1.8萬噸年苯乙烯精餾工段工藝設(shè)計(jì)-職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文

撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) I 摘摘 要要 本設(shè)計(jì)為 1 8 萬噸 年乙苯脫氫制苯乙烯精餾工段工藝設(shè)計(jì) 工藝采用具有低活性 高選擇性的 氧化鐵系列催化劑 參照魯姆斯公司 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 乙苯催化脫氫法是目前生產(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) 它 以乙苯為原料 在催化劑的作用下脫氫生成苯乙烯和氫氣 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括 工藝流程設(shè)計(jì) 工藝計(jì)算 設(shè)備設(shè)計(jì)等 本設(shè)計(jì)主要是精餾工序的設(shè)計(jì) 原料來自乙苯生產(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) 乙苯脫氫反應(yīng)在絕熱固定床反應(yīng)器中進(jìn)行 反應(yīng)物送至精餾工序 先經(jīng)乙苯 苯乙烯分離出乙 苯 含苯 甲苯 和粗苯乙烯 帶重組分及焦油 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 粗苯乙烯送精餾塔分成精餾苯乙烯和焦油 關(guān)關(guān) 鍵鍵 詞詞 苯乙烯 精餾裝置 工藝設(shè)計(jì) 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) II Abstract The design for the unnual production capacity of 1 8 Ethylbenzenne Dehydrogena tion to Styrene process technology used with a law activity high selectivity of the iron oxide catalyst in the light of Lummus styrene production technology to ethylbenzene from Styrene production of hydrogen Design elements include process design process calculation equipment design Designed for use mainly by the dehydrogenation reaction and distillation systems composed of two processes Dehydrogenation of ethylbenzene in adiabatic fixed bed reactor the reactant to the distillation process Fist by ethylbenzene tower isolated ethylbenzene styrene benzene toluene and the crude styrene with the reorganization of sub and tar Ethylbenzene benzene distillate delivery Tap into toluene benzene toluene ethylbenzene distillate and recovery the recoveryprocess of ethylbenzene dehydrogenation to return Send crude distillation column is divided into fine styrene and styrene tar Keywords ethylbenzene dehydrogenation Design element 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) III 目目 錄錄 前言 1 一 緒論 2 1 原料的主要性質(zhì)和用途 2 2 苯乙烯的性質(zhì)和用途 3 3 苯乙烯生產(chǎn)的各種比較 3 4 本設(shè)計(jì)說明 5 二 生產(chǎn)工藝說明 8 1 原料 成品及半成品 8 2 主 副化學(xué)反應(yīng)反應(yīng) 8 3 生產(chǎn)步驟 8 4 原理 化學(xué)組成及化學(xué)化學(xué)性質(zhì) 8 5 反應(yīng)器設(shè)計(jì)依據(jù) 11 6 主要工藝變量 參數(shù) 的選擇與控制 11 7 流程敘述 12 三 工藝計(jì)算及設(shè)備設(shè)計(jì) 16 一 物料衡算 16 1 粗苯乙烯塔 16 2 精苯乙烯塔 16 3 循環(huán)乙烯塔 17 4 苯 甲苯塔 17 二 熱量衡算 18 1 粗苯乙烯塔 18 2 循環(huán)乙苯塔 19 3 精苯乙烯塔 20 4 苯 甲苯塔 21 四 粗苯乙烯塔的一些物性參數(shù) 22 1 塔的操作壓力及溫度 22 2 最小回流比 Rmin 23 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) IV 3 最小理論板數(shù) 23 4 理論板數(shù) N 的確定 24 5 全塔平均板效率及實(shí)際塔板數(shù) N實(shí) 24 6 確定加料板的位置 24 五 設(shè)備計(jì)算 25 一 精餾段 25 1 操作氣速 25 2 塔板的設(shè)計(jì) 26 3 塔板適宜操作區(qū)的計(jì)算和分析 28 二 提餾段 31 1 操作氣速 31 2 塔板的設(shè)計(jì) 32 3 塔板適宜操作區(qū)的計(jì)算和分析 34 六 謝辭 37 七 參考文獻(xiàn) 38 八 附圖 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 1 前前言言 苯乙烯作為化工生產(chǎn)的基本原料 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起到了越來越大的作用 苯乙烯的 工業(yè)生產(chǎn)包括乙苯氧化脫氫法和乙苯催化脫氫法 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 此設(shè)計(jì)的內(nèi)容為 1 8 萬噸 年乙苯脫氫制苯乙烯裝置 包括工藝流程設(shè)計(jì) 工藝計(jì) 算 設(shè)備設(shè)計(jì)等 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 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 選擇性好 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 該系統(tǒng)是由蒸汽過熱器 過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 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 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 在苯乙烯蒸餾中采用一種專用的不含硫的苯乙烯阻聚劑 它 經(jīng)濟(jì)有效且能使苯乙烯焦油作為燃料清潔地燃燒 工業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和設(shè)備的良好設(shè)計(jì) 可使操作無故障 從而可減少生產(chǎn)波動(dòng) 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 2 一 緒一 緒 論論 1 1 原料的主要性質(zhì)與用途 原料的主要性質(zhì)與用途 1 乙苯的主要性質(zhì) 乙苯是無色液體 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 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 在強(qiáng)氧化劑 如高錳酸鉀 或催化劑作用下 用空氣或氧氣氧化 生成苯甲酸 若用緩和氧化劑或溫和的反應(yīng)條件氧化 則生成苯乙酮 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106 167 2液體比重0 8820 3沸點(diǎn) 136 2101325Pa 4熔點(diǎn) 94 4101325Pa 5液體熱容量kJ kg K 1 754298 15K 6蒸汽熱容量Kcal kg K 0 28527 7蒸發(fā)熱kJ mol35 59正常沸點(diǎn)下 8液體粘度104kgSee M20 67920 9生成熱Kcal mol2 9820 10在水中溶解度 11燃燒熱Kcal mol1101 1氣體 12閃點(diǎn) 15 13自然點(diǎn) 553 0 14爆炸范圍 體積 2 3 7 4 2 乙苯的主要用途 乙苯是一個(gè)重要的中間體 主要用來生產(chǎn)苯乙烯 其次用作溶劑 稀釋 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 3 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 2 2 苯乙烯的性質(zhì)和用途 苯乙烯的性質(zhì)和用途 苯乙烯 SM 是含有飽和側(cè)鏈的一種簡(jiǎn)單芳烴 是基本有機(jī)化工的重要產(chǎn) 品之一 苯乙烯為無色透明液體 常溫下具有辛辣香味 易燃 苯乙烯難溶 于水 25 時(shí)其溶解度為 0 066 苯乙烯溶于甲醇 乙醇 乙醚等溶劑中 苯乙烯在空氣中允許濃度為 0 1ml l 濃度過高 接觸時(shí)間過長(zhǎng)則對(duì)人體 有一定的危害 苯乙烯在高溫下容易裂解和燃燒 苯乙烯蒸汽與空氣混合能 形成爆炸性混合物 其爆炸范圍為 1 1 6 01 體積分?jǐn)?shù) 苯乙烯 SM 具有乙烯基烯烴的性質(zhì) 反應(yīng)性能極強(qiáng) 苯乙烯暴露于空氣 中 易被氧化而成為醛及酮類 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 在高于 100 時(shí)即進(jìn)行聚合 甚至在室溫下也可產(chǎn) 生緩慢的聚合 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 苯乙烯 SM 是合成高分子工業(yè)的重要單體 它不但能自聚為聚苯乙烯樹 脂 也易與丙烯腈共聚為 AS 塑料 與丁二烯共聚為丁苯橡膠 與丁二烯 丙 烯腈共聚為 ABS 塑料 還能與順丁烯二酸酐 乙二醇 鄰苯二甲酸酐等共聚 成聚酯樹脂等 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 目前 其生產(chǎn)總量的三分之二用于生產(chǎn)聚苯乙烯 三分 之一用于生產(chǎn)各種塑料和橡膠 3 3 各種苯乙烯生產(chǎn)工藝及比較 各種苯乙烯生產(chǎn)工藝及比較 目前苯乙烯主要由乙苯轉(zhuǎn)化而成 可通過如下四條工藝路線進(jìn)行 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 H2O C6H5COCH3 H2 C6H5CHOHCH3 C6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 H2O 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 4 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 故此法在國(guó)外仍有采用 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 乙苯過氧化物則變?yōu)?苯乙醇 再經(jīng) 脫水得到苯乙烯 即 C6H5C2H5 O2 C6H5CHOOHCH3 C6H5CHOOHCH3 CH3CHCH2 C6H5CHOHCH3 C3H6O C6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 H2O 本過程以乙苯計(jì)的苯乙烯產(chǎn)率約為 65 低于乙苯脫氫法的產(chǎn)率 但它還 能生產(chǎn)重要的有機(jī)化工原料環(huán)氧丙烷 綜合平衡仍有工業(yè)化的價(jià)值 故目 前國(guó)外也有采用此法生產(chǎn)的 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 在催化劑和過 熱蒸汽的存在下進(jìn)行氧化脫氫反應(yīng)的 即 2C6H5C2H5 O2 2C6H5CHCH2 2H2O 此方法可以從乙苯直接生成苯乙烯 還可以利用氧化反應(yīng)放出的熱量產(chǎn) 生蒸汽 反應(yīng)溫度也較催化脫氫為低 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 但這些催化劑在多處于研究階段 尚不具備工業(yè)化條件 有待進(jìn)一步研究開發(fā) 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) 它以乙苯為原料 在催化劑的作用下脫氫生成苯乙烯和氫氣 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 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 5 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 4 4 本工藝設(shè)計(jì)說明 本工藝設(shè)計(jì)說明 1 生產(chǎn)任務(wù) 年產(chǎn) 1 8 萬噸苯乙烯 2 生產(chǎn)方法 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 魯姆斯 Lummus 公司經(jīng)典苯乙烯單體生產(chǎn)工藝技術(shù) 深度減壓 絕熱苯 脫氫工藝 魯姆斯 孟山都 UOP 經(jīng)典苯乙烯單體生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 該工藝是全世界生產(chǎn)苯乙烯 SM 單體中最成熟和有效的技術(shù) 自 1970 年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來 目前大約有 55 套裝置在運(yùn)轉(zhuǎn) 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 乙苯 EB 脫氫是在蒸汽存在下 利用蒸汽來使并維持催化劑處于適當(dāng)?shù)难?化狀態(tài) 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 高溫 高壓蒸汽稀釋和低反應(yīng)系統(tǒng)壓力能提供良好的反應(yīng)平衡曲線 對(duì)乙 苯 EB 轉(zhuǎn)化為苯乙烯 SM 有利 在有兩個(gè)絕熱反應(yīng)器的工業(yè)生產(chǎn)裝置中 乙 苯 EB 的總轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 70 85 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)用火加熱的蒸汽過熱器內(nèi)進(jìn)行過熱 再與過熱蒸汽相混合 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 熱反應(yīng)產(chǎn)物在一個(gè)熱交 換器內(nèi)冷卻以回收熱量并冷凝 不凝氣 主要是氫氣 壓縮后 經(jīng)回收烴類 后再用作蒸汽過熱器的燃料 而冷凝液體分為冷凝水和脫水有機(jī)混合物 DM 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 6 在脫水有機(jī)混合物 DM 苯乙烯 未反應(yīng)乙苯 苯 甲苯和少量高沸物 中加入一種不含硫的阻聚劑 NSI 以減少聚合而損失苯乙烯 SM 單體 然后 在乙苯 苯乙烯單體 EB SM 分餾塔進(jìn)行分離 塔頂輕組分 EB 及輕組分 苯 甲苯 從塔頂取得 去乙苯分離塔 從而從乙苯分離出苯和甲苯 回收的乙苯 返回脫氫反應(yīng)器原料中 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 油用作蒸汽過熱器的燃料 蒸汽過熱器所需大部分燃料來自脫氫廢氣和苯乙 烯焦油 典型苯乙烯單體產(chǎn)品性能如表 2 表 2 典型苯乙烯單體產(chǎn)品性能 性能指標(biāo) 苯乙烯 99 7 顏色 APHA 10 聚合物 10ppm W 硫 1ppm W 苯乙炔 30ppm W 過氧化物 20ppm W 粘度 25 0 7mm2 s 目前現(xiàn)代化工藝裝置中生產(chǎn)的苯乙烯純度已可達(dá) 99 8 W 以上 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 該系統(tǒng)是由蒸汽過熱器 過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 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 b 低蒸汽 油 EB 比的設(shè)計(jì)方案 魯姆斯公司設(shè)計(jì)的苯乙烯裝置是在低蒸汽 油比下操作 可降低苯乙 烯生產(chǎn)成本 已在工業(yè)化裝置的操作中證明在低蒸汽 油比的情形下 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 7 新催化劑的穩(wěn)定性良好 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 d 安全 一旦儀表系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有任何嚴(yán)重誤操作或故障時(shí) 脫氫反應(yīng)的自動(dòng)聯(lián)鎖 系統(tǒng)即啟動(dòng) 無需任何操作員工即可將裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入安全操作狀態(tài)或安 全停工 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 工業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu) 化和設(shè)備的良好設(shè)計(jì)可使操作無故障 從而可減少生產(chǎn)波動(dòng)和損失 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 隨著乙苯裝 置上催化劑壽命的延長(zhǎng) 乙苯和苯乙烯裝置更換催化劑的停工時(shí)間也可 適應(yīng)盡量減少總停車時(shí)間的需求 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 它經(jīng)濟(jì)有效且 能使苯乙烯焦油作為燃料清潔地燃燒 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 原料來自乙苯 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) 由銷售部門銷售 本裝置采用 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行 年運(yùn)行 7920 小時(shí) 330 天 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 8 二 生產(chǎn)工藝說明二 生產(chǎn)工藝說明 1 1 原料 成品及半成品 原料 成品及半成品 乙苯的沸程為 135 8 136 5 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 0 04 因?yàn)槎冶矫摎浜笊傻?二乙烯基苯容易在分離與精制過程中生成聚合物 堵塞設(shè)備和管道 影響 生產(chǎn) 另外 要求原料中乙炔 10ppm V 硫 以 H2S 計(jì) 2ppm V 氯 以 HCl 計(jì) 2ppm 水 10ppm 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 2 2 主 副化學(xué)反應(yīng)式 主 副化學(xué)反應(yīng)式 乙苯在脫氫反應(yīng)器中主要發(fā)生下列反應(yīng) 主反應(yīng) C6H5C2H5 C6H5CHCH2 H2 副反應(yīng) C6H5C2H5 H2 C6H5CH3 CH4 C6H5C2H5 H2 C6H6 CH3CH3 C6H5C2H5 C6H6 CH2CH2 3 3 生產(chǎn)步驟 生產(chǎn)步驟 乙苯脫氫反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行 同時(shí)伴隨三個(gè)副反應(yīng) 反應(yīng)產(chǎn)物 經(jīng)循環(huán)水冷凝器和鹽水冷凝器冷卻后 降溫到 8 左右 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 水和重組分全部冷凝 甲烷和乙烯不冷凝 冷凝液經(jīng)油水分離器分 離成水和有機(jī)混合物 將水分離 在有機(jī)混合物中添加阻聚劑 2 4 二硝基 鄰 二 丁基酚 DNBP 有機(jī)混合物送精餾工序 先經(jīng)乙苯 苯乙烯塔分離 成乙苯 及苯 甲苯 和粗苯乙烯 帶重組分及焦油 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 粗苯乙烯送精 餾塔分成精苯乙烯和焦油 4 4 原理 化學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì) 原理 化學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì) 苯乙烯 SM 是乙苯 EB 經(jīng)過高吸熱脫氫反應(yīng)而生成 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 9 EB SM H2 反應(yīng)深度由平衡控制 1 汽態(tài)平衡常數(shù)為 KP PSM PH2 PEB PT YSM YH2 YEB 其中 PT 系統(tǒng)總壓 PSM H2 EB 各對(duì)應(yīng)組分分壓 YSM H2 EB 各對(duì)應(yīng)組分摩爾分率 2 對(duì)于所有吸熱氣相反應(yīng) 平衡常數(shù)隨著溫度的提高而增加 這時(shí)反 應(yīng)平衡關(guān)系如下 lnKP A B T T K KP atm 其中 A 16 0195 B 3279 47 因此 溫度升高 EB 轉(zhuǎn)化為 SM 的轉(zhuǎn)化率亦隨之升高 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 甲基苯乙烯 AMS 和其他高沸物 甲烷和乙烯亦參與蒸汽重整反應(yīng) 主要是甲烷反應(yīng) CH4 2H2O CO2 4H2O 我們還觀察到 水 汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)在反應(yīng)溫度下接近平衡 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 一氧 化碳通常是二氧化碳的 10 摩爾 在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中應(yīng)該記住 在接近 反應(yīng)平衡時(shí) SM 停止生成 而苯和甲苯卻繼續(xù)生成 實(shí)際上并沒有限度 另外 因?yàn)?SM 的生成部分地受到擴(kuò)散的控制 因此 隨著溫度的上升 苯和甲苯的 生成率要比 SM 的生成快得多 EB 脫氫的主要操作和設(shè)計(jì)變量 a 溫度b 催化劑量及催化劑c 壓力d 蒸汽稀釋 因?yàn)?EB 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) 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 10 加深而降低 反應(yīng)速率降低的原因其一是反應(yīng)越來越接近平衡 反應(yīng)推動(dòng)力 越來越小 其二在反應(yīng)速率常數(shù)的降低 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 在基于這樣的原理基礎(chǔ)上 有一個(gè) 很高的入口反應(yīng)溫度當(dāng)然是很理想的 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 因此 要達(dá)到很好 的選擇性 需要有效的入口溫度上限 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 催化劑太 少 則不會(huì)接近平衡 而催化劑太多 則還沒有完全通過催化劑床層 EB 轉(zhuǎn)化 就達(dá)到平衡并停止轉(zhuǎn)化 而副反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行 反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性降低 從 物料平衡和裝置生產(chǎn)率 目前有很多種 EB 脫氫催化劑 這些催化劑一般分為兩類 a 高活性 低選擇性 b 低活性 高選擇性 采用低活性 高選擇性催化劑的設(shè)計(jì)有比 較好的效益 本設(shè)計(jì)裝置擬采用的正是此種催化劑 如果在將來相當(dāng)長(zhǎng)的一 段時(shí)間內(nèi)想要提高生產(chǎn)率而又允許有一定的損失的話 高活性 低選擇性催 化劑可在同樣的設(shè)備中裝填使用 平衡常數(shù)有壓力的范圍 因?yàn)檗D(zhuǎn)化一個(gè)摩爾 EB 會(huì)生成兩個(gè)摩爾的產(chǎn)物 所以 較高的系統(tǒng)壓力會(huì)使脫氫反應(yīng)的平衡左移 即抑制 EB 的轉(zhuǎn)化 從而 降低 EB 的轉(zhuǎn)化率 較低的壓力將使 EB 轉(zhuǎn)化較高 同時(shí)選擇性也不受太大的 影響 蒸汽稀釋能減少 EB SM 和氫氣的分壓 其效果與降低壓力一樣 蒸汽 稀釋還有其他等同的重要作用 首先 蒸汽向反應(yīng)混合物提供熱量 其結(jié)果 是對(duì)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 第二 少量的蒸汽表現(xiàn)為能使催化劑保持在所需的氧化狀態(tài) 具有很高 的活性 此蒸汽量隨催化劑的使用情況而有所不同 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(huì)污染 催化劑 使其活性降低而無法使用 由于上述作用 單程 EB 轉(zhuǎn)化率在溫度 壓力 催化劑 蒸汽稀釋等方 面受到限制 對(duì)實(shí)際的單級(jí)反應(yīng)器來講 EB 轉(zhuǎn)化率只有 40 50 但是 如果 出料被再加熱到第一級(jí)入口溫度 混合物便無法平衡 如果再加熱的混合物 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 11 被送到第二個(gè)催化劑床層 那么 它又可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 SM 直至再次接近 平衡 由于受到其他變量因素的影響 EB 轉(zhuǎn)化總量可達(dá)到 70 85 再加熱 和增加級(jí)數(shù)的過程可視經(jīng)濟(jì)效益多次重復(fù) 每增加一級(jí) 轉(zhuǎn)化率和選擇性便 逐漸降低 因此 本設(shè)計(jì)采用兩級(jí)反應(yīng)器以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益 5 5 反應(yīng)器設(shè)計(jì)依據(jù) 反應(yīng)器設(shè)計(jì)依據(jù) 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的首要任務(wù)之一是根據(jù)所需的處理量及原料組成 計(jì)算達(dá)到 規(guī)定的轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)體積 然后以此為依據(jù)作進(jìn)一步的設(shè)計(jì) 確定催化 反應(yīng)器為完成一定的生產(chǎn)任務(wù)所需的催化劑量是反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之 一 反應(yīng)器系統(tǒng)應(yīng)該獲得盡可能高的轉(zhuǎn)化率 而且不增加操作成本 也不超 出經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的范圍 較高的轉(zhuǎn)化率減少了對(duì)稀釋蒸汽 蒸餾蒸汽和過熱器燃 料的要求 同樣重要的是 盡管反應(yīng)器成本可能略增加一些 但在初步設(shè)計(jì) 中 較高的轉(zhuǎn)化率可從總體上減少裝置投資 在獲得較高轉(zhuǎn)化率的同時(shí) 催 化劑的選擇性將會(huì)降低 因此任何 SM 裝置的設(shè)計(jì)都必須在反應(yīng) 熱回收和 蒸餾方面比較所有因素 考慮經(jīng)濟(jì)平衡 6 6 主要工藝變量 參數(shù) 的選擇與控制 主要工藝變量 參數(shù) 的選擇與控制 一 對(duì)反應(yīng)器系統(tǒng)而言 主要控制工藝參數(shù)是 1 溫度 第一 第二級(jí)反應(yīng)器入口溫度 2 蒸汽 油 EB 比 重量比 3 EB 進(jìn)料率 通過控制第一和第二級(jí)入口溫度來使轉(zhuǎn)化率接近生產(chǎn)率的設(shè)計(jì)值 這兩 級(jí)的溫度應(yīng)該一樣 但是如果第二級(jí)入口溫度略高于第一級(jí)入口溫度 選擇 性會(huì)更好一些 當(dāng)然 EB 進(jìn)料率是生產(chǎn)率的基本決定因素 蒸汽 油 EB 比的設(shè)計(jì)值 在較高的蒸汽 油 EB 比下 特別是在降 低生產(chǎn)率的情況下操作有助于降低操作成本 因?yàn)檗D(zhuǎn)化率 相對(duì)于給定的溫 度 選擇性和蒸餾蒸汽方面的少許改進(jìn)都將勝過增加稀釋蒸汽的成本 EB 的轉(zhuǎn)化率主要由反應(yīng)器進(jìn)口溫度控制 隨著催化劑老化 這些溫度要逐漸提 高以維持催化劑的活性和 EB 轉(zhuǎn)化率 以保持在給定的 EB 進(jìn)料率下的生產(chǎn)運(yùn) 行 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 12 二 苯乙烯 SM 的蒸餾與貯存 苯乙烯即使在常溫環(huán)境溫度之下也會(huì)發(fā)生液相聚合 雖然緩慢 聚 合速率受濃度 溫度 時(shí)間的影響而增加 使用合適的阻聚劑可減緩聚合 因此 在蒸餾系統(tǒng)中通常出現(xiàn)的溫度下 必須使用有效的阻聚劑以防聚合 而引起較大的損失 阻聚劑的選擇取決于以下一些因素 在操作溫度下可 接受的聚合物產(chǎn)生的數(shù)量 基于這樣的聚合物產(chǎn)量所需要的阻聚劑數(shù)量 阻聚劑成本 阻聚劑對(duì)苯乙烯終端使用的影響 最好是沒有影響 在苯 乙烯工藝中 需要阻聚劑的有兩個(gè)地方 一是苯乙烯精餾系統(tǒng) 二是苯乙 烯產(chǎn)品貯存系統(tǒng) 在精餾塔中 苯乙烯處于 120 的高溫 阻聚劑主要用來 防止聚合物的生成 在苯乙烯貯存系統(tǒng)中 溫度一般為 20 以下 聚合率 較低 阻聚劑的主要用途之一是防止苯乙烯氧化 由于溫度存在著很大的 不同 對(duì)阻聚劑的要求也不一樣 所以 在蒸餾塔中使用無硫阻聚劑 2 4 二硝基 鄰 二 丁基酚 DNBP 俗稱 NSI 在苯乙烯貯存系統(tǒng)中使用 4 叔丁基鄰苯二酚 TBC 在蒸餾系統(tǒng)中 蒸餾塔中產(chǎn)生的聚合物為高沸物 作為重組分 苯乙 烯焦油 離開本系統(tǒng) 不構(gòu)成苯乙烯的污染物 產(chǎn)生的聚合物表示苯乙烯 收率的損失 應(yīng)盡可能減少 NSI 阻聚劑的汽化壓力很低 所以它同蒸餾系 統(tǒng)中的重組分離開 在產(chǎn)品苯乙烯中數(shù)量不多 產(chǎn)品苯乙烯中的 NSI 在苯 乙烯最終使用中會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問題 苯乙烯產(chǎn)品中只允許有少量的聚合物 一 般低于 10ppm 7 7 流程敘述 流程敘述 1 脫氫反應(yīng)總述 EB 蒸汽 蒸汽混合物與 EB 蒸汽過熱器二級(jí)反應(yīng)器流出物進(jìn)行熱交換 而產(chǎn)生過熱 并進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器進(jìn)口 在這里與主過熱蒸汽混合 以便達(dá) 到理想的一級(jí)反應(yīng)器的進(jìn)口溫度 EB 和蒸汽混合物徑向從內(nèi)向外地進(jìn)入催 化劑床層 一部分 EB 反應(yīng)生成 SM 由于進(jìn)行吸熱反應(yīng) 溫度降低 混合 流出物與過熱蒸汽進(jìn)行換熱而得到重新加熱并徑向通過第二個(gè)催化劑床 層 大部分 EB 反應(yīng)生成 SM 受平衡限制 和少量副產(chǎn)品 反應(yīng)器系統(tǒng)的流出物由于兩個(gè)壓力等級(jí)的蒸汽再生而進(jìn)行冷卻 冷卻 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 13 的反應(yīng)器產(chǎn)品與部分未汽提的工藝?yán)淠罕贿^熱降溫 并在主冷凝器中冷 凝 冷凝液因重力作用自動(dòng)流至有機(jī)混合物 水分離器 而未冷凝的蒸汽 進(jìn)一步得到冷卻并在調(diào)節(jié)冷卻器中冷凝 調(diào)節(jié)冷凝器中的冷凝液也流向有 機(jī)混合物 水分離器 在有機(jī)混合物 水分離中 芳烴和工藝?yán)淠簶?gòu)成兩 個(gè)相位 被稱之為 脫氫混合物 DM 的芳烴相流進(jìn)有機(jī)物分隔間 隨 后進(jìn)行 SM 產(chǎn)品精餾和對(duì)未反應(yīng)的 EB 及副產(chǎn)物苯 甲苯和高沸物進(jìn)行回 收 水相因重力在有機(jī)混合物 水分離器的主分離室中分離 工藝?yán)淠河帽脡核椭劣脕沓A帶有機(jī)物的撇沫罐 一部分冷凝液 被過濾 以除去催化劑塵末 然后用來對(duì)冷卻的反應(yīng)器流出物進(jìn)行降溫 凈工藝?yán)淠和ㄟ^汽提除去溶解的有機(jī)物 冷凝液首先由汽提塔的塔頂液 進(jìn)料內(nèi)部換熱器進(jìn)行預(yù)熱 然后通過蒸汽噴射器的直接蒸汽加熱至工藝 冷凝液汽提塔操作溫度 以把塔中汽提過程中的損失降低到最低程度 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 氣體通過壓縮機(jī)入口罐 然后送往廢氣壓縮機(jī) 壓縮氣體通過 一個(gè)分離罐 然后再進(jìn)入廢氣冷卻器 冷卻氣體中的芳烴通過循環(huán)半柏油 的洗滌而減少 并經(jīng)冷卻后返回吸收塔 廢氣則通過一個(gè)密封罐進(jìn)入燃料 補(bǔ)充系統(tǒng)而用作蒸汽過熱器的燃料 2 苯乙烯蒸餾總述 苯乙烯蒸餾的目的是將從脫氫反應(yīng)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(yīng)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(jìn)料的苯物料流 e 甲苯副產(chǎn)品物料流 從有機(jī)混合物 水分離器出來的水飽和有機(jī)混合物被送入 EB SM 分離 塔 從分離塔出來的塔頂產(chǎn)品流被送入 EB 回收塔 含有甲苯的 EB 回收塔 塔底產(chǎn)品循環(huán)至脫氫反應(yīng)系統(tǒng) EB 回收塔塔頂產(chǎn)品 即苯 甲苯混合物被 送入苯 甲苯分離塔 苯 甲苯分離塔將其分離為塔頂甲苯產(chǎn)品和塔底甲苯 產(chǎn)品 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 14 從 EB SM 分離器出來的塔底液物料流 含有塔進(jìn)料中的幾乎所有苯乙烯 沸點(diǎn)高于 SM 的復(fù)合物 NSI 聚合阻聚劑 另外送入分離塔 少量 EB 和 分離塔中生成的苯乙烯聚合物被送入 SM 塔 SM 塔頂產(chǎn)品為的苯乙烯產(chǎn)品 回流中加入 TBC 以抑制塔中的聚合反應(yīng) 含有約 50 W 揮發(fā)物 SM AMS 和焦油 低粘度 的 SM 塔底液被 送至薄膜蒸發(fā)器 蒸發(fā)器蒸發(fā)揮發(fā)物并將其送回到 SM 塔底 蒸發(fā)器部分塔 底液 塔底總量的 2 3 被泵送至 EB SM 分離塔進(jìn)行 NSI 循環(huán) 含有約 5 4 W 殘存苯乙烯的凈塔底液送至貯罐 作為燃料使用 為把苯乙烯聚合物生成降低到最低限度 EB SM 分離塔 SM 塔和薄膜蒸 發(fā)器都減壓運(yùn)行 這樣可以降低工作溫度 A 乙苯 苯乙烯分離塔 T101 EB SM 分離塔是一臺(tái)篩板塔塔 在真空下 塔頂絕壓為 180 200mmHg 運(yùn)行操作 其目的是分離乙苯與苯乙烯 生產(chǎn)出一種塔釜產(chǎn)品 它含有苯乙 烯 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(shí) 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 1 0 W 苯乙烯 該塔的第二個(gè)目的是在分離時(shí)最大程度地減少苯乙烯轉(zhuǎn)換成聚合物 的損失 有機(jī)混合物進(jìn)料從有機(jī)混合物 水分離器由泵送至 EB SM 分離塔 進(jìn)料在 49 塔板上進(jìn)入該塔 NSI 溶液隨進(jìn)料進(jìn)入該塔 來自薄膜蒸發(fā)器底 部的循環(huán) NSI 溶液在 SM 柏油混合器的上游加入至 EB SM 分離塔進(jìn)料 為取 得理想的分離效果 EB SM 分離塔在高回流比下操作 設(shè)計(jì)回流比為 10 0 12 通往再沸器的蒸汽流量根據(jù)使塔產(chǎn)生理想的回流比來確定 該塔再沸器 所需的熱能由 350kPa 的壓力的蒸汽所提供 在生產(chǎn)中保持理想的苯乙烯純 度的關(guān)鍵是正確操作 EB SM 分離塔 作為苯乙烯里的主要雜質(zhì) EB 一旦離開 分離塔塔底后總是進(jìn)入 SM 分離塔塔頂 在苯乙烯塔里的實(shí)際分離是在苯乙 烯和 甲基苯乙烯之間進(jìn)行 進(jìn)行分離的關(guān)鍵是要有足夠的蒸汽流入再沸 器 B SM 精餾塔 T301 SM 精餾塔是一座在真空下進(jìn)行操作 其目的是將來自 EB SM 分離塔的塔 釜液中的進(jìn)料進(jìn)行分離 以便從塔頂產(chǎn)出苯乙烯產(chǎn)品物流 該塔的第二個(gè)目 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 15 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 甲基苯乙烯含量相加不超過16 W 在SM分離塔的進(jìn)料中含有苯乙烯 一些高沸點(diǎn)化合物 聚合物 甲基苯乙烯及其他物料 一些低沸點(diǎn)物 料 EB 以及 NSI 阻聚劑 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(shè)計(jì)回流比為 0 8 1 0 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 其目的是分離從 EB SM 分離塔 的塔頂來料 在設(shè)計(jì)回流比為 8 0 10 的操作下 進(jìn)入第 28 層塔板 獲得塔 頂產(chǎn)物 苯 甲苯物流 塔底產(chǎn)物 含甲苯以及苯乙烯的 EB 物流 塔釜液循 環(huán)至脫氫反應(yīng)系統(tǒng) D 苯 甲苯分離塔 T401 EB 回收塔的塔頂物流送入該塔 在設(shè)計(jì)回流比為 2 0 3 0 的操作下 分離出甲苯的苯塔頂產(chǎn)品和苯的甲苯塔釜產(chǎn)品 本塔使用的填料是碳鋼鮑爾 環(huán) 為避免液體分布的不均勻 該塔再在每層頂部裝有一臺(tái)液體分布器 此 達(dá)到最大限度 該溫度可以通過重新設(shè)定進(jìn)入再沸器的蒸汽流量控制來進(jìn)行 調(diào)整 回流比可以通過產(chǎn)品規(guī)格的需要來控制 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 16 三 工藝計(jì)算及設(shè)備設(shè)計(jì)三 工藝計(jì)算及設(shè)備設(shè)計(jì) 1 1 物料衡算 物料衡算 1 1 粗苯乙烯塔 粗苯乙烯塔 由于各組分結(jié)構(gòu)相似 因此有相似相容原理 所以采用沸點(diǎn)差法將它 們分離 由于苯乙烯易聚合 所以優(yōu)先分出 進(jìn)料中夾 TBC 用清晰分割法 選輕關(guān)鍵組分 乙苯收率 99 9 重關(guān)鍵組分 苯乙烯 收率 95 39 粗苯乙烯塔物料衡算表 組成進(jìn)料塔頂塔釜 kg hWt kg hWt kg hWt 苯100 931 961100 933 70800 甲苯106 3322 085106 3223 94200 乙苯2377 39346 6212375 0688 0512 3770 099 苯乙烯2515 13749 322115 9484 2992399 18999 880 二乙苯0 5160 010000 5160 0215 合計(jì)5099 3911002697 3091002402 082100 2 2 精苯乙烯塔 精苯乙烯塔 選輕關(guān)鍵組分 苯乙烯收率 97 4 重關(guān)鍵組分二乙苯收率100 精苯乙烯塔物料橫算表 組成進(jìn)料塔頂塔釜 kg hWt kg hWt kg hWt 乙苯2 3770 09902 3770 10200 苯乙烯2399 18999 8802336 81099 89862 37999 180 二乙苯0 5160 0215000 5160 820 合計(jì)2402 0821002339 18710062 895100 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 17 3 3 循環(huán)乙烯塔 循環(huán)乙烯塔 選輕關(guān)鍵組分 甲苯收率 91 01 重關(guān)鍵組分 乙苯收率 99 82 循環(huán)乙苯塔物料衡算表 組成進(jìn)料塔頂塔釜 kg hWt kg hWt kg hWt 苯100 0133 708100 01349 74300 甲苯106 3323 94296 77348 1319 5590 383 乙苯2375 01688 0514 2752 1262370 74194 972 苯乙烯115 9484 29900115 9484 645 合計(jì)2697 309100201 0611002496 248100 4 4 苯 甲苯塔 苯 甲苯塔 選輕關(guān)鍵組分 苯收率 95 43 重關(guān)鍵組分 甲苯 收率 95 21 苯 甲苯塔物料衡算表 組成進(jìn)料塔頂塔釜 kg hWt kg hWt kg hWt 苯100 1347 48595 44294 9344 5714 153 甲苯106 33250 4855 0935 066101 23991 964 乙苯4 2752 030004 2753 883 合計(jì)210 620100100 535100110 085100 2 2 熱量橫算 熱量橫算 計(jì)算換熱時(shí)有基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)狀態(tài) 基準(zhǔn)溫度 25 Cp a bT cT 2 dT3cal mol 基準(zhǔn)狀態(tài) 氣態(tài) 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 18 1 1 粗苯乙烯塔 粗苯乙烯塔 塔頂冷凝器 R 6 7流量 Fi R 1 F 粗苯乙烯塔塔頂冷凝器的熱量衡算表 組成Hv56 3FiHvCp56 3 48CpiFi 苯7649 2973330 6733 60322 11 甲苯8650 8874755 0639 78343 75 乙烯9671 091620097 1546 387769 56 苯乙烯9941 2282865 5043 32361 10 合計(jì)H1 1851048 38H2 73011 12 H H1 H2 1924059 5Kcal h 設(shè)備選型 Q KA tmK 115Kcal h tm t1 t2 1n t1 t2 18 A Q K tm 929 5 查化工工藝手冊(cè)選型 G1000 25 350 塔底再沸器 H R 1 DhvXwi 塔底再沸器熱量衡算表 組成乙苯苯乙烯 R 1 DHvXwi Hv1069024 89354 R 1 DHvXwi1751 171813235 111814986 28 設(shè)備選型 Q KA tmK 520Kcal h tm t1 t2 1n t1 t2 26 8 A Q K tm 130 24 查 化工工藝手冊(cè) 選型 G1000IV 16 170 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 19 2 2 循環(huán)乙苯塔 循環(huán)乙苯塔 塔頂冷凝器 R 16 6 塔頂冷凝器熱量衡算表 組成苯甲苯乙苯 R 1 FHv Hv6935 887949 648937 68 FiHv151980 568142902 0376160 051301042 656 H1 Cp109 10125 37031 66938 840 R 1 CpiFi t CpiFi555 913569 27926 769 9906 865 H2 H H1 H2 310949 52Kcal h 設(shè)備選型 Q KA tmK 396Kcal h tm t1 t2 1n t1 t2 71 3 A Q K tm 11 01 查 化工工藝手冊(cè) 選型 G400I 16 12 塔底再沸器 塔底再沸器熱量衡算表 組成甲苯乙苯苯乙烯 R 1 DHvXwi H78775 3 R 1 DHvXwi1350 027323485 95616832 728341668 711 設(shè)備選型 Q KA tmK 664Kcal h tm t1 t2 1n t1 t2 10 9 A Q K tm 47 21 查 化工工藝手冊(cè) 選型 G400I 16 50 3 3 精苯乙烯塔 精苯乙烯塔 塔頂冷凝器 R 0 5 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 20 塔頂冷凝器熱量衡算表 組成乙苯苯乙烯 R 1 FHv Hv64 99580 799848 1 FiHv312 912322290 814322603 726 H1 Cp64 9 5034 09332 226 R 1 CpiFi t CpiFi1 1131054 63415730 630H2 設(shè)備選型 Q KA tmK 458Kcal h tm t1 t2 1n t1 t2 23 4 A Q K tm 31 57 查 化工工藝手冊(cè) 選型 G500IV 25 70 塔底再沸器 塔底再沸器熱量衡算表 組成苯乙烯 Hv859737 R 1 DHvXwi318969 514 設(shè)備選型 Q KA tmK 500 h tm t1 t2 1n t1 t2 47 8 A Q K tm 13 35 查化工工藝手冊(cè)選型 G273 25 14 4 4 苯 苯 甲苯塔甲苯塔 組成苯甲苯 R 1 FHv Hv7301 78429 6 FiHv56152 5074174 94360327 45 H1 Cp83 8 80 523 81129 848 R 1 CpiFi t CpiFi183 11414 783653 060 H2 H H1 H2 60980 51 Kcal 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 21 tm t1 t2 1n t1 t2 48 07 A Q K tm 6 75 查 化工工藝手冊(cè) 選型 G273 25 7 塔底再沸器熱量衡算表 組成苯甲苯乙烯 R 1 DHvXwi Hv117 86809 97825 98854 12 R 1 DHvXwi3006 68258415 5192473 99763896 198 tm t1 t2 1n t1 t2 40 1 K 569 Kcal h A Q K tm 2 80 查 化工工藝手冊(cè) 選型 G273 25 3 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 22 四 粗苯乙烯塔的一些物性參數(shù)四 粗苯乙烯塔的一些物性參數(shù) 粗苯乙烯塔物性參數(shù)為 塔頂溫度 56 塔底溫度 105 平均溫度 80 5 塔頂壓力 50mmHg 塔底壓力 230mmHg 平均壓力 140mmHg 在平均溫度 壓力下查圖 PM RT 平均分子量 M 104 456 組成 L g cm 3 v kg cm 3 粘度 苯21 270 81500 49520 3080 甲苯21 090 81000 58410 3110 乙苯22 920 81360 67300 3540 苯乙烯24 820 85560 66030 3860 平均值22 93130 8210 66290 365 1 1 塔的操作壓力及溫度 塔的操作壓力及溫度 根據(jù)氣液相平衡理論 泡點(diǎn)方程 yi kixi 1 露點(diǎn)方程 xi yiki 1 操作壓力的確定 選用塔頂油氣冷凝 冷凝后溫度根據(jù)回流缸內(nèi)物料溫度 塔頂物料冷卻 冷凝為液相 則回流時(shí)回流缸內(nèi)壓力為塔頂物料的泡點(diǎn)壓力 用泡點(diǎn)方程 yi kixi 1 精算 在本設(shè)計(jì)中取參考現(xiàn)場(chǎng)情況下的 壓力 50mmHg 0 006666mpa 回歸符合 塔頂溫度 在即定的操作壓力下塔頂溫度是塔頂層板 則用 露點(diǎn)方程 xi yiki 1 進(jìn)行精算 取溫度 56 回歸基本符合 塔釜溫度 1 在塔底操作壓力下 塔底物料處于泡點(diǎn)狀態(tài) 其溫度即他的泡點(diǎn)溫度 用泡方程 yi kixi 1 進(jìn)行精算 現(xiàn)場(chǎng)溫度取 105 回歸基本符合 進(jìn)料溫度 由于物料是泡點(diǎn)進(jìn)料即飽和液體進(jìn)料 用現(xiàn)場(chǎng)溫度進(jìn)行回歸 進(jìn)料溫度取 83 回歸基本符合 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 23 2 2 最小回流比最小回流比 R Rmin min ixFi i 1 qRmin ixDi i 1 因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料q 1所以 ixFi i 0 組分xFi vi mmHg 83 進(jìn)料 i 以乙苯為基準(zhǔn) iFi i 苯2 61836 6045 8670 15315 014 甲苯2 36325 8662 2950 05421 442 乙苯45 72142 59310 45720 147 苯乙烯49 31104 6190 7340 3604 0 119 設(shè) 0 85 值在輕重關(guān)鍵組分相對(duì)揮發(fā)度之間 值應(yīng)使 ixFi i 0 成立 組分苯甲苯乙苯苯乙烯 XDi 4 944 4586 354 30 ixDi0 28980 10210 86350 016 i 5 0141 4420 147 0 119 Rmin ixDi i 1 4 737 檢驗(yàn) 1 1 6 72 Rmin 2 0所以正確 3 3 最小理論板數(shù)最小理論板數(shù) Nmin 1 lg X1 Xh D Xh X1 w lg D w 1 2 在塔頂溫度為 50 P 50mmHg 條件下 Pr 乙苯 47 332mmHgPr 苯乙苯 33 143mmHg D 1 428 在塔釜溫度為 105 p 230 mmH 條件下 Pr 乙苯 306 035mmHgPr 苯乙苯 231 525mmHg w 1 322 D w 1 2 1 374 塔頂 XF 0 0430Xl 0 8635 塔釜Xl 0 0010Xh 0 9985 Nmin 31 17 因?yàn)椴捎脽岷缥谠俜衅?4 4 理論板數(shù) 理論板數(shù) N N 的確定的確定 R Rmin R 1 6 7 4 56 6 7 1 0 25 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 24 查吉利蘭圖 N Nmin R 2 0 4 所以理論板數(shù) N 52 62 5 5 全塔平均板效率及實(shí)際塔板數(shù) 全塔平均板效率及實(shí)際塔板數(shù) N N 實(shí)實(shí) Et N N 實(shí) Et 0 49 cp L 0 245 cp 1 377 組分xFi Li LiFi 苯2 610 3080 00804 甲苯2 360 3110 00734 乙苯45 720 3540 162 苯乙烯49 310 3860 190 Et 0 49 cp L 0 245 0 579 N實(shí) N Et 90