【正文】 出口： 注：H2的比熱容幾乎不隨溫度而變化，所以去取為常數(shù) Cp= 把已知的數(shù)據(jù)代入方程（43）整理得：（） 上式中的平均比熱容是25℃和x℃之下的平均比熱容，所以平均比熱容是溫度的函數(shù)，而x℃又是未知數(shù)，所以需要用試差法來解上邊的方程。 三段反應(yīng)器的熱量衡算 進入三段反應(yīng)器的過熱水蒸氣量的計算 一定量的800℃的水蒸氣與580℃的一段出口物料混合后溫度達到620℃ 解得 m3(水)=103 kg/ｈ三段反應(yīng)器 流 入 流 出流入流出組成流量/t/h組成流量/t/h水 水 乙苯 乙苯 苯乙烯 苯乙烯 H2 H2 進口物料（混合后）溫度為620℃，出口溫度設(shè)為x℃ 三段反應(yīng)器出口物料溫度的計算 （） 能量衡算的參考態(tài)定為25℃，H2O（g），乙苯（g），苯乙烯（g），H2（g）。⑵ 設(shè)x=580 得 把已知數(shù)值代入代入方程（42）的右邊得：，符合要求。從而就求出了一段反應(yīng)器出口物料的溫度。將平均比熱容帶入上式計算出右邊的數(shù)值，并且與左邊進行比較。注：忽略非常少的副產(chǎn)物，考慮幾種主要的物質(zhì)進口： 出口： 注：H2的比熱容幾乎不隨溫度而變化，所以取為常數(shù) Cp=把已知數(shù)據(jù)代入方程（42）整理得：（） 上式中的平均比熱容是25℃和x℃之下的平均比熱容，所以平均比熱容是溫度的函數(shù)，而x℃又是未知數(shù)，所以需要用試差法來解上邊的方程。分析誤差可能產(chǎn)生的原因：各物質(zhì)熱容數(shù)據(jù)的不準確（大部分是通過讀圖獲得的）；用平均比熱容來計算，較粗糙可能帶來較大誤差。所以出口物料的溫度約為520℃。⑷ 設(shè)x=530 得 把已知數(shù)值代入方程（41）的右邊得：，不符合要求，所以還需要繼續(xù)試差。⑵ 設(shè)x=580 得 把已知數(shù)值代入方程（41）右邊得：，不符合要求，所以還需要繼續(xù)試差。從而就求出了一段反應(yīng)器出口物料的溫度。將平均比熱容帶入上式計算出右邊的數(shù)值，并且與左邊進行比較。 溫度T下化學(xué)反應(yīng)熱的計算（采用基?；舴蚬剑? （） （） 溫度變化時H2的比熱容變化很小，忽略溫度對氫氣比熱容的影響，Cp= T=873K時，苯乙烯 Cp= 乙苯 Cp= T=298K時，苯乙烯 Cp= 乙苯 Cp= 注：與課本中的數(shù)據(jù) 相比較，說明計算可信 一段反應(yīng)器出口物料溫度的計算一段反應(yīng)器 流 入 流 出 注：忽略非常少的副產(chǎn)物，考慮幾種主要的物質(zhì)流入流出組成流量/t/h組成流量/t/h水 水 乙苯 乙苯 續(xù)表組成流量/t/h組成流量/t/h苯乙烯 H2 進口物料（混合后）溫度為620℃，出口溫度設(shè)為x℃ （）能量衡算的參考態(tài)定為25℃，H2O（g），乙苯（g），苯乙烯（g），H2（g）進口： 出口： 注：H2的比熱容幾乎不隨溫度而變化，所以去取為常數(shù) Cp=把已知數(shù)據(jù)代入方程（41）整理得：（） 上式中的平均比熱容是25℃和x℃之下的平均比熱容，所以平均比熱容是溫度的函數(shù)，而x℃又是未知數(shù)，所以需要用試差法來解上邊的方程?！鍯p/Jmol所以取CP（H2O） =℃Cp/kJ/kg℃ 把ｔ３=773Ｋ帶入得ＣＰ＝℃ 　CP(液)=℃ 氣態(tài)乙苯的熱容數(shù)據(jù)A0A1103A2106A3109（注：CP的單位是：J/mol ；T的單位是：K） 乙苯的潛熱數(shù)據(jù)溫度/℃02060100140Cp/Kcal/kg9492878278Cp/kJ/kg⑴ t1=25℃ CP(液)= 乙苯預(yù)熱所耗熱量℃（l）℃（g）Q1Q2Q325℃ （l）500℃（g） 乙苯經(jīng)歷如下所示的狀態(tài)變化： 液態(tài)乙苯的熱容數(shù)據(jù)溫度/℃025406080100200Cp/kcal/kg⑸ 固定床反應(yīng)器在稍大于常壓下的壓力下進行操作，系統(tǒng)總壓大于大氣壓，反應(yīng)安全性可提高。三段反應(yīng)器產(chǎn)品的出口溫度也是經(jīng)過計算才能得知。二段反應(yīng)器產(chǎn)品的出口溫度同樣經(jīng)過計算才能得知。一段反應(yīng)器產(chǎn)品的出口溫度經(jīng)過計算才能得知。4 熱量衡算整個工藝流程的能量衡算包括：①原料預(yù)熱所需熱量；②反應(yīng)所需熱量；③產(chǎn)品冷卻所放出的熱量；④精餾塔中再沸器和冷凝器所吸收或放出的熱量。流入流出組成 流量/t/h組成 流量/t/h 乙苯苯乙烯H2Om(H2O) 乙苯其它H2Om(H2O)苯甲苯H2CH4C2H6焦油合計+m(H2O)合計+m(H2O)F4F5組成流量/t/h組成流量/t/hH2 苯乙烯CH4乙苯C2H6 H2Om(H2O)苯 甲苯 焦油合計 合計+m(H2O)F7F6組成流量/t/h組成流量/t/hH2Om(H2O) 苯乙烯 粗苯乙烯 乙苯苯 甲苯 焦油合計+ m(H2O)合計 F8F9組成流量/t/h組成流量/t/h乙苯 苯乙烯苯乙苯甲苯 焦油苯乙烯合計合計F10F11組成流量/t/h組成流量/t/h乙苯苯甲苯 甲苯苯乙烯乙苯 合計合計注：F10+F11=、F8=，此處有小誤差，原因可能是取三位小數(shù)點造成的。對苯乙烯作物料衡算： 代入已知數(shù)據(jù)解得： F8F9組成流量/t/h組成流量/t/h乙苯 ++ 苯乙烯+苯+乙苯甲苯+ 焦油++苯乙烯+合計+ 合計+ F11 F8苯和甲苯回收塔F10 苯和甲苯回收塔的物料衡算 注：F11含苯、甲苯、極少量乙苯（含F(xiàn)11的2%，xD=2%）F10含乙苯（含F(xiàn)10總量的95%，xW=95%）、極少量甲苯及苯乙烯對乙苯作物料衡算： 代入已知數(shù)據(jù)可以得到： 解得： F10F11組成流量/t/h組成流量/t/h乙苯苯 甲苯 甲苯 苯乙烯乙苯 合計合計 F12 F11苯和甲苯分離塔F13 苯和甲苯分離塔的物料衡算 注：F12含苯，少量甲苯（含F(xiàn)12總量的5%，xD=5%）；F13含甲苯(含F(xiàn)13總量的95%，xW=95%)，少量苯，少量苯乙烯對甲苯作物料衡算： 代入已知數(shù)據(jù)可以得到： F12F13組成流量/t/h組成流量/t/h苯 苯甲苯甲苯乙苯 合計合計F14 F9苯乙烯精制塔F15 苯乙烯精制塔的物料衡算 注：F14含苯乙烯（%，xD=%）， 焦油及少量乙苯；F15含焦油及少量苯乙烯（占F15總量的2%，xD=2%）對苯乙烯作物料衡算： 代入已知數(shù)據(jù)可以得到： F14F15組成流量/t/h組成流量/t/h苯乙烯 焦油及乙苯乙苯及焦油 苯乙烯合計 合計 解得：即：。經(jīng)反應(yīng)器出來的混合物料經(jīng)過冷凝分離，分離為氣相和液相，假設(shè)此處氣液完全分離。水蒸氣與乙苯的用量比值是通過后續(xù)的熱量衡算計算得出來的，故在物料衡算過程中就先假設(shè)水的質(zhì)量為m()。設(shè)：F1流股的質(zhì)量流量為x t/h，%；F10流股的質(zhì)量流量為y t/h，組成為含乙苯95%，含苯乙烯2%(y+z)(假設(shè)其進入反應(yīng)器后生成其他物質(zhì)，不計入苯乙烯產(chǎn)品中)，含甲苯5%2%（y+z）；F11流股的質(zhì)量流量為z t/h。涉及物料循環(huán)的物料衡算有兩種計算方法：試差法和列方程組法本，設(shè)計采用列方程組的方法。⑷ 后續(xù)分離過程中的冷凝氣液分離、油水分離、精餾分離其中的一些損失及指標（部分是參考文獻中的分離要求）均是假設(shè)的。⑵ 副反應(yīng)主要考慮兩個：一個裂解反應(yīng)和一個加氫反應(yīng)。），選擇性為95%（目標產(chǎn)品為苯乙烯）。乙苯的單程轉(zhuǎn)化率為75%（采用傳統(tǒng)的乙苯催化脫氫工藝，但采用發(fā)展到目前最先進的工藝。所以決定采用絕熱反應(yīng)器，采用三段式軸向固定床反應(yīng)器。乙苯氧化脫氫法生產(chǎn)苯乙烯有兩種工藝路線：等溫路線和絕熱路線。故從操作控制和生產(chǎn)安全這個非常重要的角度來講：應(yīng)選擇工藝最成熟的乙苯催化脫氫法，而能耗的考慮則放在第二位。UOP的選擇性氧化脫氫法，涉及到多元混合氣體爆炸極限問題，對工藝控制要求非常高。 StyroPlus工藝與乙苯脫氫工藝的比較工藝指標乙苯脫氫工藝StyroPlus工藝反應(yīng)器入口溫度/oC600615壓力（絕壓)/MPa單程轉(zhuǎn)化率/%70選擇性/%94m(水蒸氣)/m(乙苯)，兩項最關(guān)鍵的指標：單程轉(zhuǎn)化率和m(水蒸氣)/m(乙苯)，這兩個指標對能耗影響最大。從工藝路線受市場影響情況來看：乙苯共氧化法為聯(lián)產(chǎn)工藝，其受市場制約最大。 從產(chǎn)能角度來講：催化脫氫工藝的產(chǎn)能最大，乙苯共氧化法的產(chǎn)能次之，從裂解汽油中萃取分離苯乙烯最小，一般單套裝置產(chǎn)能2萬t/a左右。從中可以看出其產(chǎn)能是非常小的，并且受到產(chǎn)地及原料的影響。裂解汽油是乙烯工業(yè)的重要副產(chǎn)品，產(chǎn)量是乙烯生產(chǎn)能力的50%80%。荷蘭公司DSM公司于20世紀80年代末從Toray公司購買此技術(shù)并申請專利后進一步開發(fā)了新型的用于減少結(jié)垢的聚合物抑制劑及苯乙烯精制方法，并于1996年通過SABIC歐洲石化SABTEC公司實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，擁有全球第一套裂解汽油苯乙烯萃取裝置。⑵ 工藝流程 脫 鹽 水脫 氫 選 擇 氧 化反 應(yīng) 器 水 蒸 氣 罐加 熱 爐水 蒸 氣去 分 離 工 段燃 料 油廢 熱 鍋 爐燃 料 氣氧 氣氣 態(tài) 乙 苯 StyroPlus工藝三段式反應(yīng)器系統(tǒng)工藝流程簡圖 從裂解汽油中萃取苯乙烯⑴ 技術(shù)開發(fā)與工業(yè)化日本Toray公司早在20世紀70年代就開發(fā)了苯乙烯抽提回收工藝技術(shù)，但當時由于受到精餾技術(shù)和工藝控制技術(shù)限制。20世紀90年代初期Lummus、Monsanto、UOP3家公司合作將乙苯脫氫選擇性氧化脫氫技術(shù)（StyroPlus）與乙苯脫氫技術(shù)集成一體，稱為Smart工藝。用方法生產(chǎn)的苯乙烯約占苯乙烯總產(chǎn)量的12%[6]，可見這也是一種非常重要的方法。目前世界上85%[6]苯乙烯是用該法生產(chǎn)的，可見其應(yīng)用相當廣泛，技術(shù)上十分成熟煙道氣反應(yīng)器過熱器預(yù)熱器蒸發(fā)器水蒸氣循環(huán)乙苯反產(chǎn)物去分離裝置煙 道 氣乙苯⑵ 工藝流程