【正文】 lity of molecularsized free volume holes in the epoxy works and epoxy–water interactions. The availability of holes depends on the polymer structure, morphology and crosslink density. Furthermore water–epoxy interaction depends on the presence of hydrogen bonding sites in the polymer works. The nature of epoxy–water molecular interactions has been studied by various techniques. Woo and Piggott7 suggest clustering of water molecules in epoxy resins. Apicella et al.:8 proposes three sorption models in glassy epoxy: bulk dissolution of water in glassy epoxy works。 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 共 64 頁 三、結(jié)論 是具有極好經(jīng)濟(jì)效益的精細(xì)化工產(chǎn)品，適用于各種 有機(jī)化工原料 ，市場前景極為廣闊。 （ 八）經(jīng)濟(jì)效益核算 本工藝采用連續(xù)操作，每天三班，勞動定員配置參照國家有關(guān)企業(yè)勞動定員，定額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編制。 4） 儀表電源用 100 伏 和 24 伏。根據(jù)“淺池原理”即可以采用低浮升高度的多層板結(jié)構(gòu) ,以增大浮升面積 ,提高油滴脫除效率。原料液的汽化熱為 7 0 4 m ??????? ∕ koml 查出進(jìn)料組成 ?F 時(shí)溶液的泡點(diǎn)為 110℃，平均溫度為（ 110+20247。 t∕℃ 137 138 139 140 ? x y 溫度為 20℃進(jìn)料 ① 利用平衡數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)圖上繪出平衡曲線及對角線，如圖所示。 s ?B? mPa故 D= hkoml ,F=?F ， 要求塔頂餾出液的組成為 ? ,塔底釜液的組成為 ? 。 Q6— 設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失 ,KJ。全年 365 天，則年生產(chǎn) 250～ 300 天；因此除去季保養(yǎng)、 月保養(yǎng)、修理、放假等總計(jì) 65 天，則年工作日為（ 36565）天 =300 天。 化工生產(chǎn)的操作可分為全間歇、半間歇、連續(xù)、半連續(xù)四種：在全間歇操作中，整批物料投在一個(gè)設(shè)備單元中處理一定時(shí)間，然后整批輸送到下一個(gè)工序；半間歇操作過程是間歇操作過程的連續(xù)操作過程。 （ 6） 環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn) 法 環(huán)氧烷聯(lián)產(chǎn)法是先將乙苯氧化成乙苯氫過氧化物 ， 再使之在 Mo、 W 催化劑存在下與丙烯反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷和 ? － 苯乙醇 ， 后者脫水可得到苯乙烯。 圖 UOP∕ Lummus 的 Classic SM 工藝流程 UOP∕ Lummus 的“ SMART” SM 工藝是在 Classic SM 工藝基礎(chǔ)上發(fā)展的一項(xiàng)新工藝 ，即在 工藝 Classic SM 工藝 的脫氫反應(yīng)中引入了部分氧化技術(shù)。南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 64 頁 年產(chǎn) 10萬 噸 苯乙烯 工藝設(shè)計(jì) 一、前言 苯乙烯，分子式 88HC ，結(jié)構(gòu)式 256 CHCHHC ? ,是不飽和芳烴最簡單、最重要的成員，廣泛用作生產(chǎn)塑料和合成橡膠的原料。乙苯脫氫的工藝操作條件為 550～ 650℃，常壓或減壓，蒸汽∕乙苯質(zhì)量比為 ～ 。 圖 Halcon 法工藝流程示意圖 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 64 頁 (5) 裂解汽油萃取分離法 日本日本東麗公司開發(fā)了 Stex 法裂解汽油萃取分離苯乙烯技術(shù) ， 同時(shí)還開發(fā)了專用萃取劑 ， 可分離出純度大于 %的苯乙烯 ， 同時(shí)可生產(chǎn)對二甲苯 ， 并降低裂解汽油加氫負(fù)荷 ， 生產(chǎn)成本僅為乙苯脫氫法的一半。生產(chǎn)工藝 流程見 Lummus 的 SMART 乙苯脫氫工藝流程 圖 。開工因子一般取為～ 。 Q3— 過程的熱效率，（符號規(guī)定過程放熱為“ +”；過程吸熱為“ ”） Q4— 反應(yīng)終了時(shí)物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓） Q5— 設(shè)備部件所消耗的熱量， KJ?！?, 則冷卻水 的 用量 G=Q/[cp(t 出 t 進(jìn) )]=[（ 6025） ]= （四）設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算 與選型 苯∕甲苯精餾塔的 設(shè)計(jì)計(jì)算 通過計(jì)算 D= hkoml ， ??FDFDxx ，設(shè) %98?? 可知原料液的處理量為F=， 由于每小時(shí)處理量很小，所以先儲存在儲罐里，等 100 小時(shí)后再精餾 。 s 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 由 ?Ft ℃ ,查 物性 手冊得 ?A? mPa 粗餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 表 乙苯和苯乙烯的飽和蒸氣壓： 溫度∕℃ 137 138 139 140 乙苯 0AP ∕ kPa 苯乙烯 0BP ∕ kPa 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 64 頁 利用00BAPP?? 計(jì)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， ??。連接 ab，即得精餾段操作線 ， , ?? FF ③ 先按下法計(jì)算 q 值。 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”。 3） 電器部分控制，信號及繼電保護(hù)用 220 伏直流電。苯是 有毒物質(zhì)，要注意作好貯存及其污染治理工作。投資回收需要時(shí)間為 45000/28000=，所以理想情況下， 2年能收回成本。 moisture sorption onto the surface of excess free volume。工人工資及獎金約為 2021元每人每月，則一年為2021 32 12=768000元，取 77萬元。一般采用填料式廢氣洗滌器用水洗滌后除去臭味排除。 （ 1）電 對輸入的動力電源的要求：采用單回路電壓為 380 伏，頻率為 50 赫茲，允許波動范圍177。熱負(fù)荷 Q 為： ）（ 21pch ttc ?? WQ 式中 流體的平均比熱容，?pc KJ/(Kg Z=10 +10 += 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 共 64 頁 空塔氣速為 U=1m∕ s 3s ?? ∕ s D= m9 7 17 6 ???? ??? SV 取 1m 塔截面積為 22 44 ???? ?? DA T 圖 圖解法求理論板層數(shù) 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 共 64 頁 乙苯塔的設(shè)計(jì)與計(jì)算 表 甲苯和乙苯的飽和蒸氣壓： 溫度∕℃ 115 120 125 130 甲苯 0AP ∕ kPa 乙苯 0BP ∕ kPa 利用00BAPP?? 計(jì)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， .19x2y ??。 21m ） 查圖得， ?? 故 液柱）（）（ ow1 ?????? WL ?? （ 3）液體表面張力的阻力 ?h 由 下 式計(jì)算，即 液柱0 0 2 30 ??? ???? ?L L? ?? 氣體通過每層塔板的液柱高度 可下式計(jì)算ph ，即 ?hhhh 1cp ??? ?ph ++= 液柱 氣體通過每層塔板的壓降為 ??? gh pp LP ? =629Pa 小于設(shè)計(jì)值 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。 2= kg∕ m3 5. 液體平均表面張力計(jì)算 液體平均表面張力依下式計(jì)算，即 ?? iim x ??L 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 Dt =℃ ,查手冊得 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 64 頁 ?A? ∕ m ?B? mN∕ m ?mLD? + = mN∕ m 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由 ?Ft ℃ ,查手冊得 ?A? mN∕ m ?B? mN∕ m ?mLF? + = mN∕ m 精餾段液相平均表面張力為 ?mL? （ +）247。(可忽略不計(jì) ) Qr可通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱 qr0計(jì)算： Qr=(1000GA/MA)q r0 式中 qr0— 標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱， KJ/mol。 表 乙苯塔的物料衡算表 輸入 輸出 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(jì) 總計(jì) 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 64 頁 （ 5）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。 （ 2） 原料 乙苯 分子量 ： 沸點(diǎn) ： ℃ 折光指數(shù)： （ 25℃） 密度： （二）物料衡算 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)， 苯乙烯 的年生產(chǎn)能力為 10 萬 噸 /年。 （ 4） 多塔分離過程 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、苯乙烯精餾塔、苯∕甲苯塔，將依次它們分離出來，把分離出來的乙苯送回脫氫反應(yīng)器，使其循環(huán)。環(huán)氧化溫度為 110℃、壓力為 。除傳統(tǒng)的苯和乙烯烷基化生產(chǎn)乙苯進(jìn)而脫氫的方法外，出現(xiàn)里 Halcon 乙苯共氧化聯(lián)產(chǎn)苯乙烯和環(huán)氧丙烷工藝， 其中環(huán)球化學(xué)∕魯姆斯法的 UOP∕ Lummus 的“ SMART” SM 工藝是最先進(jìn)的， 通過提高乙苯轉(zhuǎn)化率 ， 減少了未轉(zhuǎn)化乙苯的循環(huán)返回量，使裝置生產(chǎn)能力提高，減少了分離部分的能耗和單耗；以氫氧化的熱量取代中間換熱，節(jié)約了能量；甲苯 的生成需要?dú)洌瞥龤浜鬁p少了副反應(yīng)的發(fā)生；采用氧化中間加熱，由反應(yīng)物流或熱泵回收潛熱，提高了能量效率，降低了動力費(fèi)用，因而經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。1893 年 E 目前采用 “ SMART” 工藝 SM 裝置有 3套在運(yùn)行。 （ 1）反應(yīng)歷程 催化劑 C2H5 CH=CH2 ＋ H2 500～ 600℃ 熱量??? OHOH222 21 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、甲烷、乙烷、焦油等； 42665256 HCHCHCHC ?? 425625256 CHCHHCHHCHC ??? 626625256 HCHCHHCHC ??? 25256 58 HCHCHC ?? 2225256 21816 HCOOHHCHC ??? 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 64 頁 為了減少在催化劑上的結(jié)炭 ，需要在反應(yīng)器進(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），因此加入蒸氣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。由于 苯乙烯用量很大，需連續(xù)化大生產(chǎn) 。 質(zhì)量守恒定律是“進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，必須等于離開這個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中損失量和在系統(tǒng)中累計(jì)量”。 ci— 組分 i 在 0— T℃ 時(shí)的平均比熱容， KJ/(Kg*℃) 或 KJ/(Kmol 采用作圖法求最 小回流比。 s 南華大學(xué)化 學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 64 頁 精餾段的氣、液相體 積流率為 ????? 6 0 0 5 8 4 6 0 0 mmVVS VMV ? 3m ∕ s VVLLLSCLML????????????m a x3mm sm0 0 1 6 0 03 6 0 0由 式中 C由式計(jì)算，其中的 20C 由 課本 查取，圖的橫坐標(biāo)為 21hh 0 23 6 0 00 0 3 6 0 00 0 1 ）（???VLVL ?? = 取板間距 ?TH ，板上液層高度 hL =，則 TH hL == 查圖得 20C = )20( ????????? LCC ? sm1 9 a x ???VVLC ? ??? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 U= ?maxU =∕