【正文】 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%。 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。 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。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。 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 。塔釜配有至脫氫混合液貯罐的倒空線。苯乙烯塔再沸器（ E0408）用 MPaG 蒸汽加熱。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。苯乙烯塔在真空下操作。 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。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)。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。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。較高的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。 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 8 本裝置是基于使用 StyromaxPlus5 型催化劑。本系統(tǒng)，包括蒸汽過(guò)熱器、過(guò) 熱蒸汽輸送管道、反應(yīng)器和反應(yīng)器流出物換熱器，作為一個(gè)機(jī)械和熱力的整體單元來(lái)設(shè)計(jì)。 生產(chǎn)裝置的選擇 本裝置將根據(jù) Lummus/UOP 在沸石催化劑作用下利用乙烯和苯生產(chǎn)出中間產(chǎn)品乙苯的技術(shù)和 Lummus/Monsanto/UOP 通過(guò)乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的 “經(jīng)典 ”苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。附近有動(dòng)力廠，電廠，所需動(dòng)力蒸汽供應(yīng)方便，經(jīng) 濟(jì)合理，特別是化工區(qū)地處吉林市的東北部，而該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂?，西北風(fēng)，對(duì)市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無(wú)影響，該廠的下游還有污水處理廠，能將工業(yè)，生活污水進(jìn)行有效的處理。該廠地處松花江畔，水源充足，水質(zhì)優(yōu)良，同時(shí)各處均有鐵路與全國(guó)各地相連，交通便利。 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件 本設(shè)計(jì)中的苯乙烯車間建在吉化江北化工廠，吉 林地區(qū)自然條件如下：，最高氣溫： ℃ ，最低氣溫： 38℃ ，平均相對(duì)濕度： 71%，最深凍土度： m，最大降雪量： 429 mm，平均風(fēng)速： m/s，水溫 15℃ ，主導(dǎo)風(fēng)向：西南，西北，年降水量： mm。 d) 來(lái)自管線或罐的銹，能與 TBC 反應(yīng)，使苯乙烯變成黃色或黃綠色。 b) 苯乙烯氧化物會(huì)在苯乙烯中產(chǎn)生顏色。在貯存或運(yùn)輸期間，苯乙烯可能改變顏色，從而影響聚苯乙烯產(chǎn)品。苯乙烯濃度高的部位（如塔釜和塔頂罐），為減少苯乙烯停留時(shí) 間，降低聚合物生成，則把容器體積降至最小。 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為降低操作溫度，苯乙烯精餾塔均在真空下操作的。在本裝置內(nèi)，精餾塔內(nèi)使用的阻聚劑是 2， 4二硝基 鄰叔丁基苯酚 (DNBP)，它與苯乙烯焦油一起離開系統(tǒng)，由于 DNBP 會(huì)影響苯乙烯下游工藝，因此它不能帶入苯乙烯產(chǎn)品。精餾塔內(nèi)，苯乙烯的溫度可以高達(dá) 120℃ ，阻聚劑主要是為了阻止高溫下聚合物的生成。 即使在環(huán)境溫度下液相苯乙烯也會(huì)聚合，未加阻聚劑的苯乙烯，可以與自身反應(yīng)或者與氧反應(yīng)生成苯乙烯 氧共聚物，因此在苯乙烯貯存過(guò)程中，也需要加入阻聚劑。 苯乙烯聚合反應(yīng)的速率隨著濃度、溫度和時(shí)間增加而增加。 苯乙烯生產(chǎn)原理和貯存 以苯和乙烯為原料，采用液相烷基化（烴化）法制取乙苯，然后乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯。 丁苯 橡膠 是丁二烯與苯乙烯共聚，是最大的通用 合成橡膠 品種，也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的橡膠之一。 苯乙烯、 丁二烯 和 丙烯 腈共聚而成的 ABS 樹脂是用量最大的大宗熱塑性 工程塑料 ，是苯乙烯系列樹脂中發(fā)展與變化最大的品種，在電子電器、儀器儀 表 、 汽車 制造、家電、 玩具 、建材工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 苯乙烯的均聚物 ―― 聚苯乙烯 (PS)是五大通用熱塑性合成樹脂之一，廣泛用于注塑制品、擠出制品及泡沫制品 3 大領(lǐng)域。苯乙烯還可以生產(chǎn)丙烯腈 苯乙烯二元共聚物（ SAN）、不飽和樹脂（ UPR）、丁苯橡膠（ SBR）、丁苯膠乳（ SBL）、熱塑性丁苯橡膠（ SBS）等產(chǎn)品。是不飽和芳烴中最簡(jiǎn)單、最重要的成員。 PRO Ⅱ 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘 要 ........................................................................ I Abstract ....................................................................... II 第一篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 .............................................................. 4 第 1 章 緒論 .................................................................... 5 設(shè)計(jì)說(shuō)明 ................................................................ 5 產(chǎn)品概述 ................................................................ 5 苯乙烯的性質(zhì) ..................................................... 5 苯乙 烯的用途 ..................................................... 6 苯乙烯生產(chǎn)原理和貯存 ............................................. 6 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件 ...................................................... 7 廠址的選擇 .............................................................. 7 生產(chǎn)裝置 的選擇 .......................................................... 7 生產(chǎn)工藝流程 ............................................................ 8 全車間生產(chǎn)工藝流程 ............................................... 8 苯乙烯塔生產(chǎn)工藝流程 ............................................. 9 本崗位主 要設(shè)備及其作用 .................................................. 9 三廢的來(lái)源及處理 ........................................................ 9 第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書 .............................................................. 11 第 1 章 物料衡算 ............................................................... 12 第 2 章 熱量衡算 ............................................................... 16 溫度壓力的確定 ......................................................... 16 熱量衡算 ............................................................... 16 第 3 章 T0403 設(shè)備計(jì)算 ......................................................... 19 平均密度的 計(jì)算 ......................................................... 19 液相平均表面張力的計(jì)算 ................................................. 20 液相平均粘度的計(jì)算 ..................................................... 20 理論板數(shù)的計(jì)算 ......................................................... 20 回流比的計(jì)算 ........................................................... 20 確定進(jìn)料位置 ........................................................... 20 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 .............................................. 21 塔徑的計(jì)算 ...................................................... 21 精餾塔高度的有效計(jì)算 ............................................ 22 溢流裝置計(jì)算 .................................................... 23 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯精餾模擬計(jì)算及工藝設(shè)計(jì) 2 堰長(zhǎng) Wl .......................................................... 23 流堰高度 ........................................................ 23 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA .................................... 24 降液管底隙高度 0h ................................................ 24 塔板布置 ............................................................... 25 邊緣區(qū)寬度的確定 ................................................ 25 開孔區(qū)面積計(jì)算 ......................................