∴QW=W HLw==106kcal/h換熱面積取K=400kcal/m2h℃△tm=[()2]/2=24℃∴A= Q/K△tm=107/(40024) =根據(jù)計算結(jié)果應(yīng)選用浮頭式雙殼程換熱器。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)?；瘜W(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?？偲矫嬖O(shè)計任務(wù)：（1）在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廠區(qū)地形情況，經(jīng)濟合理的安排場內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物﹑堆場等的相對位置；（2）經(jīng)濟合理的豎向布置，正確選擇標高；確定場內(nèi)外運輸方式﹑運輸布置，合理組織人流﹑物流；（3）布置綜合管線；（4）標高綠化美化，考慮衛(wèi)生﹑消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。這樣可以減少管路的鋪設(shè)和運輸過程的損耗。（2）非生產(chǎn)性輔助設(shè)施：包括辦公樓、宿舍、食堂及生活福利設(shè)施?？紤]到化工設(shè)備特點，折舊年限一般在8～15年。//. [9]：[10]：附錄39