【文章內容簡介】 物料流從有機混合物/ 水分離器出來的水飽和有機混合物（約含有苯：%(W)、甲苯：%(W)、EB：%(W)、苯乙烯：%(W)以及一些高沸物） 被送入EB/SM分離塔。從分離塔出來的塔頂產品流（含有苯、甲苯、%(W)的苯乙烯）被送入EB回收塔。含有 %(W)甲苯的EB回收塔塔底產品循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)；EB回收塔塔頂產品，%(W)EB被送入苯/甲苯分離塔， 苯/%(W)%(W)苯的塔底甲苯產品。從EB/SM 分離器出來的塔底液物料流，含有塔進料中的幾乎所有苯乙烯，沸點高于SM的復合物，NSI聚合阻聚劑（另外送入分離塔），少量EB和分離塔中生成的苯乙烯 聚合物被送入SM塔。%(W)純度（最低）的苯乙烯產品；回流中加入TBC，以抑制塔中的聚合反應。含有約50% (W)揮發(fā)物（（SM+AMS）和焦油（低粘度））的SM塔底液被送至薄膜蒸發(fā)器。蒸發(fā)器蒸發(fā)揮發(fā)物并將其送回到SM塔底。蒸發(fā)器部分塔底液（塔底總量的 2/3）被泵送至EB/SM分離塔進行NSI循環(huán)。%(W)殘存苯乙烯的凈塔底液送至貯罐，作為燃料使用。為把苯乙烯聚合物生成降低到最低限度，EB/SM分離塔、SM塔和薄膜蒸發(fā)器都減壓運行，這樣可以降低工作溫度。A、乙苯/苯乙烯分離塔（T101）EB/SM 分離塔是一臺篩板塔塔，在真空下（塔頂絕壓為180～200mmHg）運行操作。其目的是分離乙苯與苯乙烯。生產出一種塔釜產品，它含有苯乙烯、α甲基 苯乙烯、聚合物、高沸物以及少量可精制成合格苯乙烯的EB；同時，塔頂產出產品，它含有基本上全部的EB、%(W)苯乙烯。該塔的 第二個目的是在分離時最大程度地減少苯乙烯轉換成聚合物的損失。有機混合物進料從有機混合物/水分離器由泵送至EB/SM分離塔。進料在49塔 板上進入該塔，NSI溶液隨進料進入該塔，來自薄膜蒸發(fā)器底部的循環(huán)NSI溶液在SM/柏油混合器的上游加入至EB/SM分離塔進料。為取得理想的分離效 果，EB/SM分離塔在高回流比下操作，～12。通往再沸器的蒸汽流量根據(jù)使塔產生理想的回流比來確定。該塔再沸器所需的熱能由 350kPa的壓力的蒸汽所提供。在生產中保持理想的苯乙烯純度的關鍵是正確操作EB/SM分離塔，作為苯乙烯里的主要雜質，EB一旦離開分離塔塔底后總 是進入SM分離塔塔頂，在苯乙烯塔里的實際分離是在苯乙烯和α甲基苯乙烯之間進行，進行分離的關鍵是要有足夠的蒸汽流入再沸器。B、SM精餾塔（T301）SM 精餾塔是一座在真空下（塔頂絕壓為30～50mmHg）進行操作的有36層塔板的塔。其目的是將來自EB/SM分離塔的塔釜液中的進料進行分離，以便從塔 %(W) 以上的苯乙烯產品物流。該塔的第二個目的是將該塔釜液經薄膜蒸發(fā)器汽提后，可生產出苯乙烯焦油，其中，苯乙烯和α甲基苯乙烯含量相加不超過16% (W)。在SM分離塔的進料中含有98%(W)的苯乙烯、一些高沸點化合物（聚合物、α甲基苯乙烯及其他物料）、一些低沸點物料（EB）以及NSI阻聚 劑。TBC（叔丁基鄰苯二酚）在苯乙烯單體里以2%(W)溶液的形式被注入回流管線以抑制塔內苯乙烯的聚合，～。SM分離塔所需 的熱量由350kPa壓力等級的蒸汽所提供的。C、甲苯/乙苯回收塔（T201）EB 回收塔是一座有40層塔板的帶壓塔。其目的是分離從EB/SM分離塔的塔頂來料，～10的操作下，進入第28層塔板，獲得塔頂產物： 苯/甲苯物流，塔底產物：%(W)%(W)苯乙烯的EB物流，塔釜液循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)。該塔再沸器所需的熱能由 1100kPa蒸汽所提供。D、苯/甲苯分離塔（T401）苯/ 甲苯分離塔是帶壓操作的4床層填料塔。EB回收塔的塔頂物流送入該塔，～，%(W)的甲苯的苯塔頂 %(W)的苯的甲苯塔釜產品。本塔使用的填料是碳鋼鮑爾環(huán)。為避免液體分布的不均勻，該塔使用4個獨立的填料床層，在每層頂部裝有一臺液 體分布器。該塔再沸器所需的熱能由1100kPa蒸汽所提供。苯/甲苯分離塔的關鍵部位是位于第三填料床層下的溫度控制，每單位床層高度的溫度變化率在此 達到最大限度。該溫度可以通過重新設定進入再沸器的蒸汽流量控制來進行調整?；亓鞅瓤梢酝ㄟ^產品規(guī)格的需要來控制。工藝設計物性參數(shù)表3項目單位苯甲　苯乙　苯苯　乙　烯液體密度（293K時）kg/m879867867906正常熔點TmK正常沸點TbK臨界溫度TcK647臨界壓力PcMPa臨界體積VcM3/mol259316374——臨界壓縮因子Zc————偏心因子ω——恒壓熱容CpJ/mol．K————Antoine蒸汽壓方程系數(shù)ABC生成熱 △Η176。kJ/mol燃燒熱△Η176。kJ/mol32683910——4395熔化熱△Η176。kJ/mol————25℃時汽化熱△Η176。kJ/mol————沸點時汽化熱△Η176。kJ/mol標準生成自由焓△Ｇ176。kJ/mol20℃時粘度MPa．s——20℃時導熱系數(shù)kcal/（m．h．℃）————時體積膨脹系數(shù)101/℃————表面張力103N/m————三、物料及熱量衡算計算依據(jù) 乙苯脫氫制苯乙烯裝置包括脫氫和精餾兩個單元，是具有循環(huán)物流的復雜化工過程，其流程框圖如附圖1。 乙苯脫氫反應在裝有鐵系催化劑的列管反應器中進行，反應方程式為：　　　　　　主反應　　C6H5C2H5 C6H5CHCH2 + H2 (a)　　　　　　副反應 C6H5C2H5 C6H6 +CH2CH2 (b)　　　　　　　　　　 C6H5C2H5 + H2 C6H5CH3 + CH4 (c) 水蒸汽作稀釋劑，：1反應壓力為150000Pa（絕），反應溫度為580℃，反應器進口溫度630℃,乙苯總轉化率為55%，各反應選擇性分別為：(a)90%、(b)3%、(c)7%、為簡化計算，假定：(1) 反應 混合原料組成：乙苯： 99%( W% )，甲苯：%，苯：%，混合原料中不含其它二甲苯。(2) 水蒸汽為惰性組分，不發(fā)生水蒸汽轉化反應，并且無結焦反應。(3) 冷凝液經油水分離器分離成水和有機混合物，水中夾帶芳烴量為500mg/L，夾帶芳烴組成同有機混合物相同。有機混合物中水量很少可忽略。(4) (W%)。(5) 精餾塔塔頂苯乙烯回收率大于95%。精餾塔真空操作，塔頂壓力50mmHg。(6) 乙苯－苯乙烯塔真空操作，塔頂壓力200mmHg。塔頂苯乙烯含量%，塔釜乙苯%。(7) 苯－甲苯塔塔頂壓力160mmHg，塔頂甲苯%，塔釜苯%。(8) 乙苯回收塔，塔頂乙苯%，塔釜甲苯%。物料衡算A、假設以10000kg/h原料進料為基準，則反應器進料G2 甲苯 10000*%=80kg/h ， 80/92=； 乙苯 10000*99%=9900kg/h ， 9900/106=； 苯 10000*%=20kg/h ， 20/78=；B、進反應器的蒸汽量 G1 9900*=25740kg/h （苯乙烯與水蒸氣的比值關系）25740/18=1430kmol/hC、反應器的出料 一段反應器的出料G3 據(jù)化學反應式（a）C8H10C8H8+H2乙苯總轉化率55％，選擇性 90％；(1)生成的苯乙烯： *90%*（%）*55%= (2) 生成的H2量： kmol/h 副反應： 據(jù)化學反應式(b) C8H10C6H6+C2H4 選擇性 3% (1) 生成的苯： *55%*3%*（%）= (2) 生成的乙烯： kmol/h（3）出料中的苯量： +=（） 據(jù)化學反應式(c) C8H10+H2C7H8+CH4 選擇性 7%(1) 消耗H2量 *55%*7%*（%）=(2) 生成的甲苯量 kmol/h(3) 生成的甲烷量 則反應器出口的物料組成乙苯 *(%)*(155%)= kmol/h苯乙烯 甲苯 +=苯 += kmol/h乙稀 kmol/h甲烷 kmol/h氫氣 = 反應器出口的有機混合物質量組成 kg/h W% 乙苯 *106= 苯乙烯 *104= 甲苯 *92= 苯 *78= 合計 D、冷凝器頂物料G4 氫氣 kmol/h 甲烷 kmol/h 乙稀 kmol/hE、冷凝器底物料G5 乙苯 kmol/h 苯乙烯 kmol/h 甲苯 kmol/h 苯 kmol/h 焦油 kmol/h 水 1430 kmol/hF、分離器底的廢水組成 G6 因廢水中夾帶的芳烴量為500mg／L，芳烴組成同有機混合物 廢水中夾帶的芳烴量25740*= 則廢水中損失的芳烴量 kg/h kmol/h 乙苯 *= kg/h 苯乙烯 *= kg/h 甲苯 *= kg/h 苯 *= kg/h G、分離器頂?shù)挠袡C混合物組成G7 乙苯 = 苯乙烯 = 甲苯 = 苯 = H、阻聚劑加入量 G8 % 阻聚劑加入量=*%=， 乙苯－苯乙烯塔－苯乙烯塔的進料 G9 乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 阻聚劑 進料量 F1＝++++= kmol/h進料組成 mol% 乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 阻聚劑 選輕關鍵組份為乙苯，重關鍵組份為苯乙烯J、乙苯－苯乙烯塔頂?shù)奈锪?G10 D1=*（）+*++= kmol/h 注意事項 (乙苯－苯乙烯塔真空操作，塔頂壓力200mmHg。塔頂苯乙烯含量%，塔釜乙苯%。 XDB= XDEB=*（）/= XDSTY=* XDTB=K、乙苯－苯乙烯塔底的物料 G11 W1=F1—D1== XWEB=* XWSTY=*（）/= X阻聚劑=甲苯/乙苯塔 （ 乙苯回收塔，塔頂乙苯%，塔釜甲苯%。） 選輕關鍵組份為甲苯，重關鍵組份為乙苯進料量 F2＝D1＝ kmol/h （苯乙烯塔的出料量等于乙苯塔的進料量）L、乙苯回收塔塔頂?shù)奈锪螱12 D2=+*（%）+*（）*%= kmol/h XDB= XDTB=*（%）/= XDEB=*（）*%/=M、乙苯回收塔塔底的物料G13 W2=F2D2== kmol/h XWB=*%/= XWEB=*（）*（%）/= XWSTY=*%/=苯－甲苯塔 選輕關鍵組份為苯，重關鍵組份為甲苯 （苯－甲苯塔塔頂壓力160mmHg，塔頂甲苯%，塔釜苯%。） 進料量 F3=D2= kmol/hN、苯－甲苯塔塔頂?shù)奈锪螱14 D3=*（%）+*（%）*%= kmol/h XDB=*（%）/= XDTB=*（%）*%/=O、苯－甲苯塔塔底的物料G15 W3=F3D3== kmol/h XWB=*%/= XWB=*（%）*（%）/=