【正文】 =l 80℃ 熱敏性物質(zhì)，低于 50℃ 存放；使用溫度： =120℃ 分子量： 137 烷基化 (催化劑為氯化鋁 ) 乙苯脫氫： (催化劑為 XHD2或 GS01) 苯乙烯生產(chǎn)原理 本裝置采用液相烷基化 (烴化 )法制取乙苯，然后乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯。乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯是裂解吸熱，體積增加的反應(yīng)，此反應(yīng)采用水蒸氣為稀釋劑，降低乙苯分壓使反應(yīng)向生成苯乙烯的方向進(jìn)行，乙苯與水蒸氣混合加熱，在脫氫催化劑作用下，乙苯高溫脫氫制取乙烯， 并減壓精餾精制產(chǎn)品苯乙烯。同時(shí)，將配好的催化劑溶液經(jīng)復(fù)合體加料泵加入反應(yīng)器，在此反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行烷基化反應(yīng)。沒(méi)反應(yīng)的乙烯氣體和苯蒸汽等從烴化反應(yīng)器頂部出來(lái)經(jīng)冷卻器用循環(huán)水使大部分蒸汽冷凝后進(jìn)入尾氣吸收塔，用二乙苯吸收未凝蒸汽和 HCI氣后，未凝氣放空，二乙苯吸收液反烴化，烴化液自上部直接流至中間倉(cāng)庫(kù)烴化液罐中 [16,17]。 (2) 循環(huán)苯塔 來(lái)自中間倉(cāng)庫(kù)的烴化液進(jìn)入循環(huán)苯塔加料區(qū) ， 塔頂氣相餾分冷凝回流后冷卻進(jìn)入苯干燥塔回流罐分層區(qū)。 (3) 精乙苯塔 由循環(huán)苯塔釜液泵送出的釜液，進(jìn)入精乙苯塔加料層，塔頂氣相餾分乙苯經(jīng)冷凝回流采 出至精乙苯塔，塔釜液送至二乙苯塔。 乙苯脫氫 來(lái)自中間倉(cāng)庫(kù)乙苯泵送來(lái)的乙苯與管網(wǎng)來(lái)的蒸汽進(jìn)入乙苯蒸發(fā)器，乙苯與蒸汽量比為 1： ，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器殼程與脫氫反應(yīng)器出來(lái)的 650℃ 煙氣過(guò)熱至 580℃ 后，配料氣進(jìn)入脫氫反應(yīng)器進(jìn)行脫氫反應(yīng)．反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)空冷，水冷，鹽冷后進(jìn)入沉降槽，分離后加入阻聚劑阻止聚合，然后進(jìn)入粗苯乙烯塔 [20,21]。 (2) 精苯乙烯塔 精苯乙烯塔加料為粗苯乙烯塔經(jīng)過(guò)冷卻后的釜液，由再沸器加熱進(jìn)行精餾。 (3) 循環(huán)乙苯塔 粗笨乙烯塔塔頂餾分由回流泵送出，經(jīng)循環(huán)乙苯塔進(jìn)料預(yù)熱器，用循環(huán)乙苯塔釜液進(jìn)行預(yù)熱后，進(jìn)入循環(huán)乙苯塔，由再沸器用 ，塔頂苯，甲苯餾分，送至中間倉(cāng)庫(kù)苯，甲苯罐 。年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 14 3 工藝計(jì)算 物料衡算 原始數(shù)據(jù) 各種物質(zhì)基本原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表 31[23]。常壓、泡點(diǎn)進(jìn)料，篩板塔、冷卻劑與蒸汽自選合適條件。 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 15 04 06 06 04 06 063 04 06 06?????????WDFxxx （ 2） 原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF、 MD、 MW分別計(jì)算結(jié)果如下。 式中， F為進(jìn)料質(zhì)量（ hkmol/ ）； D為塔頂出料量（ hkmol/ ）； W為塔釜出料量（ hkmol/ ）。通過(guò)計(jì)算得 ： hk m olDhk m olFhk m olW/// 8?????? 理論塔板數(shù)求解 進(jìn)料泡點(diǎn)溫度由試差法確定 利用安托尼公式 CT BAP s ???ln 式中， Ps為飽和蒸汽壓（ Pa）； A、 B、 C為安托尼常數(shù)； T為溫度， 0C。 同理，得塔頂溫度 T=； PA=； PB=。 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 最小回流比及操作回流比計(jì)算 把乙苯 苯乙烯視為理想溶液。 ?????????BAWBADBAFPPPPPP??? 平均相對(duì)揮發(fā)度 ???? WDFm ???? 因泡點(diǎn)進(jìn)料，故進(jìn)料方程 q=1。 求操作線方程 精餾段： ???? xxVDxVLyD 提溜段 ： 0 01 ??????? xxVDxVLyW 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 17 圖解法求理論板數(shù) 采用圖解法求理論板數(shù)，如圖 31所示求解結(jié)果為： N=52；進(jìn)料板位置 NF=31。 表 32 塔底溫度下的產(chǎn)品粘度 產(chǎn)品名稱 粘度 /cp 塔頂 / 塔頂 /418K 乙苯 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 苯乙烯 )(?????????????MWD??? 式中， MWD ??? 、 分別為混合液體在塔頂、塔底粘度及平均粘度。 實(shí)際塔板數(shù)求取 精餾段得實(shí)際塔板層數(shù) N精 = ? 塊；提溜段實(shí)際探班層數(shù) ??提N 塊。 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中乙苯 苯乙烯的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算的塔頂溫度 CtD ? ；進(jìn)料板溫度 CtF ? ；精餾段 平均溫度 ? ? Ct M 3 4 3 5 ??? 。 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 19 k m olkgMk m olMxL D MV D M/)(/1???????????? （ 2）進(jìn)料板平均摩爾計(jì)算 由圖解理論版得 ?Fy ，查平衡曲線得 ?Fx 。計(jì)算進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 A? ，結(jié)果如下。 3/ 767 906 553 1mkgL F m???? 由以上計(jì)算結(jié)果，得精餾段液相平均密度為3/)( mkgLm ???? 。即： 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 21 ?? niiiLm x?? 。 由 CtF ? ，查手冊(cè)得 m/ M?乙苯? ； m/ M?苯乙烯? 。 液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算，即： ?? niiiLm x ?? 由 CtD ? ，得 sP ?? ? ； sP ?? ? ， 解出塔頂液相平均粘度 sm P aLD ?????? ? 。 以由上結(jié)果得精餾段液相平均粘度 sm P aLm ???? ? 。 smLMLsmVMVLmLmsVmVms/1 683 600 054 7073 600/5 6005 052 9223 60033???????????? 由VVLCu??? ??max 式中 C由下式計(jì)算，其中 C20由下圖 32 《史密斯關(guān)聯(lián)圖》查取，圖的橫坐標(biāo)為： ) ( )( 2121 ???VLSSVL?? 取板間距 HT=，板上液層高度 ?Lh ，則 。 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度 ? ? ? ? ???? 精精 NZ 提餾段有效高度 ? ? ? ? . 5 ???? 提提 NZ 在進(jìn)料板上開(kāi)一人孔，其高度為 進(jìn)料板有效高度 精進(jìn)料 TT HH .51? 第一塊板上空間高度 ，最后一塊高度為 ，塔座高度 h=。 由以上計(jì)算結(jié)果，可得精餾塔的有效高度： mZ???????? 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置的計(jì)算 （ 1）堰長(zhǎng) wl 取 mlw ??? （ 2）溢流液高度 wh owLw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由式費(fèi)蘭西斯公式計(jì)算，即： 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 25 321000 ?????????whow lLEh 近似取 E=1，則mlLEhwhow10001000 3232??????? ??????????? 取板上清液層高度 mmhL 100? ，得 mhw ? 。 由 ??Dlw 查 下圖 33弓形降液管的參數(shù)圖，得 ?TfAA ， ?DWd ，故： mWmAdf7 8 2?????? 依下式驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間： ssLHAsTf?????? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 塔板布置 因 D=6300mm，塔板采用分塊式，查塔板溢流類型表得塔板分 12為塊。 （ 1） 開(kāi)孔區(qū)面積 aA 計(jì)算 21222s in180222)(2)(2mrxrxrxAmWDrmWWDxacsd?????????????????????????? （ 2） 篩孔計(jì)算及其排列 本例所處理的物系有腐蝕性，可選用 mm3?? 碳鋼板，取篩孔直徑 mmd 250 ? 。 開(kāi)孔率%0 0 9 9 2200??????????????????dtAAa 開(kāi)孔面積 20 mAA a ????? 氣體通過(guò)閥孔的氣速 smAVu S /7 3 00 ??? 。 圖 35 充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 （ 3）液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 ?h 計(jì)算 430??????????gdhLL??? 氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度 mhhhh Lcp0 9 3 8 4 6 0 4???????? ?? 氣體通過(guò)每層塔板壓降 k P aPaghP Lp??????? ? 液面落差 對(duì)于篩板塔液面落差很小。 液沫夾帶 mhh Lf ???? 液沫夾帶量 ve 計(jì)算如下。 漏液 對(duì)篩板塔漏液點(diǎn)氣速? ?smhhCuVLLow/ 0 0??? ? ??? 實(shí)際孔速 owusmu ?/3 7 6 ? 穩(wěn)定系數(shù) ???? owuuK 故在本設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。 板上不設(shè)進(jìn)口堰，則 muh d 0 0 9 220 ????????? ?? 液柱 。 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 31 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 依式 ? ?VLLow hhCu ?????? 0 5 0 36001000m i n,0m i n,3232ssowSsowwLVAVuLLhhh?????????? ????? 通過(guò)整理數(shù)據(jù)，可知 32m i n,32m i n,ssssLVLV????? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) SL 值，以上式計(jì)算 SV 值，見(jiàn) 表 33。 液沫夾帶線 以 )/(/ 氣液kgkgev ? 為限。 表 34 精餾段液沫夾帶線數(shù)據(jù)表 13/ ??smLS 13/ ??smVS 由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線 2。 液相負(fù)荷上限 以 s4?? 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限。 液泛線 依式： 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 34 ? ?? ? ? ?22203225432254323225200200323233600sSwSdsSsSpssowwlSLVSLVcssowdowwpwTLLhlLhLVLVhmhLLhhhVACVCuhLLhhhhhhH???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 通過(guò)整理數(shù)據(jù)可知： 3222 SSS LLV ??? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) SL 值以上式計(jì)算 SV 值，結(jié)果見(jiàn) 表 35。 綜合以上數(shù)據(jù)，可作出塔板的年負(fù)荷性能圖 見(jiàn)下圖 36。 又從圖中可以看出，該篩板得操作上限為液乏控制，下限為漏液控制。 表 36 精餾段所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果 序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)值 1 2 平均溫度 ℃ 平均壓力 kPa