年產(chǎn)15萬噸乙苯工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、年產(chǎn)15萬噸乙苯工藝設(shè)計(jì)with an annual output of 150 thousand tons of ethyl-benzene technology design目錄摘要iabstractii引言1第一章 文獻(xiàn)綜述21.1乙苯的性質(zhì)21.2產(chǎn)品用途21.3 乙苯在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性及市場需求2第二章 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)32.1 由c8芳烴分離乙苯32.2 苯的烷基化生產(chǎn)乙苯32.2.1氣液相烷基化法32.2.2氣固相烷基化法32.2.3莫比爾巴杰爾法（mobilbadger）42.3工藝參數(shù)的確定4第三章 工藝計(jì)算53.1物料衡算53.1.1原料乙烯進(jìn)料量計(jì)算53.1.2原料新鮮

2、苯的計(jì)算63.1.3循環(huán)苯的計(jì)算63.1.4絡(luò)合物計(jì)算63.1.5 尾氣量的計(jì)算73.1.6 烷基化液量的計(jì)算83.1.7排出的廢絡(luò)合物83.1.8 機(jī)械損失量83.2.熱量衡算113.2.1烴化塔帶入熱量的計(jì)算113.2.2 物料帶出熱的計(jì)算113.2.4烷基化反應(yīng)器冷凝器負(fù)荷及冷卻水量的計(jì)算143.2.5 烷基化液冷卻器及冷卻水143.3乙苯精餾塔衡算15第四章 苯精餾塔的設(shè)計(jì)表174.1塔體溫度的確定174.1.1塔頂溫度174.1.2塔底溫度確定184.1.3烷基化液進(jìn)料溫度184.2回流比及實(shí)際板數(shù)的確定194.2.1回流比的確定194.2.2最小理論板數(shù)的確定194.2.3總板效率

3、194.2.4實(shí)際板數(shù)確定204.3進(jìn)料板位置的確定204.4氣液相負(fù)荷及塔徑計(jì)算204.5溢流裝置的設(shè)計(jì)234.5.1溢流堰長234.5.2溢流堰高234.6降液管的設(shè)計(jì)234.6.1弓形降液管的寬度和橫截面積234.6.3降液管底隙高度244.7塔板的布置244.7.1邊緣區(qū)寬度確定244.7.2開孔區(qū)面積計(jì)算244.7.3浮閥數(shù)計(jì)算及其排列24第五章 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算265.1壓降計(jì)算265.2塔板負(fù)荷性校核275.2.1極限霧沫夾帶線275.2.2液泛線275.2.3降液管負(fù)荷上限線275.2.4液相下限線285.2.5氣液負(fù)荷下限線28第六章 塔高及塔附件的計(jì)算及選型296.1 塔總

4、體高度296.2塔體壁厚設(shè)計(jì)296.3封頭設(shè)計(jì)及人孔選取296.3.1封頭設(shè)計(jì)296.3.2人孔及群座的選取296.4接管計(jì)算296.4.1進(jìn)料管306.4.2塔頂蒸汽管306.4.3回流管徑306.4.4釜底出料管徑316.4.5再沸氣管徑31結(jié)論32致謝33參考文獻(xiàn)34年產(chǎn)15萬噸乙苯工藝設(shè)計(jì)摘要：乙苯是一個(gè)重要的中間體，國內(nèi)大多苯與烯烴烷基化法生產(chǎn)。此次設(shè)計(jì)以年產(chǎn)15萬噸乙苯為生產(chǎn)目標(biāo)，用無水作催化劑，作助催化劑，通過催化絡(luò)合物的配置、烷基化反應(yīng)、絡(luò)合物的沉淀與分離、中和除酸、粗乙苯的精制與分離等工序得到精制乙苯。根據(jù)熱力學(xué)定律，對乙苯精餾塔進(jìn)行熱量衡算，求得理論塔板數(shù)、實(shí)際塔板數(shù)以及最

5、小回流比。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對乙苯塔的塔徑，塔高、裙座、封頭在理論上進(jìn)行了尺寸計(jì)算及選擇并且分別對精餾段、提餾段進(jìn)行了校核，滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到所需要的工藝條件。本論文中對精餾工段的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，最終采用塔徑，塔高為的浮閥精餾塔。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)論證、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備選型，附有帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，主要設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸。關(guān)鍵詞：乙苯；烷基化；工藝設(shè)計(jì)；設(shè)備選型with an annual output of 150 thousand tons of ethyl-benzene technology designabstract：ethyl-benzene is an important

6、organic intermediary; people usually get it by alkylations of benzene. anhydrous is used as catalyst with the help of hydrogen chloride in the design aiming at annual output of 150 thousand tons of ethyl-benzene. in this design, fine ethyl benzene could be obtained finally through catalytic complex

7、configuration, alkylations reaction, precipitation and separation of complex, neutralize acid, as well as ethyl benzene refining and separation process. on the one hand, according to the laws of thermodynamics, heat balance of ethyl-benzene distillation obtains theoretical plate number, the number o

8、f actual plate, and the minimum reflux ratio. on the other hand, in order to meet the design requirements and the need of process conditions, the design of ethyl-benzene tower diameter, tower height, skirt, and head size were calculated in theory, chose and checked for rectifying and stripping secti

9、on respectively. by calculating and equipment selection, the tower which owns diameter of 2200mm, height of 21.15m of the float valve column was finished ultimately. the key of the design was mainly focused on the production process design, equipment selection, accompanied with the control points of

10、 process flow diagram and main equipment structure size.key words: ethyl-benzene; alkyl-action; process design; type selection calculation引 言乙苯是一個(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。乙苯的工業(yè)生產(chǎn)在世界上有很多方法，但由于資源限制，經(jīng)濟(jì)價(jià)格昂貴（催化劑）或技術(shù)上的落后等原因，采用氣液相烷基化法生產(chǎn)乙苯并且以無水三氧化鋁為催化劑，此法是國內(nèi)外最普遍采用的生產(chǎn)乙苯的方

11、法。此次設(shè)計(jì)以年產(chǎn)15萬噸乙苯為生產(chǎn)目標(biāo)，用無水作催化劑，作助催化劑，通過催化絡(luò)合物的配置、烷基化反應(yīng)、絡(luò)合物的沉淀與分離、中和除酸、粗乙苯的精制與分離等工序得到精制乙苯?；趯ΜF(xiàn)實(shí)生活中乙苯用途以及用量的理解以及物料熱量守恒定律，進(jìn)行物料衡算與熱量衡算。采用理論計(jì)算的方法來對乙苯精餾工段的工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，求得理論塔板數(shù)為13塊、實(shí)際塔板數(shù)為28塊以及最小回流比為0.935。對精餾工段的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，最終采用塔徑2200mm，塔高為21.15mm的浮閥精餾塔。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對乙苯塔的塔徑，塔高、裙座、封頭在理論上進(jìn)行了尺寸計(jì)算及選擇并且分別對精餾段、提餾段進(jìn)行了校核，滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到所需

12、要的工藝條件。第一章 文獻(xiàn)綜述1.1乙苯的性質(zhì)乙苯（ethyl benzene）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，對皮膚、眼睛、粘膜有刺激，在空氣中最大允許濃度為100ppm1。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。例如，用強(qiáng)氧化劑或者催化劑作用空氣或氧氣進(jìn)行氧化，生產(chǎn)苯甲酸；若用緩和的氧化劑或在緩和的條件下進(jìn)行氧化，則生成苯乙酮。乙苯的側(cè)鏈在一定條件下，可從相鄰的兩個(gè)碳原子脫去1mol氫而形成雙鍵，生成苯乙烯2。1.2產(chǎn)品用途乙苯是一個(gè)芳香族的有機(jī)化合物，主要用途是在石油化學(xué)工業(yè)作為生產(chǎn)苯乙烯的中間體，所制成的苯乙烯一般

13、被用來制備常用的塑料制品聚苯乙烯。盡管在原油里存在少量的乙苯，但大批量生產(chǎn)仍然是在酸催化苯與乙烯反應(yīng)。乙苯經(jīng)過催化脫氫，生成氫氣和聚苯乙烯。乙苯也存在與某些顏料中。1.3 乙苯在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性及市場需求乙苯是重要的化工原料，主要用于脫氫生產(chǎn)苯乙烯，少量的乙苯也用于溶劑、稀釋劑以及生產(chǎn)二乙基苯等。當(dāng)前，全世界乙苯產(chǎn)量已達(dá)約萬噸，其中的乙苯用于生產(chǎn)苯乙烯。我國乙苯一直供不應(yīng)求，2007-2008年，中國乙苯消費(fèi)量就已超過460萬噸/年，其中年均進(jìn)口量超過280萬噸。目前，乙苯負(fù)壓脫氫制苯乙烯是生產(chǎn)苯乙烯生產(chǎn)最常用的方法。苯乙烯主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯、abs樹脂、san樹脂、不飽和聚酯樹脂、丁苯橡

14、膠、丁苯膠乳以及苯乙烯系熱塑性彈性體等，其中ps是苯乙烯最重要的消費(fèi)領(lǐng)域。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速增長，乙苯作為有機(jī)合成中間體的市場需求量將大幅提高。在用量大的新領(lǐng)域，國內(nèi)市場需求將強(qiáng)勁增長。而整體上我國的乙苯生產(chǎn)能力及產(chǎn)量并不能滿足市場的需求3。第二章 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)乙苯的工業(yè)生產(chǎn)在世界上有很多方法，但由于資源限制，經(jīng)濟(jì)價(jià)格昂貴 （催化劑）或技術(shù)上的落后等原因。目前，我國大都采用兩大類中幾種方法 來生產(chǎn)乙苯。一類是從石油裂解所得的裂解汽油及鉑重整所得的重整產(chǎn)物中 所含的 餾分中分離制得；另一類是采用苯和乙烯為原料的烷基化法生產(chǎn)。2.1 由c8芳烴分離乙苯 石油裂解制乙烯、丙烯時(shí)副產(chǎn)的裂解汽油，

15、催化裂化制得的裂化汽油以 及鉑重整制得的重整油中所得的餾分中都含有一定量的乙苯，將此餾分用超精餾塔進(jìn)行精餾，可制得純度達(dá)99.7%的乙苯，該法生產(chǎn)乙苯的操作費(fèi)用相對低廉，但產(chǎn)量太少，而且設(shè)備操作費(fèi)用高。2.2 苯的烷基化生產(chǎn)乙苯 芳烴的烷基化法是指在芳烴分子中，苯環(huán)上的一個(gè)氫或幾個(gè)氫被烷基取 代而生成烷基苯的反應(yīng)，烷基化的主要目的是用來制取乙苯、異丙苯和十二 烷基苯等重要的有機(jī)化工原料。苯烷基化法生產(chǎn)乙苯就是采用苯為原料，乙烯為烷基化劑的生產(chǎn)方法，該法在具體生產(chǎn)過程中由于采用的催化劑不同，又可分為以下幾種方法： 2.2.1氣液相烷基化法 此法是國內(nèi)外普遍采用的生產(chǎn)乙苯的方法。用無水作催化劑，作

16、助催化劑，反應(yīng)溫度為90100，在常壓（或 45）下進(jìn)行連續(xù)操作，反應(yīng)器的型式多為鼓泡式氣液相反應(yīng)器，在進(jìn)行烷基化反應(yīng)的同時(shí)，還可進(jìn)行多烷基的脫烷基反應(yīng)。該反應(yīng)原料來源廣泛，反應(yīng)條件溫和，轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品純度高，廢料少，但是催化劑中含有，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，催化劑量消耗大。2.2.2氣固相烷基化法 該法采用固體磷酸作催化劑，在溫度為230280，壓力為4060 條件下進(jìn)行連續(xù)操作。有催化劑廉價(jià)且方便、對設(shè)備要求不高、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。但是在進(jìn)行烷基化反應(yīng)的同時(shí)，不能使生成的多烷基苯脫 烷基。為防止高沸點(diǎn)物質(zhì)生成而使催化劑活性降低，須使用過量苯。因此產(chǎn)率雖可高達(dá)99%，但未反應(yīng)的苯卻大量增加，動力消耗較

17、多。 2.2.3莫比爾巴杰爾法（mobilbadger） 1975 年莫比爾公司和巴杰爾公司聯(lián)合開發(fā)了采用zsm5催化劑4（改性沸石分子篩）使苯與乙烯氣相烷基化制乙苯的新工藝，新鮮苯與循環(huán)苯經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)后與烷基芳烴循環(huán)液和新鮮乙烯混合，進(jìn)入莫比爾公司開發(fā)的固定床多相催化反應(yīng)器（兩臺、其中一臺運(yùn)轉(zhuǎn)、另一臺再生），在435450，1.422.84mpa下進(jìn)行乞相反應(yīng)，反應(yīng)氣體經(jīng)三塔分離后可得生產(chǎn)苯乙烯的單體乙苯。 此法的特點(diǎn)是：裝置的排氣和殘液均可提供裝置所需燃料的25%，可回收輸入熱和反應(yīng)熱的95%，用于產(chǎn)生低壓及中壓蒸汽；過程中不產(chǎn)生污染環(huán)境的工藝廢物，所用催化劑無腐蝕性等。通過以上對各法的論

18、述和比較及根據(jù)我國的具體情況，我采用苯的烷基化法中的氣液相法生產(chǎn)乙苯。此法雖在技術(shù)上不夠先進(jìn)，但安全可靠，工藝成熟，經(jīng)濟(jì)上也較合理。所以，該法目前還是我國生產(chǎn)乙苯的主要方法。2.3工藝參數(shù)的確定1.一年工作日按 300天計(jì)，一天以24小時(shí)計(jì)；2苯單耗 0.80噸（純）/噸乙苯（純）；3原料苯組成（質(zhì)量%）：苯 99.00%；甲苯0.95%；0.05%；4苯對乙苯的單程轉(zhuǎn)化率35%； 5.添加量為0.03噸/噸乙苯；循環(huán)的絡(luò)合物量為0.35噸/噸乙苯；新絡(luò)合物與循環(huán)絡(luò)合物組成相同；6烴化塔操作溫度95，操作壓力1.3atm7進(jìn)料溫度：精苯及原料氣25；循環(huán)苯25；新絡(luò)合物65；循環(huán)絡(luò)合物65；回

19、流苯 40；8冷凝器操作壓力1.3atm，尾氣在40下冷凝； 9.尾氣中除含、外，還含有、苯、甲苯、乙苯、不含二乙苯以上物質(zhì)； 10烷基化反應(yīng)器頂部蒸出的芳烴中苯70%、甲苯占20%、乙苯占10%（質(zhì)量%）；第三章 工藝計(jì)算3.1物料衡算主反應(yīng)： 副反應(yīng)： 計(jì)算基準(zhǔn)以每小時(shí)生產(chǎn)乙苯量為基準(zhǔn)（純乙苯）損失的乙苯量為1%，則反應(yīng)原生產(chǎn)乙苯量為：3.1.1原料乙烯進(jìn)料量計(jì)算乙烯理論消耗量： 乙烯實(shí)際消耗量： 生成乙苯所用乙烯的量： 生成二乙苯所用乙烯的量： 生成三乙苯所用乙烯的量： 損失部分（尾氣損失和機(jī)械損失）： 將原料乙烯氣組成換算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)： 原料乙烯氣總質(zhì)量：原料氣中的量：原料氣中的量：原

20、料氣中的量：原料氣中的量：共計(jì)6433.383 3.1.2原料新鮮苯的計(jì)算苯單耗為0.8噸/噸乙苯(純)計(jì)，則原料新鮮苯為：純苯的量： 甲苯的量： 水的量： 生成乙苯的苯： 生成二乙苯的苯：生成三乙苯的苯：苯的損失量： 生成產(chǎn)物：乙苯的量： 二乙苯的量： 三乙苯的量： 3.1.3循環(huán)苯的計(jì)算由于苯與乙苯單程轉(zhuǎn)化率為35%，那么（不計(jì)回流苯）則：進(jìn)入反應(yīng)器的苯： 循環(huán)苯量： 3.1.4絡(luò)合物計(jì)算1.新鮮絡(luò)合物的量因添加新鮮量為0.03噸/噸乙苯，所以新鮮絡(luò)合物用量：2.循環(huán)絡(luò)合物的計(jì)算循環(huán)絡(luò)合物為0.35噸/乙苯，故循環(huán)絡(luò)合物量為：為： 二乙苯為： 多乙苯： 3.1.5 尾氣量的計(jì)算1.尾氣中國

21、惰性氣體的量尾氣中乙烯為1%，其余由乙烯帶入的氣體，均不參加反應(yīng)乙烯： 2.從催化劑帶入的尾氣由于水的量為： 17005.0690.05%=8.503根據(jù)反應(yīng) 的量： 生成的量： 生成量： 3.尾氣中苯甲苯乙苯的量查化工物性簡明手冊5得苯、甲苯、乙苯的安托因方程取下：苯： （）甲苯：（）乙苯：（）由于回流溫度以及尾氣溫度均為40，即為333.15k，得到：=24.081=0.2377 =2.8626=0.0283假定苯、甲苯、乙苯 均達(dá)到飽和值，且不含二乙苯以上的多烷基苯，則有： (3-1)（指苯、甲苯、乙苯以外的氣體 指苯、甲苯、乙苯以外的氣體飽和蒸壓 指苯、甲苯、乙苯的氣體量 指苯、甲苯、

22、乙苯的氣體飽和蒸汽壓） kmol 得到： 尾氣總質(zhì)量：3.1.6 烷基化液量的計(jì)算烷基化液中苯=循環(huán)苯=27407.953乙苯量=產(chǎn)物乙苯-尾氣損失乙苯=21043.733-44.287=20999.486二乙苯量=生成的二乙苯=584.671三乙苯等多烷基苯=生成三乙苯量=294.516甲苯的量=新鮮原料中甲苯-尾氣中甲苯=161.548-101.248=56.3003.1.7排出的廢絡(luò)合物絡(luò)合物的量=進(jìn)入系統(tǒng)絡(luò)合物的量-循環(huán)絡(luò)合物總量=2525.253-21.021+12.282=2516.5143.1.8 機(jī)械損失量乙烯損失量：總損失量-尾氣帶走乙烯的量=152.712-61.085=9

23、1.627苯的損失量：總損失量-尾氣帶走苯的量=867.843-273.702=594.141表3.1反應(yīng)器進(jìn)料表原6108.49794.95218.16195.00料58.5440.913.6591.60乙165.3382.575.5112.40烯101.0041.572.2961.00總計(jì)6433.383100.00229.627100.0016835.01899.00215.83398.978161.5480.9501.7560.805原8.0530.0500.4720.217料合計(jì)17005.069100.00218.061100.00苯27407.953100.00351.38410

24、0.00循環(huán)苯631.31325.004.72926.121新二乙苯1305.55651.709.74353.817絡(luò)三乙苯588.38423.303.63220.062合合計(jì)2525.253100.0018.104100.00物1841.33025.0013.79326.121二乙苯3807.87151.7028.41753.817循環(huán)三乙苯1716.12023.3010.59320.062絡(luò)合物合計(jì)7365.321100.0052.803100.00總計(jì)60736.980表3.2反應(yīng)器出料表61.0857.3912.182尾58.5447.0843.659165.33820.0085.51

25、1101.00412.2232.296273.70233.1133.509氣乙苯44.2875.3580.418105.24812.7351.14417.2422.0870.472烷27407.95355.546351.38463.166基乙苯20999.48642.558198.10835.613化二乙苯584.6711.1854.3630.785三乙苯294.5160.5891.8180.327液56.3000.1140.6120.114610.29224.2514.57125.250二乙苯1305.55651.8809.74353.820三乙苯588.38423.3813.63220.6

26、2312.2820.4880.1570.86791.62713.3613.27230.049594.14186.6397.61769.951共計(jì)60736.9793.2.熱量衡算首先選取基準(zhǔn)溫度為253.2.1烴化塔帶入熱量的計(jì)算1.原料乙烯帶入熱量 =02.新鮮原料苯帶入熱量：=03.回流苯帶入熱量 (3-2)經(jīng)查閱化工手冊6得到：2540的苯、甲苯、乙苯的平均熱容為;1.6469，1.6880，1.7474 4.循環(huán)苯帶入量 =0，則 =05.絡(luò)合物帶入熱量將二乙苯以及多乙苯按二乙苯處理，用二乙苯的熱容代替多乙苯，查得的熱容為3.350 二乙苯的熱容為2.023得到6.發(fā)生烷基化反應(yīng)放出的

27、熱為了簡化計(jì)算，烷基化反應(yīng)均按生成乙苯計(jì)算查化工手冊得到，乙烯、苯、乙苯標(biāo)準(zhǔn)生成熱為：52.26，48.66，-12.47反應(yīng)焓=生成物焓-反應(yīng)物焓=-12.47-52.26-48.66=-113.39 =1069.717 因此帶入熱量總計(jì)為：3.2.2 物料帶出熱的計(jì)算1.尾氣中帶走熱量 尾氣中組分的t為中的系數(shù)如下表3.3 幾種氣體熱容與溫度表a3.80319.245.406-4.222-33.89-24.34-43.0426.53b156.352.09178.0306.1474.0512.1706.74.602-c83.43-11.9769.33158.5301.5276.4480.7-

28、1.088d17.54-11.318.70732.1271.2549.08130.0/求得平均溫度為：，帶入上式計(jì)得 (3-3)塔頂平均摩爾熱容為2.塔頂蒸發(fā)熱及苯蒸發(fā)帶出的熱查的苯甲苯乙苯的正常沸點(diǎn)，正常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)熱機(jī)臨界溫度：表3.4苯甲苯的沸點(diǎn)及蒸發(fā)熱組分苯30.78288.9580.0933.64甲苯33.21318.57110.6337.86乙苯35.59343.94136.2041.89由waston公式7 (3-4)計(jì)算25各自的汽化潛熱為：33.64，37.86， 41.89（）=87.0761118042.76+3甲帶出熱量=43311.840+100.164乙苯帶出熱量=

29、17510.02+49.017=178864.620+536.9423.烷基化液中苯乙苯餾分苯： 甲苯： 乙苯： 將平均溫度為333.15k帶入上列三式，得：苯的平均熱容為 136.681 1.752 甲苯的平均熱容164.782 1.791乙苯的熱容195.934 1.84那么4. 烷基化液中三氯化鋁絡(luò)合物帶出熱 (二乙苯、三乙苯以同樣的恒壓摩爾熱容處理，少量的以計(jì)算) 查得二乙苯、的恒壓熱容分別為：2.023、3.350=(610.292+12.282+1841.330)3.350+(1305.556+588.384+3807.871+1716.120)2.203(9525)=162823

30、8.697kj5. 反應(yīng)器熱損失 已知損失熱量為輸出總熱量10%=10%() =kj 由熱平衡出得：24382955.05+24.978=8931802.581+5590.634解之得：=27315.458kg 所以塔頂蒸出的芳烴中苯、甲苯、乙苯分別為：1197.891、342.255、171.127kg 所以帶入、帶出的各部分熱為：=682285.510 kj =14845681.27k j =2278658.255k j表3.5反應(yīng)器熱量衡算表輸入()輸出熱量()原料乙烯帶入熱0塔頂尾氣帶出熱92274.742新鮮苯帶入熱0蒸發(fā)熱及蒸汽帶出熱14845681.270回流苯帶入熱循環(huán)苯帶入熱

31、682285.5100烷基化液苯乙苯帶出熱6220442.4691628238.697新絡(luò)合物帶入熱237853.548熱損失2278658.255循環(huán)絡(luò)合物帶熱693739.572烷基化反應(yīng)熱23451361.9總計(jì)25065240.5總計(jì)25065295.203.2.4烷基化反應(yīng)器冷凝器負(fù)荷及冷卻水量的計(jì)算由于等卻尾氣溫度為40，則利用的關(guān)系，將t=(65+20)+273.15=305.65k帶入得：尾氣平均熱容為62.736=19.19162.736(65-20)=48158.663kj (3-5)查得=75.291 =4.183則m=679297.72=679.2973.2.5 烷基化

32、液冷卻器及冷卻水查的2565苯(l)甲苯(l)乙苯(l)的平均恒壓熱容為：1.6944，1.7934，1.7347，三氯化鋁，二乙苯的平均熱容為3.350，2.023，則:=27407.9531.6944+56.3011.7347+(584.671+294.516+600)2.023+20999.4861.7934(6525)=3439070.907 k j =(610.292+12.282)3.350+(1305.556+588.384)2.0223(6525)=236682.541 k j=6220442.469+1628238.697-(693739.572+236682.541+343

33、9070.907)=3479188.146 k j3.3乙苯精餾塔衡算取乙苯為輕關(guān)鍵組分，二乙苯等為重關(guān)鍵組分已知塔頂乙苯 壓力 塔底乙苯 壓力表3.6乙苯進(jìn)料數(shù)據(jù)表組分苯乙苯二乙苯乙苯多乙苯合計(jì)54.66220930.9316584.671294.51627879.8560.2575.05723.6181.056100.000.701197.46249.1391.818249.120.28179.26419.7250.730100.00 那么 表3.7乙苯精餾塔物料衡算表塔頂 塔底組分苯乙苯二乙苯合計(jì) 乙苯二乙苯三乙苯合計(jì)54.66220930.93150.51721036.1134.219

34、6534.154294.5196843.7460.26099.500.240100 0.5095.4804.30100.000.701197.4620.377198.540 0.32348.7621.81850.9030.35399.460.190100 0.63595.7943.571100.00第四章 苯精餾塔的設(shè)計(jì)表表4.1精餾塔進(jìn)料數(shù)據(jù)表組分苯乙苯二乙苯三乙苯總計(jì)kg/h27407.95320999.4866584.671294.51655286.62649.57437.98311.9100.553100.00351.384198.10849.1391.818600.44958.520

35、32.9938.1840.303100.00對全塔進(jìn)行物料衡算，要求(質(zhì)量比)：塔頂 乙苯0.25% ，塔底苯0.25%d+w=55286.626 d(1-0.25%) +w0.25%=27407.953解得： d=27406.770 w=27879.856 4.1塔體溫度的確定4.1.1塔頂溫度假設(shè)塔頂溫度，苯、乙苯的飽和蒸汽壓公式(安托因方程)8： =ab/(t+c) (4-1)104.208、17.42 ，9 苯、乙苯的為98.563，1.087表4.2 塔頂?shù)膮?shù)表組分塔頂摩爾%苯99.81698.5631.0135.994乙苯0.1841.0870.1691合計(jì)100.0099.65

36、因近似等于100，故塔頂溫度可認(rèn)為81.4.1.2塔底溫度確定假設(shè)塔底溫度為=153.5=426.65k，已知壓力表4.3 塔底數(shù)據(jù)參數(shù)表組分()苯0.281623.7351.2774.5463.953乙苯79.264157.76191.1431.1501二乙苯19.75248.4176.9610.3530.307三乙苯0.73048.4170.2580.3530.307合計(jì)100.0099.639由于接近于100，則進(jìn)料溫度為153.54.1.3烷基化液進(jìn)料溫度，假設(shè)t=101=374.15k，采用泡點(diǎn)進(jìn)料表4.4 烷基液參數(shù)表組分摩爾（kpa）苯58.520184.92790.1451.5

37、405.220乙苯32.99335.4009.7290.2951二乙苯8.1848.1660.5570.0680.231三乙苯0.3038.1660.0210.0680.231合計(jì)100.00100.452由于接近于100，則進(jìn)料溫度為1014.2回流比及實(shí)際板數(shù)的確定4.2.1回流比的確定由恩德伍德公式 (4-2)由于采用泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，運(yùn)用試差法：=0設(shè)=2.672帶入后滿足上式，則查化工原理下冊柴誠敬10， 綜合考慮后采用4.2.2最小理論板數(shù)的確定由芬斯克方程取塔頂與塔底相對揮發(fā)度的算數(shù)平均值，則 由于塔頂： 塔底： 則 4.2.3總板效率取平均溫度為塔頂與塔底溫度的平均值為117.2

38、5查得在此溫度下苯、乙苯、二乙苯的粘度為0.169、0.271、0.150 ，已知苯、乙苯、二乙苯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.1、0.695、0.205，則：液相粘度0.236 ，關(guān)鍵組分相對揮發(fā)度為4.30。由公式：計(jì)算總板效率為=50.10%4.2.4實(shí)際板數(shù)確定由吉利蘭回歸方程11得到： (4-3)y=0.545827-0.591422x+0.002743/x (4-4)得到y(tǒng)=0.4669，那么，解得n=13.824.3進(jìn)料板位置的確定 (4-5)n為精餾段的塔板數(shù)，m為提餾段塔板數(shù)由于w=27879.856 d=27406.770=58.520% =32.993% =0.281% =0.184%

39、， 解得m=13.413 n=14.615則加料位置是從頂端算起第16塊板。4.4氣液相負(fù)荷及塔徑計(jì)算1.精餾段： (4-6) (4-7) r=1.309d=351.330解得l=459.891 v=811.221為了簡化計(jì)算，精餾段以苯計(jì)，并且按理想氣體處理，那么p=0.5(102.9+120.05)=111.475kpa 在此溫度壓力下的苯的參數(shù)為： 則氣體流量： 液體流量： m=459.891 78=35871.498kg/h 液體參數(shù) (4-8)計(jì)算后=0.0420，板間距取為，那么查施密斯特關(guān)聯(lián)圖得，則 (4-9)c為 (4-10)帶入計(jì)算為取安全系數(shù)0.8，流通截面積(塔橫截面積減

40、去降液管面積)采用單溢流方式，堰長為塔直徑的0.66倍12，則堰長，塔的橫截面積為，計(jì)算得塔直徑為 (4-11)塔徑為，圓整為2.2m塔橫截面積 氣體流通截面積降液管面積,校核后，空塔氣速為 ，符合工藝要求2.提餾段： r=1.309d=351.330 l=1060.340 為了簡化計(jì)算，提餾段以純乙苯計(jì)，并且按理想氣體處理：那么p=0.5(137.2+120.05)=128.625kpa，在此溫度壓力下的乙苯的參數(shù)為： 則氣體流量：液體流量： m=1060.34106=112396.04kg/h 液體參數(shù)計(jì)算后=0.125，板間距取為，那么查施密斯特關(guān)聯(lián)圖得，則c為帶入計(jì)算為取安全系數(shù)0.8

41、，流通截面積(塔橫截面積減去降液管面積)采用單溢流方式，堰長為塔直徑的0.66倍，則 查板式精餾塔附圖得：，計(jì)算得塔直徑為：為，圓整為2.2m塔橫截面積 氣體流通截面積降液管面積，校核后的空塔氣速，符合工藝要求4.5溢流裝置的設(shè)計(jì)d=2.2m，采用單溢流，弓形降液管，凹形受液盤134.5.1溢流堰長根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，單溢流弓形降液管選取 4.5.2溢流堰高對于平直堰，堰上液層高度，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，取e=1 (4-12)精餾段： 提餾段： 4.6降液管的設(shè)計(jì)4.6.1弓形降液管的寬度和橫截面積根據(jù)，查圖知：，4.6.2降液管內(nèi)停留時(shí)間 (4-13)精餾段： 提餾段： 降液管內(nèi)停留時(shí)間均大于，則降液

42、管可以使用。4.6.3降液管底隙高度 精餾段： 提餾段： 精餾段與提餾段的均大于18，則設(shè)計(jì)合理。考慮塔徑，凹形受液盤深度選為504.7塔板的布置由于塔直徑為2.2，塔板采用分塊式，采用6塊塔布置4.7.1邊緣區(qū)寬度確定安定區(qū)寬度，無效區(qū)寬度4.7.2開孔區(qū)面積計(jì)算其中故4.7.3浮閥數(shù)計(jì)算及其排列預(yù)先選取閥孔動能因數(shù)，則孔速為： (4-14)，則每層塔板浮閥數(shù)： (4-15)共計(jì)525，浮閥排列，考慮到各塊的支承與銜接要占據(jù)鼓泡面積，采用等腰三角形插排方式。取等腰三角形高，14，具體排列后浮閥個(gè)數(shù)為528。排列后重新核算孔速及浮閥動能因數(shù)則實(shí)際孔速為：仍在912的范圍之內(nèi)所以閥孔數(shù)528，排

43、布適合。，滿足工藝要求。第五章 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算5.1壓降計(jì)算1.精餾段：干板壓降 臨界孔速 (5-1)為， (5-2)則為濕板壓降 (5-3)為氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓降為：（忽略由表面張力產(chǎn)生的阻力)因此單板壓降為提餾段：干板壓降： 臨界孔速 (5-4)為，則為濕板壓降 ，為氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓降為：（忽略由表面張力產(chǎn)生的阻力)因此單板壓降為155.2塔板負(fù)荷性校核5.2.1極限霧沫夾帶線取極限霧沫夾帶e=10%，則由 (5-5)取泛點(diǎn)率為80%，將帶入上式整理得到：，整理即是： 此為直線，則任取多個(gè)值，依次帶入分別求出，做出霧沫夾帶線。5.2.2液泛線 降液管液泛時(shí)，取極限值計(jì)算，根

44、據(jù)降液管液高，堰上清液層高度，干板壓降濕板壓降和液體流過降液管阻力，有關(guān)系如下： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取e=1，為實(shí)際孔速為7.99 ，整理后為; 5.2.3降液管負(fù)荷上限線液體最大流量應(yīng)該保證在降液管停留時(shí)間不低于3-5s，則將停留時(shí)間取為4s是，作為液體停留時(shí)間，液體體積流量為： 5.2.4液相下限線最小流量時(shí)平直堰最小液層厚度為，則液相負(fù)荷下限值為： 5.2.5氣液負(fù)荷下限線對于重閥， 重閥孔徑為39，該漏液線與液體流量無關(guān)的水平線圖5.1 塔體負(fù)荷性能圖第六章 塔高及塔附件的計(jì)算及選型6.1 塔總體高度塔體高度(不含吊柱)6.2塔體壁厚設(shè)計(jì)塔頂壓力 操作溫度為80153.5，選用作為材料，它的，采用雙面焊接，局部無損檢測，則設(shè)計(jì)壓力為則圓筒計(jì)算壁厚 (6-1)為，為了設(shè)備安全，此處不足3也取15，取腐蝕余量，查鋼板厚度負(fù)偏差，則取，那么名義厚度校核水壓試驗(yàn) (6-2) ，則滿足水壓試驗(yàn)6.3封頭設(shè)計(jì)及人孔選取6.3.1封頭設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)封頭，則，則，(采用整板沖壓)，取，封頭厚度為.6.3.2人