【正文】 工藝及比較……………………………………………………………… 6本工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明…………………………………………………………………………… 6二、生產(chǎn)工藝說(shuō)明…………………………………………………………………………… 8原料、成品及半成品……………………………………………………………………… 8主副化學(xué)反應(yīng)式…………………………………………………………………………… 8生產(chǎn)步驟…………………………………………………………………………………… 8原理、化學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì)……………………………………………………………… 9反應(yīng)器設(shè)計(jì)依據(jù)…………………………………………………………………………… 10主要工藝變量（參數(shù)）的選擇與控制…………………………………………………… 10流程敘述…………………………………………………………………………………… 11工藝設(shè)計(jì)物性參數(shù)………………………………………………………………………… 13三、物料及熱量衡算………………………………………………………………………… 13計(jì)算依據(jù)…………………………………………………………………………………… 13物料衡算…………………………………………………………………………………… 14熱量衡算…………………………………………………………………………………… 22四、乙苯—苯乙烯精餾塔的計(jì)算…………………………………………………………… 24乙苯—苯乙烯塔操作條件的確定………………………………………………………… 24理論板數(shù)的計(jì)算…………………………………………………………………………… 25五、乙苯—苯乙烯塔附屬設(shè)備計(jì)算………………………………………………………… 31六、乙苯—苯乙烯塔主要工藝條件一覽表………………………………………………… 35七、原材料消耗綜合表、排出物表………………………………………………………… 36八、生產(chǎn)控制………………………………………………………………………………… 37九、產(chǎn)品消耗定額…………………………………………………………………………… 37十、三廢處理………………………………………………………………………………… 37十一、原料、中間產(chǎn)品的分析方法………………………………………………………… 38十二、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 38一、 緒論原料的主要性質(zhì)與用途（1）乙苯的主要性質(zhì)乙苯是無(wú)色液體，具有芳香氣味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，幾乎不溶于水，易燃易爆，對(duì)皮膚、眼睛、粘膜有刺激性，在空氣中最大允許濃度為100PPM。設(shè)計(jì)中有不少錯(cuò)誤之處，請(qǐng)指導(dǎo)老師予以批評(píng)指正，多提出寶貴意見(jiàn)。原料來(lái)自乙苯生產(chǎn)裝置或原料采購(gòu)部門，循環(huán)水、冷凍水、電和蒸汽來(lái)由公用工程系統(tǒng)提供，生產(chǎn)出的苯乙烯產(chǎn)品到成品庫(kù)。它經(jīng)濟(jì)有效且能使苯乙烯焦油作為燃料清潔地燃燒。所需要的催化劑用量和反應(yīng)器體積較小，且催化劑不宜磨損，能在高溫高壓下操作，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選價(jià)便宜。該系統(tǒng)是由蒸汽過(guò)熱器、過(guò)熱 蒸汽輸送管線和反應(yīng)產(chǎn)物換熱器組成，設(shè)計(jì)為熱聯(lián)合機(jī)械聯(lián)合裝置。苯乙烯單體生產(chǎn)工藝技術(shù)：深度減壓，絕熱乙苯脫氫工藝乙苯脫氫反應(yīng)在絕熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，其特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)55%， 選擇性好，可達(dá)90%。 范文范例參考年產(chǎn)10w噸丙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 姓 名 所在系部 化學(xué)工程 專業(yè)班級(jí) 有機(jī)化工 指導(dǎo)老師 2015 年 3月前 言 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容為10萬(wàn)噸/年乙苯脫氫制苯乙烯裝置，包括工藝設(shè)計(jì)，設(shè)備設(shè)計(jì)及平面布置圖。 本設(shè)計(jì)的依據(jù)是采用低活性、高選擇性催化劑，參照魯姆斯(Lummus)公司生產(chǎn)苯乙烯的技術(shù)，以乙苯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯。特殊的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)：在低壓（深度真空下）下操作以達(dá)到最高的乙苯單程轉(zhuǎn)化率和最高的苯乙烯選擇性。整個(gè)脫氫系統(tǒng)的壓力降小，以維持壓縮機(jī)入口盡可能高壓，同時(shí)維持脫氫反應(yīng)器盡可能低壓，從 而提高苯乙烯的選擇性，同時(shí)不損失壓縮能和投資費(fèi)用。在苯乙烯蒸餾中采用一種專用的不含硫的苯乙烯阻聚劑。工業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和設(shè)備的良好設(shè)計(jì)可使操作無(wú)故障，從而可減少生產(chǎn)波動(dòng).本設(shè)計(jì)裝置主要由脫氫反應(yīng)和精餾兩個(gè)工序系統(tǒng)所組成。 此設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了計(jì)算方便，忽略了一些計(jì)算過(guò)程，故有一定的誤差，另由于計(jì)算時(shí)間比較倉(cāng)促，有些問(wèn)題不能夠直接解決。 苯乙烯設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)10萬(wàn)噸苯乙烯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)原始條件：原料組成（質(zhì)量%）組別乙苯甲苯苯∑399%%%100%698%%%100%操作條件：年工作日：300天，每天24小時(shí)，乙苯總轉(zhuǎn)化率為55%%配料比：原料烴/水蒸汽=1/（質(zhì)量比）溫度T：第一反應(yīng)器進(jìn)口溫度630℃，出口溫度580℃ 第二反應(yīng)器進(jìn)口溫度630℃，出口溫度600℃壓力P： * 105 Pa（絕）選擇性：C8H10→C8H8+H2 （1）C8H10→C6H6+C2H4 （2）C8H10+H2→C7H8+CH4 （3）3（1）90%（2）3%（3）7%6（1）92%（2）3%（3）5%催化劑條件：（1）采用11氧化鐵催化劑，d=3mm，h=13mm（2）允許通入乙苯空速為：（~）Nm3乙苯/(m3Cat．h)（3）=1050kg/m3 =1500kg/m3參考數(shù)據(jù)：（1）反應(yīng)器直徑D=2 m（2）取熱損失為反應(yīng)熱為4%（3）k=exp()（4）K=exp()（5）Cat的有效系數(shù) η1= η2=（6）填料情況：取瓷環(huán)為2525的拉西環(huán)，所填高度為250mm，錐形高度為250mm，錐角取900（7）壓力： * 105 Pa， * 105 Pa， * 105 Pa，壓降ΔP= * 105 Pa。乙苯側(cè)鏈易被氧化，氧化產(chǎn)物隨氧化劑的強(qiáng)弱及反應(yīng)條件的不同而異。乙苯的其它性質(zhì)如下表所示：表1序號(hào)常數(shù)名稱計(jì)量單位常數(shù)值備注1分子量 2液體比重 0℃3沸點(diǎn)℃101325Pa4熔點(diǎn)℃101325Pa5液體熱容量kJ/（kg K）6蒸汽熱容量Kcal/（kg K）27℃7蒸發(fā)熱kJ /mol正常沸點(diǎn)下8液體粘度104kgSee/M220℃9生成熱Kcal/mol20℃10在水中溶解度 11燃燒熱Kcal/mol氣體12閃點(diǎn)℃15 13自然點(diǎn)℃ 14爆炸范圍%(體積)～ （2）乙苯的主要用途乙苯是一個(gè)重要的中間體，主要用來(lái)生產(chǎn)苯乙烯，其次用作溶劑、稀釋劑以及用于生產(chǎn)二乙苯、苯乙酮、乙基蒽醌等；同時(shí)它又是制藥工業(yè)的主要原料。苯乙烯為無(wú)色透明液體，常溫下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶劑中。濃度過(guò)高、接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則對(duì)人體有一定的危害。苯乙烯蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物，～%（體積分?jǐn)?shù)）。苯乙烯從結(jié)構(gòu)上看是不對(duì)稱取代物，乙烯基因帶有極性而易于聚合。因此，苯乙烯單體在貯存和運(yùn)輸中都必須加入阻聚劑，并注意用惰性氣體密封，不使其與空氣接觸。由苯乙烯共聚的塑料可加工成為各種日常生活用品和工程塑料，用途極為廣泛。世界苯乙烯生產(chǎn)能力在1996年已達(dá)1900萬(wàn)噸，目前全世界苯乙烯產(chǎn)能約為 2150～2250萬(wàn)噸。 (1)苯乙酮法較早采用苯乙酮法生產(chǎn)苯乙烯，其步驟主要分為氧化、還原和脫水三步，方程式如下：C6H5C2H5 + O2 C6H5COCH3 + H2OC6H5COCH3+ H2 C6H5CHOHCH3C6H5CHOHCH3 　 C6H5CHCH2 + H2O該法苯乙烯產(chǎn)率為75～80%，略低于乙苯脫氫法的產(chǎn)率，但中間副產(chǎn)物苯乙酮產(chǎn)值較高，苯乙烯的精制分離較容易。 (2)乙苯和丙烯共氧化法本法首先在堿性催化劑作用下，使乙苯液相氧化成過(guò)氧化氫乙苯，然后與丙烯進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，乙苯過(guò)氧化物則變?yōu)椋揭掖迹俳?jīng)脫水得到苯乙烯，即：C6H5C2H5 + O2 C6H5CHOOHCH3C6H5CHOOHCH3 + CH3CHCH2 C6H5CHOHCH3+ C3H6OC6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 + H2O本過(guò)程以乙苯計(jì)的苯乙烯產(chǎn)率約為65%，低于乙苯脫氫法的產(chǎn)率。 (3)乙苯氧化脫氫法 乙苯氧化脫氫法是目前尚處于研究階段生產(chǎn)苯乙烯的方法。研究的催化劑種類較多，如氧化鎘，氧化鍺，鎢、鉻、 鈮、鉀、鋰等混合氧化物，鉬酸銨、硫化鉬及載在氧化鎂上的鈷、鉬等。 (4)乙苯催化脫氫法 這是目前生產(chǎn)苯乙烯的主要方法，目前世界上大約90%的苯乙烯采用該方法生產(chǎn)。反應(yīng)方程式如下： C6H5C2H5 C6H5CHCH2 + H2同時(shí)還有副反應(yīng)發(fā)生，如裂解反應(yīng)和加氫裂解反應(yīng)： C6H5C2H5 + H2 C6H5CH3+ CH4 C6H5C2H5+ H2 C6H6 + CH3CH3 C6H5C2H5 C6H6 + CH2CH2高溫裂解生碳： C6H5C2H5 8C + 5H2在水蒸汽存在下，發(fā)生水蒸汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)： C6H5C2H5 + 2H2O C6H5CH3 + CO2 + 3H2此外還有高分子化合物的聚合反應(yīng)，如聚苯乙烯、對(duì)稱二苯乙烯的衍生物等。(2)生產(chǎn)方法：采用低活性、高選擇性催化劑，參照魯姆斯(Lummus)公司生產(chǎn)苯乙烯的技術(shù)，以乙苯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯。A、工藝流程從乙苯(EB)生產(chǎn)苯乙烯的經(jīng)典流程如附圖1所示。蒸汽既加熱反應(yīng)進(jìn)料、減少吸熱反應(yīng)的溫度降，同時(shí)蒸汽也降低產(chǎn)品的分壓使反應(yīng)平衡向著苯乙烯(SM)方向進(jìn)行，且又可以連續(xù)去除積炭以維持催化劑的一定活性。新鮮乙苯和循環(huán)乙苯先與一部分蒸汽混合， 然后在一個(gè)用火加熱的蒸汽過(guò)熱器內(nèi)進(jìn)行過(guò)熱，再與過(guò)熱蒸汽相混合，在一個(gè)兩段、絕熱的徑向催化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行脫氫。不凝氣（主要是氫氣）壓縮后，經(jīng)回收烴類后再用作蒸汽過(guò)熱器的燃料，而冷凝液體分為冷凝水和脫水有機(jī)混合物（DM）。 EB/SM塔底物（苯乙烯單體和高沸物）在最后苯乙烯分餾塔內(nèi)進(jìn)行分餾，塔頂產(chǎn)品即為苯乙烯（SM）單體產(chǎn)品，少量的塔底焦油用作蒸汽過(guò)熱器的燃料，蒸汽 過(guò)熱器所需大部分燃料來(lái)自脫氫廢氣和苯乙烯焦油。B、工藝特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)（a）特殊的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)：在 低壓（深度真空下）下操作以達(dá)到最高的乙苯單程轉(zhuǎn)化率和最高的苯乙烯選擇性。整個(gè)脫氫系統(tǒng)的壓力降小，以維持壓縮機(jī)入口盡可能高壓，同時(shí)維持脫氫反應(yīng)器盡可能低壓，從而提高苯乙烯的選擇性，同時(shí)不損失壓縮能和投資費(fèi) 用。（c）能量回收：魯姆斯公司在苯乙烯裝置上已實(shí)現(xiàn)了低品位能量（500大卡/公斤苯乙烯）的回收工藝，利用乙苯/苯乙烯蒸餾塔頂產(chǎn)物的冷凝熱來(lái)汽化乙苯和水的共沸物，并直接送至脫氫反應(yīng)器，而不需要任何壓縮設(shè)備。（e）操作容易：利用該技術(shù)的工業(yè)化裝置已證明它具有很高的可靠性。（f）催化劑壽命長(zhǎng)：根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，脫氫催化劑的使用壽命是18～24個(gè)月。（g）加入阻聚劑：在苯乙烯蒸餾中采用一種專用的不含硫的苯乙烯阻聚劑。本設(shè)計(jì)裝置主要由脫氫反應(yīng)和精餾兩個(gè)工序系統(tǒng)所組成。本裝置采用24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，年運(yùn)行7200小時(shí)（300天）。為了減少副反應(yīng)發(fā)生，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，要求原料乙苯中二乙苯的含量%。另外，要求原料中乙炔≤10ppm（V%）、硫（以H2S計(jì)）2ppm（V%）、氯（以HCl計(jì)）≤2ppm（Ｗ%）、水≤10ppm（Ｗ%），以免對(duì)催化劑的活性和壽命產(chǎn)生不利的影響。 乙苯經(jīng)脫氫反應(yīng)器反應(yīng)后，反應(yīng)生成物送乙苯—苯乙烯塔分離成乙苯（苯和甲苯）及粗苯乙烯（帶重組分及焦油）。有機(jī)混合物送精餾工序。乙苯餾 分送苯甲苯塔分成苯、甲苯餾分和回收乙苯，回收乙苯返回脫氫工序。要求：乙苯苯乙烯塔真空操作：塔頂壓力：180～200mmHg。 精餾塔真空操作，塔頂壓力50mmHg。EB/SM混合物還進(jìn)行一些不受平衡控制的初級(jí)反應(yīng)（副反應(yīng)），其中首要的是脫烴反應(yīng)，特性如下：C6H5C2H5=C6H6+C2H4乙苯 苯 乙烯C6H5C2H5+H2=C6H5CH3+CH4乙苯 氫氣 甲苯 甲烷其他反應(yīng)生成少量的α—甲基苯乙烯（AMS）和其他高沸物。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(yù)期的要少。在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中應(yīng)該記?。涸诮咏磻?yīng)平衡時(shí)SM停止生成，而苯和甲苯卻繼續(xù)生成，實(shí)際上并沒(méi)有限度。EB脫氫的主要操作和設(shè)計(jì)變量（1）溫度（2）催化劑量及催化劑（3）壓力（4）蒸汽稀釋因?yàn)镋B 脫氫生成SM的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以反應(yīng)混合物的溫度隨反應(yīng)加深而降低。在一般設(shè)計(jì)中，在第一個(gè)三分之一的催化劑床層上，約有80%的溫降產(chǎn)生。然而，與促進(jìn)催化脫氫相比，高溫更會(huì)增加非選擇熱反應(yīng)和脫烴反應(yīng)的速度而生成苯和甲苯。相對(duì)于EB進(jìn)料而言，催化劑數(shù)量對(duì)優(yōu)化操作起著重要的作用。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