【正文】 此外，丙烯腈還可用于生產(chǎn)其他樹脂，并廣泛應用于制藥、涂料、紡織等行業(yè)。 設 計 說 明 書 第 4 頁 共 14 頁 2 反應原理 乙苯側 鏈上的乙基易于脫氫生成苯乙烯。在高溫下，若要使脫氫反應占主要優(yōu)勢，就必須選擇性能良好的催化劑。 動力學方程 查資料， 其宏觀反應速率方程式為： rE=kT(pEpS*pH)/K kT=12590exp(11000/T)[5] 設 計 說 明 書 第 6 頁 共 14 頁 3 設計條件 苯乙烯 的生產(chǎn)受反應溫度、反應壓力、空間速度與空管線速度、原料配比和循環(huán)比、抑制劑等工藝條件的制約。但進料比過大 , 乙苯的平衡轉化率也不會有太大的提高 , 反而會使能耗增加 。在工業(yè)生產(chǎn)中，乙苯與水蒸氣之比一般為 l： ～ （質）。 熱量計算 查資料 ， 取乙苯的進料帶入熱量 Q1=216*831=196116kJ/kg 反應后帶出熱量 Q2=118*422+118*1025=170746 kJ/kg 反應放熱 Q=1000*118*=1139000 kJ/kg 所以，換熱量 Qc=196116+1139000170746=1164370 kJ/kg 設 計 說 明 書 第 9 頁 共 14 頁 5 初步結構設計 假設換熱器冷卻水進口溫度 20℃，出口溫度 40℃。 h [10] 為什么選擇絕熱式固定床反應器？ 答： 絕熱式固定床反應器有單段與多段之分。由于 乙苯還原反應 是 等摩爾的放熱反應，絕熱溫升較小，溫度對產(chǎn)物影響不是特別大，因此本反應選擇單段絕熱 固定床催化反應器。 △ p=（ ρ *d） [（ 1ε ） /ε 3]L=4590000Pa 設 計 說 明 書 第 10 頁 共 14 頁 6 問題 討論 溫度對反應有什么影響嗎？ 答： 由反應原理可知，苯烷基化是放熱反應。管長 ，管長 6m，催化劑填充高度 。假設進料溫度T0=900K。為了保證乙 苯脫氫反應在高溫減壓下安全操作，在工業(yè)生產(chǎn)中常采用加入水蒸氣稀釋劑的方法降低反應產(chǎn)物的分壓，從而達到減壓操作的目的。但是，由于烴類物質在高溫下不穩(wěn)定，容易發(fā)生許多副反應，甚至分解成碳和氫，所以脫氫適宜在較低溫度下進行。 氧化鐵系催化劑以氧化鐵為主要活性組分，氧化鉀為主要助催化劑，此外，這類催化劑還含有 Cr、 Ce、 Mo、 V、 Zn、 Ca、 Mg、 Cu、 W等組分，視催化劑的牌號不同而異。乙苯脫氫生成苯乙烯的同時 , 也發(fā)生一系列副反應 , 副產(chǎn)苯、甲苯以及少量的甲烷、氫氣、烯烴和焦油等。但是 ,年全世界苯乙稀的消費量為 2836 萬噸 ,預計到年的消費量能達 設 計 說 明 書 第 3 頁 共 14 頁 到 3476 萬噸。如果乙苯脫氫系 統(tǒng)運行穩(wěn)定 ,并且乙苯的轉化率和苯乙烯的選擇性好 ,苯乙烯的物耗和能耗就相對就低 ,單位成本低 ,企業(yè)競爭力強。在這些大型裝置中 ,以先進控制、流程模擬、優(yōu)化計算等技術為手段的應用極大提升了裝置的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益。因此 ,從總體來說 ,世界苯乙稀的生產(chǎn)能力已經(jīng)供大于求 ,但是國內(nèi)的情況剛好相反 ,隨著世界跨國石油公司投資戰(zhàn)略的東移以及國內(nèi)市場需求的強力推動 ,使我國的苯乙稀發(fā)展進入了一個新的發(fā)展時期 ,極大的推動了國內(nèi)苯乙烯行業(yè)的健康發(fā)展 ,使我國成為世界上苯乙烯需求增長速度最快的國家之一。 設計條件 設計數(shù)據(jù)和工作參數(shù) 、 反應器進出物料組成 、 基本物性數(shù)據(jù) 等。它與流化床反應器及移動床反應器的區(qū)別在于固體顆粒處于靜止狀態(tài)。 二、設計基礎條件 原料 ： 所選用原料和 組成 規(guī)格 根據(jù) 所選擇的工藝方案 ，參考目前原料現(xiàn)狀 自行擬訂。 注：設計說明書均要求用 MSWord 編輯，保存為 DOC 格式； 計算過程源程序保存成各自軟件的主流格式，設計完成后，將設計說明書及源程序壓縮后發(fā)至郵箱，并提交設計說明書打印版 。最近幾年 ,雖然國內(nèi)的產(chǎn)能有增速的勢頭 ,但是自給率仍不足 ,市場缺口約為 320 萬噸年 [1]。苯乙稀生產(chǎn)過程正是這樣一種典型的流程工業(yè)。 苯乙烯 的性質和用途 物理性質 分子量為 104， 沸點： ℃，冰點： ℃，閃點 :(閉杯 )30℃，苯乙烯是無色液體，沸點 145℃，難溶于水，能溶于甲醇 、乙醇及乙醚等溶劑中。同時受國內(nèi)苯乙稀新建裝置開工較晚、 工率較低以及對國內(nèi)沒有形成有效的供應的影響 ,使得我國的苯乙烯市場仍呈產(chǎn)不足需的現(xiàn)狀。脫氫反應的氣相產(chǎn)物經(jīng)冷凝、分離出水 , 得到含有苯乙烯和未反應乙苯及副產(chǎn)苯、甲苯的混合物。 80 年代中期以后，催化劑開發(fā)工作變得較為活躍，出現(xiàn)了一系列性能優(yōu) 良的催化劑，例如：上海石油化工研究院的GS01 和 GS0廈門大學的 XH03， XH0蘭州化學工業(yè)公司的 335 型和 345 型及中國科學院大連化物所的 DC型催化劑等。在高溫下，要使乙苯脫氫反應占優(yōu)勢，除應選擇具有 良好選擇性的催化劑，同時還必須注意反應溫度下催化劑的活性。水蒸氣可抑制并消除催化劑表面上的積焦，保證催化劑的活性。 熱量 衡算 按照 絕熱衡算 計算 ： Fi*M*cpm*dT= FEO*dxE（ △ HE） 反應速率方程式 rE=kT(pEpS*pH)/K 物料 計算過程 蒸 汽 過 量 ， 則 可 近 似 以 水 蒸 氣 比 熱 容 代 替 反 應 物 料 的 比 熱 容 ， 取cpm=℃） 粘度 μ = kg/（ m 超過 393K，絡合物明顯