【正文】 圖 ⑴ 技術(shù)開發(fā)與工業(yè)化 1966年美國(guó)Halcon公司成功開發(fā)乙苯共氧化法，又稱POSM聯(lián)產(chǎn)法。1937年美國(guó)陶氏化學(xué)公 司和德國(guó)巴斯夫公司同時(shí)實(shí)現(xiàn)了乙苯脫氫制苯乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)。下面首先分別對(duì)四種工藝進(jìn)行介紹，再綜合考慮選用哪種工藝作為最后的設(shè)計(jì)方案。 2 工藝路線的確定 設(shè)計(jì)方案的確定目前苯乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)方法有四種：乙苯脫氫法；環(huán)氧丙烷一苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法；乙苯氧化脫氫法；熱解汽油抽提蒸餾回收法。目前該工藝也在不斷完善，主要是從兩方面來改善的：研制更好的催化劑；研制性能更優(yōu)異的反應(yīng)器。從查得的文獻(xiàn)來看，這主要是安全工程學(xué)科研究的課題，且目前對(duì)于多元混合氣體爆炸極限的研究比較少，依靠實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)據(jù)比較多[16,17]。但是該法對(duì)于控制技術(shù)要求十分嚴(yán)格。目前很多新工藝的開發(fā)都是基于降低能耗的想法。 苯乙烯生產(chǎn)方法的比較 目前生產(chǎn)苯乙烯的方法非常多，其中工業(yè)化的方法主要有四種，其它處于試驗(yàn)階段和小試階段的工藝路線約有六種。其中，萃取精餾是一個(gè)可行的產(chǎn)品回收方法。通常裂解汽油經(jīng)營(yíng)商從C6餾分中回收苯以及甲苯，很少回收其他組分。StyroPlus工藝可以達(dá)到與傳統(tǒng)脫氫法相同的選擇性，但生產(chǎn)單位質(zhì)量的苯乙烯所需要的蒸汽比傳統(tǒng)工藝要降低34％ ，節(jié)能優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯[9]。 乙苯氧化脫氫法 乙苯氧化脫氫法在原先乙苯脫氫法的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了該法，可使乙苯轉(zhuǎn)化率明顯提高，苯乙烯選擇性也上了六個(gè)百分點(diǎn)（從86%90%提高到92%96%）,被認(rèn)為是目前生產(chǎn)苯乙烯的一種好方法。本法俗稱Halcon法，生產(chǎn)的苯乙烯約占世界總產(chǎn)量的12%，優(yōu)點(diǎn)是能耗低，可聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷，因此綜合效益好。 環(huán)氧丙烷苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法 環(huán)氧丙烷苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法也是生產(chǎn)苯乙烯的一種主要方法。 乙苯脫氫法 本法工藝成熟，苯乙烯收率達(dá)90%以上。⑴、⑵、⑶、⑷四種工藝已經(jīng)工業(yè)化，⑸、⑹、⑺、⑻、⑼、⑽六種方法還處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)或小試階段[48,1014]?？梢钥闯鲎畛墒斓囊冶酱呋摎涔に嚨募夹g(shù)應(yīng)用是最廣泛的，其次是環(huán)氧丙烷苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法，而最先進(jìn)的乙苯氧化脫氫法在國(guó)內(nèi)卻使用很少。采用與魯姆斯相關(guān)的專利技術(shù)有8家，產(chǎn)能為2749kt/a，%。a1）采用技術(shù)建成年份上海賽科石化公司（擴(kuò)后）680UOP/魯姆斯乙苯技術(shù)2009殼牌/中海油石化公司560殼牌SMPO 魯姆斯乙苯技術(shù)2006中石油化鎮(zhèn)海煉化/利安德600殼牌SMPO 魯姆斯乙苯技術(shù)2000天津大沽500菲納/巴杰爾江蘇利士德化工420魯姆斯/國(guó)內(nèi)技術(shù)2006新疆獨(dú)山子石化320國(guó)內(nèi)負(fù)壓絕熱技術(shù)遼寧華錦化工210菲納/巴杰爾1999山東玉皇200乙醇直接烴化2004齊魯石化200國(guó)內(nèi)負(fù)壓絕熱技術(shù)2005中鐵聯(lián)合常州東吳化工150國(guó)內(nèi)負(fù)壓絕熱技術(shù)1997揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯公司145UOP/魯姆斯乙苯技術(shù)2003吉林石化140UOP/魯姆斯乙苯技術(shù)+國(guó)內(nèi)等溫絕熱技術(shù)茂名石化120UOP/魯姆斯乙苯技術(shù)大連石化100國(guó)內(nèi)負(fù)壓絕熱技術(shù)1960安慶石化100國(guó)內(nèi)負(fù)壓絕熱技術(shù)2007 ，我國(guó)的苯乙烯產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到一個(gè)非常大的規(guī)模了，供需已經(jīng)基本上平衡。2010 年我國(guó)對(duì)苯乙烯的需求量約為5800kt，而生產(chǎn)力達(dá)到6000kt/a左右，供需基本平衡[4]。 國(guó)內(nèi)的產(chǎn)能情況 中國(guó)苯乙烯消費(fèi)年增長(zhǎng)率為8％，從1994年－2008年15年間，其平均自給率在40%左右徘徊。預(yù)計(jì)2016 年生產(chǎn)能力可達(dá)39590kt/a，產(chǎn)量及需求均為34760kt。供過于求顯而易見。2010 年，世界對(duì)苯乙烯的需求為27800kt，而可供應(yīng)量達(dá)到33000kt。a1）北美小計(jì)中南美小計(jì)西歐小計(jì)中東歐小計(jì)中東小計(jì)亞太地區(qū)小計(jì)澳大利亞世界總能力2009 年世界苯乙烯生產(chǎn)能約為35350kt/a，主要分布在亞太、西歐和北美地區(qū)， 其中亞洲地區(qū)18890kt/a，％；西歐地區(qū)6927kt/a，約占20％；北美地區(qū)6536kt/a，約占18％。下面就世界及國(guó)內(nèi)兩方面來分別進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。此外，苯乙烯還可用于制藥、印染、農(nóng)藥、以及選礦等行業(yè)[2,3]。由于其揮發(fā)性強(qiáng)，在大氣中易被光解，也可被生物降解或化學(xué)降解，即能被特意的菌叢所破壞，亦能被空氣中的氧所氧化成苯甲醚、甲醛及少量苯酚[1]。苯乙烯在室溫下即能緩慢聚合，因此在運(yùn)輸與貯存過程中需要添加阻聚劑（對(duì)苯二酚或叔丁基鄰苯二酚等）。,，（25oC）。關(guān)鍵詞：苯乙烯；工藝設(shè)計(jì)；催化脫氫；絕熱固定床反應(yīng)器The production workshop design of styrene with an annual output of 100,000 tonsAbstract：Styrene is a very important chemical material, 60 percent of it is used to produce Polystyrene and also is used to produce resin and latex. The outlet of the styrene all over the world per year is 30 million tons, and our country take up 20 percent of the total outlet and the current supply is equal to the demand. So the production workshop design of styrene is very important.The most mature technologyadiabatic dehydrogenation of ethylbenzene process is used to produce styrene. From 1937, the first industrialized time, after several generations of development, it has bee a very important process. The 85 percent of the styrene is produced by this method. This design includes document survey, process selection, material balance, heat balance, equipment design, facility layout, economical evaluation, the drawing of the process chart, the main equipment diagram and the workshop layout chart. Keywords: Styrene, Catalytic dehydrogenation, Process design, Adiabatic fixedbed reactor目錄1文獻(xiàn)綜述 1 苯乙烯的性質(zhì) 1 苯乙烯的來源與應(yīng)用 1 苯乙烯的供需情況 2 世界范圍內(nèi)的產(chǎn)能情況 2 國(guó)內(nèi)的產(chǎn)能情況 2 苯乙烯的生產(chǎn)方法 3 環(huán)氧丙烷苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法 4 乙苯氧化脫氫法 4 熱解汽油抽提蒸餾回收法 4 苯乙烯生產(chǎn)方法的比較 52 工藝路線的確定 6 設(shè)計(jì)方案的確定 6 6 6 UOP的選擇性氧化脫氫法 7 從裂解汽油中萃取苯乙烯 8 工藝比較及選擇 93物料衡算 11 乙苯催化脫氫法生成苯乙烯工藝流程簡(jiǎn)圖 11 設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù) 11 計(jì)算簡(jiǎn)圖及衡算過程 12 催化脫氫反應(yīng)器的物料衡算 12 冷凝器的物料衡算 14 油水分離器的物料衡算 14 乙苯蒸出塔的物料衡算 15 苯和甲苯回收塔的物料衡算 15 苯和甲苯分離塔的物料衡算 16 苯乙烯精制塔的物料衡算 17 物料衡算結(jié)果匯總 174 熱量衡算 21 一段反應(yīng)器的熱量衡算 21 乙苯預(yù)熱所耗熱量 21 水預(yù)熱所耗熱量 22 一段反應(yīng)熱 23 一段反應(yīng)器出口物料溫度的計(jì)算 24 二段反應(yīng)器的熱量衡算 27 進(jìn)入二段反應(yīng)器的過熱水蒸氣量的計(jì)算 27 二段反應(yīng)器出口物料溫度的計(jì)算 27 三段反應(yīng)器的熱量衡算 29 進(jìn)入三段反應(yīng)器的過熱水蒸氣量的計(jì)算 29 三段反應(yīng)器出口物料溫度的計(jì)算 29 整個(gè)反應(yīng)器進(jìn)出物料溫度情況 31 產(chǎn)物冷卻的熱量衡算 31 冷卻全過程氫氣放出的熱量 32 冷卻全過程苯乙烯放出的熱量 32 冷卻全過程乙苯放出的熱量 32 冷卻全過程水放出的熱量 32 精餾工段的熱量衡算 32 乙苯蒸出塔的熱量衡算 32 苯和甲苯回收塔的熱量衡算 33 34 苯乙烯精制塔的熱量衡算 355 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)及輔助設(shè)備的選型 36 固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 36 反應(yīng)器的選擇 36 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的具體過程 36 固定床一段反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 375. 固定床二段反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 39 固定床三段反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 41 支承結(jié)構(gòu) 42 固定床上下封頭的選型 43 固定床群座的設(shè)計(jì) 44 固定床人孔的設(shè)計(jì) 44 固定床接管的設(shè)計(jì) 44 精餾塔的設(shè)計(jì) 45 乙苯蒸出塔的設(shè)計(jì) 45 苯和甲苯回收塔的設(shè)計(jì) 48 苯和甲苯分離塔的設(shè)計(jì) 50 換熱器的計(jì)算及選型 51 乙苯蒸出塔塔頂冷凝器和塔底再沸器的計(jì)算及選型 51 其它幾個(gè)精餾塔塔頂冷凝器和塔底再沸器的計(jì)算及選型 52 泵、風(fēng)機(jī)的計(jì)算及選型 53 設(shè)備一覽表 536 車間布置設(shè)計(jì) 55 55 廠房建筑 55 廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 55 設(shè)備布置設(shè)計(jì) 55 設(shè)備安全距離 56 車間布置圖 567 經(jīng)濟(jì)效益核算 57 固定資產(chǎn)投資 57 57 57 57 原料成本估算 57 公用工程費(fèi)用的成本估算 58 工人工資估算 58 58 年管理費(fèi)用 59 年其它費(fèi)用 59 成本估算 59 經(jīng)濟(jì)效益分析 59 收入分析 59 年純利潤(rùn)估算 59 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 598 環(huán)保與安全評(píng)述 61參考文獻(xiàn) 62致謝 6466中北大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1文獻(xiàn)綜述 苯乙烯的性質(zhì)苯乙烯是芳烴的一種，分子式為C8H8，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C6H5CH=CH2。目前世界上85%的苯乙烯均采用此法進(jìn)行生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)采用技術(shù)最成熟的工藝：絕熱式乙苯催化脫氫工藝。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書年產(chǎn)100,000萬噸苯乙烯生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)中北大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書年產(chǎn)100,000噸苯乙烯生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)摘要：苯乙烯是一種非常重要的化工原料，60%的苯乙烯用來生產(chǎn)聚苯乙烯，還用來生產(chǎn)樹脂、乳膠等?，F(xiàn)在世界上的苯乙烯年產(chǎn)量為3000萬噸左右，我國(guó)的年產(chǎn)量在600萬噸左右，且目前處于供需持平，從產(chǎn)量和需求可以看出苯乙烯生產(chǎn)的重要性。從1937年工業(yè)化至今，經(jīng)過了好幾代的發(fā)展，現(xiàn)在已成為一種非常重要的工藝。本設(shè)計(jì)主要做了以下幾個(gè)方面的工作：文獻(xiàn)調(diào)研，工藝選擇；物料衡算，能量衡算；設(shè)備設(shè)計(jì)；車間布置；經(jīng)濟(jì)估算；帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，主體設(shè)備圖及車間布置圖的繪制。無色、有特殊香氣的油狀液體。不溶于水（1%），能與乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑混溶。該物質(zhì)對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害，應(yīng)特別注意對(duì)地表水、土壤、大氣和飲用水的污染，對(duì)水生生物應(yīng)特別注意。 苯乙烯的來源與應(yīng)用煉油廠得到的C8芳烴餾分中獲得（10%）苯和乙烯經(jīng)烷基化制得（90%）乙苯苯乙烯制備聚苯乙烯（%）ABS／SAN樹脂（%）SBR及膠乳（%）不飽和樹脂（%）其它（%）其它途徑 圖 苯乙烯的來源與應(yīng)用苯乙烯是重要的基本有機(jī)原料，主要用于制造聚苯乙烯樹脂、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡膠彈性體、苯乙烯一丙烯腈共聚物、苯乙烯一順丁烯二酸酐共聚體、不飽和聚酯樹脂、離子交換樹脂、合成樹脂涂料及絕緣體等材料，這些材料在汽車制造、家電用器、紡織、建材、輕工、玩具等工業(yè)部門都有重要的用途。 苯乙烯的供需情況 苯乙烯是一種重要的化工有機(jī)原料，在世界范圍內(nèi)其需求和產(chǎn)能都是非常大的。 世界范圍內(nèi)的產(chǎn)能情況 2009年世界苯乙烯各地區(qū)生產(chǎn)能力[5]地區(qū)產(chǎn)能/（萬t2009年世界苯乙烯消費(fèi)量為28360kt，其中亞洲（不含中國(guó)）占32％，中國(guó)占21％，北美占19％，西歐占19％，中/南美和中/東歐各占4%，亞洲尤其是我國(guó)是主要的凈進(jìn)口地區(qū)。亦有文獻(xiàn)報(bào)道，該年總產(chǎn)能37860kt/a，總消費(fèi)為30030k