【正文】 乙苯蒸出塔的物料衡算 ① 塔釜量 =苯乙烯初餾塔 進料量（列表） 組成 苯乙烯 乙苯 二甲苯 焦油 ∑ （ kg/hr） ②塔頂量 =苯、甲苯蒸出塔 進 料量（列表） 組成 乙苯 苯乙烯 二甲苯 甲苯 苯 ∑ （ kg/hr） ③ 乙苯蒸出塔乙苯抽空損失：（乙苯在乙苯 蒸出塔中抽空損失占總抽空損失的75%） 乙苯蒸出塔乙苯抽空損失 = 75% =（ kg/hr） ④ 乙苯蒸出塔苯乙烯抽空損失：（苯乙烯在乙苯 蒸出塔中抽空損失占總抽空損失的 %） 乙苯蒸出塔苯乙烯抽空損失 = % =（ kg/hr） ⑤ 乙苯 蒸出塔聚合耗苯乙烯量 =（苯乙烯初餾塔 進塔的焦油量－ 未溶水的油層中焦油量） 208/210 =（ － ） 208/210 =（ kg/hr） ⑥進料量： 二甲苯 =塔頂量＋ 塔釜量 =+ =（ kg/hr） 焦油量 =未溶水的油層中焦油量 （ kg/hr） 甲苯量 =塔頂量（ ） 33 苯量 =塔頂量（ ） 乙苯量 =塔頂量＋ 塔釜量＋乙苯蒸出塔乙苯抽空損失 =++ =（ kg/hr） 苯乙烯量 =塔頂量＋ 塔釜量＋乙苯蒸出塔苯乙烯抽空損失＋乙苯蒸出塔聚合耗苯乙烯量 =+++ =（ kg/hr） ⑦ 乙苯蒸出塔物料衡算表 組成 進 料 塔 頂 塔 釜 抽空量kg/hr kg/hr wt% kg/hr wt% kg/hr wt% 苯乙烯 乙苯 二甲苯 0 甲苯 0 0 0 苯 0 0 0 焦油 0 0 0 ∑ 34 三、脫氫系統(tǒng)的熱量衡算 (以下計算以一小時為基準 ) 蒸發(fā)器 ： 原料：為計算方便，故把原料全部看成乙苯 已知：乙苯常壓下沸點為 ℃，蒸發(fā)器出口溫度 140℃ 把乙苯從 20℃（液）加熱到 140℃（氣）所需熱量計算如下： （ 1）求所需熱量 Q： ①把乙苯從 20℃加熱到 ℃（液→液）所需熱量 Q1： 先求平均溫度 tm，再查 tm下 乙苯（液） 的 Cpm，最后計算 Q1=GCpm（ t2－ t1） 注：需注明 Cpm出處（石油化工計算圖表） tm=+20/2=℃ Cpm=36kcal/kg ② 未冷凝的氣體組成 yi： 由 Li=Lxi（ kmol/hr）， L=（ 1－ V） F，則 Vi=Fi－ Li（ kmol/hr） ， yi=Vi/∑xi 離開水 冷器的液體總量： L=（ 1－ V） F（ kmol/hr） L=(1V)F (kmol/hr) L=() = kmol/hr 計算結(jié)果列表如下： 組成 Fi kmol/hr Li=Lxi kmol/hr Li kg/hr Vi=Fi－ Li kmol/hr Vi kg/hr yi % 乙苯 苯乙烯 水蒸氣 160,938 二甲苯 甲苯 苯 氫氣 0 0 22 二氧化碳 0 0 甲烷 0 0 乙烯 0 0 二聚體 0 0 0 ∑ 出鹽水冷凝器的氣液組成 ：（ T 進 =40℃， T 出 =－ 10℃） 為了簡化計算起見，參照清華大學 1 千噸苯乙烯工藝設計說明書，經(jīng) 鹽水冷凝器后，絕大多數(shù)芳烴和水冷凝成液體，各冷凝下來量如下：（ wt%） 組成 H2 CO2 CH4 C2H4 H2O 甲苯 二甲苯 苯 乙苯 苯乙烯 各物質(zhì)被冷凝量 0 0 0 0 92 75 85 ① 出鹽水冷凝器液相組成 Xi： Li =Fiwt% xi= Li/∑ Li 100% （ wt%） 計算示例：（乙苯為例） Li= = xi = = 計算結(jié)果列表如下： 組成 Fi kmol/hr Fi kg/hr Li kg/hr Li kmol/hr xi wt% 乙苯 苯乙烯 水蒸氣 二甲苯 甲苯 苯 23 ∑ ② 出鹽水冷凝器氣相組成 yi：（根據(jù) Vi=Fi－ Li） 計算示例： (乙苯為例 ) Vi= = kg/hr yiwt%= 計算結(jié)果列表如下： 組分 Fi kg/hr Li kg/hr Vi=Fi－ Li kg/hr yi wt% 乙苯 二甲苯 苯乙烯 氫氣 0 乙烯 0 甲烷 0 甲苯 二氧化碳 0 水 苯 ∑ 油水分離器水油組成 ： ① 各種物質(zhì)在水中溶解度可查《化工工藝算圖》第一冊的清華大學計算說明書： 名稱 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 聚苯乙烯 二甲苯 溶解度g/100gH2O 0 ② 計算油水分離器加入量，并計算出油層、水層總量及其組成： 24 Li=Li 水冷 ＋ Li 鹽冷 （ kg/hr） 被溶解量（水帶走量） =溶劑量（水總量）溶解度 未溶解量（油層物質(zhì)量） = Li－ 被溶解量 計算示例：（乙苯為例 ）： Li 水冷 = kg/hr Li 鹽冷 = kg/hr Li=+= kg/h 被溶解量 = 未溶量 == kg/hr 計算結(jié)果列表如下： 組分 Li 水冷 kg/hr Li 鹽冷kg/hr Likg/hr 被溶量 kg/hr 未溶量 kg/hr xi 水 wt% xi 油 wt% 乙苯 苯乙烯 水 0 0 二甲苯 0 0 甲苯 苯 二聚體 0 ∑ 對反應系統(tǒng)進行物料衡算：（ kg/hr） 組分 進 料 出 料 進入反應系統(tǒng) kg/hr 鹽水冷凝器放空量 kg/hr 被溶量 kg/hr 未溶量 kg/hr 乙苯 21780 二甲苯 0 苯乙烯 25 氫氣 0 / / 乙烯 0 / / 甲烷 0 / / 甲苯 0 二氧化碳 0 / / 水 0 苯 0 二聚體 0 0 ∑ 計算總進出物料量， ∑ 進料 =+++ =∑ 出料 =++ =由以上可知是平衡。 假設氣化率 V（ ～ ），由公式 ? ?? ?11 ??? i ifi kv xx求出 Xi， 利用 ∑ Xi=1，檢驗所設的 V是否正確?；亓鞅瓤梢酝ㄟ^產(chǎn)品規(guī)格的需要來控制。苯 /甲苯分離塔的關(guān)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。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。 EB 回收塔的塔頂物流送入該塔，在設計回流比為 ～ ，分離出約含 %(W)的甲苯的苯塔頂產(chǎn)品和約含 %(W)的苯的甲苯塔釜產(chǎn) 品。該塔再沸器所需的熱能由 1100kPa 蒸汽所提供。 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。 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(nèi)苯乙烯的聚合，設計回流比為 ～ 。該塔的 第二個目的是將該塔釜液經(jīng)薄膜蒸發(fā)器汽提后，可生產(chǎn)出苯乙烯焦油，其中，苯乙烯和α 甲基苯乙烯含量相加 16 不超過 16%(W)。 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。該塔再沸器 所需的熱能由 350kPa 的壓力的蒸汽所提供。為取得理想的分離效果， EB/SM 分離塔在高回流比下操作，設計回流比為 ～ 12。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。生產(chǎn)出一種塔釜產(chǎn)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(chǎn)出產(chǎn)品，它含有基本上全部的 EB、苯和甲苯并帶有約 %(W)苯乙烯。 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。含有約 %(W)殘存苯乙烯的凈塔底液送至貯罐，作為燃料使用。蒸發(fā)器蒸發(fā)揮 發(fā)物并將其送回到 SM塔底。 SM 塔頂產(chǎn)品為 %(W)純度（最低）的苯乙烯產(chǎn)品；回流中加入 TBC，以抑制塔中的聚合反應。含有 %(W)甲苯的 EB回收塔塔底產(chǎn)品循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)； EB回收塔塔頂產(chǎn)品，即苯 甲苯混合物以及不足%(W)EB 被送入苯 /甲苯分離塔，苯 /甲苯分離塔將其分離為含約 %(W)甲苯的塔頂產(chǎn)品和含約 %(W)苯的塔底甲苯產(chǎn)品。 苯乙烯蒸餾總述： 苯乙烯蒸餾的目的是將從脫氫反應系統(tǒng)出來的液態(tài)芳烴混合物分餾成： a、一種高純度的苯乙烯產(chǎn)品（苯乙烯聚合物最小損失） b、循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)的 EB 物料流 c、苯乙烯焦油物料流 （含有苯乙烯聚合物、重餾分和少量苯乙烯） d、適合作為 EB 裝置進料的苯物料流 e、甲苯副產(chǎn)品物料流 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。從調(diào)節(jié)冷卻器出來的未冷凝氣體為脫氫廢氣，含有氫、二氧化碳、甲烷和大量的芳烴。凈工藝冷凝液通過汽提除去溶解的有機物。 工藝冷凝液用泵壓送至用來除去夾帶有機物的撇沫罐。被稱之為“脫氫混合物（ DM）”的芳烴相流進有機物分隔間，隨后進行 SM 產(chǎn)品精餾和對未反應的 EB、及副產(chǎn)物苯、甲苯和高沸物進行回收。調(diào)節(jié)冷凝器中的冷凝液也流向有機混合物 /水分離器。冷卻的反應器產(chǎn)品與部分未汽提的工藝冷凝液被過熱降溫，并在主冷凝器中冷凝。大部分 EB 反應生成 SM（受平衡限制）和少量副產(chǎn)品。 EB 和蒸 汽混合物徑向從內(nèi)向外地進入催化劑床層，一部分EB反應生成 SM，由于進行吸熱反應，溫度降低。因此，本設計采用兩級反應器以獲得較好的經(jīng)濟效益。由于受到其他變量因素的影響， EB 轉(zhuǎn)化總量可達到 70～ 85%。但是，如果出料被再加熱到第一級入口溫度 ，混合物便無法平衡。第三，蒸汽能抑制高沸物沉積在催化劑上，如果允許超過一定的限度，這些結(jié)焦生成物最終會污染催化劑，使其活性降低而無法使用。其結(jié)果是對于一定的 EB 轉(zhuǎn)化而言，溫度降低很多，在同樣的入口溫度下 EB 轉(zhuǎn)化更多。蒸汽稀釋還有其他等同的 重要作用。較低的壓力將使 EB 轉(zhuǎn)化較高，同時選擇性也不受太大的影響。 平衡常數(shù)有壓力的范圍，因為轉(zhuǎn)化一個摩爾 EB 會生成兩個摩爾的產(chǎn)物。本設計裝置擬采用的正是此種催化劑。 目前有很多種 EB脫氫催化劑，這些催化劑一般分為兩類：（ 1）高活性、低選擇性；（ 2） 低活性、高選擇性。 相對于 EB 進料而言，催化劑數(shù)量對優(yōu)化操作起著重要的作用。然而，與促進催化脫氫相比，高溫更會增加非選擇熱反應和脫烴反應的速度而生成苯和甲苯。在一般設計中，在第一個三分之一的催化劑床層上，約有 80%的溫降產(chǎn) 生。 EB脫氫的主要操作和設計變量 （ 1）溫度 （ 2）催化劑量及催化劑 （ 3）壓力 （ 4）蒸汽稀釋 因為 EB脫氫生成 SM 的反應是吸熱反應，所以反應混合物的溫度隨反應加深而降低。在反應器的設計中應該記住 ：在接近反應平衡時 SM 停止生成，而苯和甲苯卻繼續(xù)生成，實際上并沒有限度。 CO2+H2=CO+H2O 通常，在苯和甲苯的生成中，甲烷和乙烯的量總是比預期的要少。 EB/SM 混合物還進行一些不 受平衡控制的初級反應（副反應），其中首要的是脫烴反應，特性如下： C6H5C2H