【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 活性可以使乙苯的單程轉(zhuǎn)化率在較低的運(yùn)行初期溫度就能達(dá)到，因此，提高了催化劑的運(yùn)行時(shí)間。 苯乙烯蒸餾使用市場(chǎng)上可以得到的阻聚劑。這種阻聚劑比含硫催化劑更有效，并且允許苯乙烯焦油作為燃料進(jìn)行清潔的燃燒。 整個(gè)脫氫系統(tǒng)，包括脫氫反應(yīng)器、多用途廢熱換熱器流出物冷凝系統(tǒng)的壓力降 被降到最低以在壓縮機(jī)入口處提供盡可能的壓力，同時(shí)，在脫氫反應(yīng)器內(nèi)提供最低的實(shí)際壓力。因此，在反應(yīng)器內(nèi)可以得到有利于選擇性的低壓而不提高壓縮能和投資。 生產(chǎn)工藝流程 全車(chē)間生產(chǎn)工藝流程 原料苯和乙烯送入烷基化工段的烷基化反應(yīng)器，在催化劑的作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)，反應(yīng)物流中含有苯、乙苯、多乙苯及殘油，乙烯全部反應(yīng)。烷基化反應(yīng)器出料送入乙苯精餾工段，分離出苯、乙苯、多乙苯及殘油，苯循環(huán)回烷基化工段，在催化劑的作用下繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；多乙苯循環(huán)回烷基化工段的轉(zhuǎn)烷基反應(yīng)器中同苯發(fā)生轉(zhuǎn)烷基反應(yīng)，生成乙苯；殘油經(jīng)裝置內(nèi)利用后作 為燃料燒掉；乙苯送入脫氫工段在催化劑的作用下進(jìn)行乙苯脫氫反應(yīng)。反應(yīng)流出物中含有乙苯、苯乙烯、甲苯、苯及苯乙烯焦油，脫氫反應(yīng)物流送入苯乙烯精餾工段，加入阻聚劑后分離出乙苯、產(chǎn)品苯乙烯、副產(chǎn)品甲苯、苯及苯乙烯焦油，乙苯循環(huán)回脫氫工段繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；苯乙烯焦油作為燃料燒掉。 圖 11 流程示意圖 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 苯乙烯塔生產(chǎn)工藝流程 苯乙烯塔（ T0403）主要作用是得到產(chǎn)品苯乙烯。阻聚劑 TBC 從塔頂氣相管線及回流加入系統(tǒng)，以防止聚合物的形成。苯乙烯塔在真空下操作。塔頂氣相經(jīng)苯乙烯塔冷凝器（ E0409）冷凝，液相進(jìn)入塔頂罐，不 凝氣進(jìn)入真空泵。塔頂罐內(nèi)的液體經(jīng)苯乙烯塔塔頂泵（ P0406），一部分打回流，其余部分經(jīng)苯乙烯產(chǎn)品冷卻器和苯乙烯產(chǎn)品深冷器冷卻后，送入苯乙烯產(chǎn)品貯罐。苯乙烯產(chǎn)品不合格時(shí)，送到不合格苯乙烯貯罐。苯乙烯塔再沸器（ E0408）用 MPaG 蒸汽加熱。塔釜液經(jīng)苯乙烯塔塔底泵（ P0405），一部分返回苯乙烯塔再沸器（ E0408），提高再沸器的傳熱效率。塔釜配有至脫氫混合液貯罐的倒空線。 本崗位主要設(shè)備及其作用 苯乙烯精餾單元使用四個(gè)精餾塔和一個(gè)薄膜蒸發(fā)器（ E0401）將脫氫混合液精餾成產(chǎn)品苯乙烯、循環(huán)乙苯、循環(huán)苯 、甲苯副產(chǎn)品和苯乙烯焦油。 三廢的來(lái)源及處理 表 11 廢水來(lái)源 序號(hào) 污水來(lái)源 污水量 排放規(guī)律 1 工藝?yán)淠哼^(guò)濾反洗水 最大 20t/h 間斷排水 2 設(shè)備及地面沖洗水 最大 3t/h 間斷排水 3 機(jī)泵冷凝水及生產(chǎn)廢水 25t/h 連續(xù)排水 4 化驗(yàn)室排水 2t/h 間斷排水 5 NSI 污水 最大 3t/h 間斷排水 6 尾氣緩沖罐排水 2kg/h 連續(xù)排水 7 生活污水 苯乙烯裝置將配套建設(shè)一座污水集水池，收集過(guò)濾器反洗水、地面沖洗水、化驗(yàn)室排水及污染雨水 等間斷排放的廢水，同時(shí)也收集設(shè)備檢修洗滌時(shí)排除的廢水，污水收集池的廢水又泵打入油水分離器經(jīng)隔油處理達(dá)標(biāo)后排入全廠污水管，進(jìn)入全區(qū)污水處理廠進(jìn)一步處理 。 表 12 廢渣來(lái)源及處理方法 序號(hào) 名稱 處置周期 處理方法 數(shù)量 組成 1 100費(fèi)催化劑 8 年 堆埋 立方米 沸石 2 惰性填料 8 年 堆埋 立方米 氧化鋁 乙苯單元廢氣排放主要為抽出苯塔排放的烴化尾氣，這股廢氣排入全廠火炬管年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 10 網(wǎng)；另外，多乙苯塔及殘油供應(yīng)罐上還會(huì)產(chǎn)生一定量的不凝氣。苯乙烯單元的廢氣污染源有脫氫尾氣及蒸汽過(guò)熱爐加熱 爐煙道氣，其中脫氫尾氣經(jīng)處理后在界區(qū)內(nèi)綜合利用。化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 12 第 1 章 物料衡算 隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于衡量生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，合理性等問(wèn)題，便成為組織生產(chǎn)中的重要問(wèn)題，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)也是如此，生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，例如產(chǎn)品產(chǎn)量，原料消耗量，公用工程的水、電、氣的消耗量，聯(lián)產(chǎn)品和副產(chǎn)品的數(shù)量等都是十分重要的工藝指標(biāo)，為了衡量其先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合理性，就要進(jìn)行化工生產(chǎn)中的局部或全部的物料衡算和熱量衡算。 物料衡算是三算中最 基本的，因此進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行物料衡算，物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒。 化工生產(chǎn)基本采用連續(xù)化生產(chǎn)，其特點(diǎn)是不間段、穩(wěn)定的向反應(yīng)系統(tǒng)或設(shè)備投入物料，同時(shí)產(chǎn)出相應(yīng)的物料，設(shè)備中某一區(qū)域的反應(yīng)參數(shù)（如溫度、壓力、濃度、流量）不隨時(shí)間而改變，局部反應(yīng)條件可以不一致，但總的條件不隨時(shí)間變化。 物料衡算式： 進(jìn)入系統(tǒng)的物料量 =流出系統(tǒng)的物料量 +系統(tǒng)內(nèi)累計(jì)的物料量 對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程， ∑累計(jì) =0，此時(shí) ∑進(jìn) =∑出。 由 PROⅡ 對(duì)該操作流程的模擬，可得以下數(shù)據(jù)，并將其匯總。 物料衡算式為： WDF ?? WDD WxDxFx ?? 由于精餾過(guò)程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，由 PROⅡ 對(duì)該操作流程的模擬可知，T0401 物料平衡表總匯如下： 表 11 T0401 進(jìn)料組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯 447 甲苯 298 乙苯 9238 苯乙烯 19370 焦油 447 全部 100 29800 100 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 表 12 T0401 塔頂組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 表 13 T0401 塔底組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 乙苯 苯乙烯 19344 焦油 由以上物料衡算數(shù)據(jù)可知，乙苯 /苯乙烯分離塔（ T0401）乙苯收率為 %，苯乙烯收率為%。 其他塔的物料衡算數(shù)據(jù)： 表 14 T0402 進(jìn)料組成表 組分 質(zhì)量分 率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 表 15 T0402 塔頂組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯 甲苯 乙苯 0. 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 14 表 16 T0402 塔底組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 甲苯 乙苯 苯乙烯 表 17 T0403 進(jìn)料組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 乙苯 苯乙烯 19344 焦油 表 18 T0403 塔頂組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 乙苯 苯乙烯 19344 焦油 表 19 T0403 塔底組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯乙烯 焦油 表 110 T0404 進(jìn)料組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯 甲苯 乙苯 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 表 111 T0404 塔頂組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kgmol/h 苯 甲苯 表 112 T0404 塔底組成表 組分 質(zhì)量分率 質(zhì)量流量 摩爾分率 摩爾流量 wt% kg/h % kmol/h 苯 甲苯 乙苯 由以上數(shù)據(jù)可知：苯乙烯純度： %，乙苯純度： %，苯乙烯收率為 %。 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 16 第 2 章 熱量衡算 溫度壓力的確定 本設(shè)計(jì)的泡露點(diǎn)溫度均由 PROⅡ 模擬得到。 查的如下數(shù)據(jù)： 塔頂： ?DP Kpa ?DT K 塔底： ?WP Kpa ?WT K 進(jìn)料： ?FP Kpa ?FT K 因此，可得知精餾塔的精餾段和提餾段的平均溫度和平均壓力： 精餾段： 1 ????? FD TTTK 1 ????? WD PPPKpa 提餾段 : 2 ????? FW TTTK 2 ????? WF PPPKpa 熱量衡算 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 QaQfQFQVQLQCQDQWQB 圖 21 熱量衡算示意圖 從 PROⅡ 模擬的輸出結(jié)果可得： 塔頂平均熱容：? ?KkmolkJCMC PPD ?????? / 進(jìn)料平均熱容：? ?KkmolkJC FPF ????? / 塔底平均熱容： ? ?Kk m olkJCMC PPW ?????? /5 3 3 1 2 0 2 塔頂溫度 ?DT K 下，各組分 的氣化潛熱： kgJ /?苯? ， kgJ /?甲苯? ， kgJ /?乙苯? ， kgJ /k4 4 9 5?苯乙烯? ， kgJ /3 3 5 .6 5 6 7 k?焦油? kgkJx ii /4 3 4 1 1 0 0 0 0 2 6 8 6 0 1 0 1 ????????? ?? 從 PROⅡ 模擬的輸出結(jié)果可得 塔頂平均分子量： ?M （ 1） 0℃ 時(shí)塔頂氣體上升的焓 VQ ： 塔頂以 0℃ 為基準(zhǔn)：而 hk molDLV / 1 8 612 ????? hkJ MVtCVQ DPDV / ????????? ? （ 2）回流液的焓 RQ ： 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 18 認(rèn)為泡點(diǎn)回流進(jìn)行計(jì)算，回流溫度 KT ? hkJTCLQ PDR / 2 9 2 6 9 6 ????? （ 3）塔頂流出液的焓 DQ 因流出口與回流口組成可認(rèn)為一樣，則平均摩爾熱容相等，所以有： hkJTCDQ DPDD /8 0 4 9 4 9 4 4 33 4 0 3 8 ????? （ 4）冷凝器消耗的焓 CQ hkJ DRVC / 3 7 3 1 3 4 9 4 9 4 2 9 2 6 9 6 1 7 9 5 0 4 9 ??????? （ 5）進(jìn)料口的焓 FQ ： hkJTCFQ FPFF / 6 9 6 4 8 9 2 4 8 6 ????? （ 6）塔底殘液的焓 WQ ： hkJTCWQ WPWW / 7 2 9 2 2 6 4 65 3 3 7 00 8 0 6 5 ????? （ 7）再沸器 BQ ： 塔釜熱損失為 10%，則 ?? 。設(shè)再沸器損失能量 39。 B? ，由于 39。B F C W DQ Q Q Q Q Q? ? ? ? ?，所以加熱器實(shí)際熱負(fù)荷： hkJ Q FDWCB / ? ????????hkJQ B / 1 3 2 8 2 8 3?? 表 21 熱量衡算結(jié)果匯 項(xiàng)目 進(jìn)料()FQ kJ h 冷 凝 器()CQ kJ h 塔 頂 餾 出 液()DQ kJ h 塔 釜 產(chǎn) 品()WQ kJ h 再 沸 器()BQ kJ h 熱量()QkJ h 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 3 章 0403 設(shè)備計(jì)算 本設(shè)計(jì)的泡露點(diǎn)溫度均由 PROⅡ 模擬得到。 查的如下數(shù)據(jù) ： 塔頂： ?DP Kp