年產(chǎn)30萬噸苯乙烯車間粗苯乙烯精餾工段工藝設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)30萬噸苯乙烯車間粗苯乙烯精儲(chǔ)工段的工藝設(shè)計(jì)TheProcessDesignofDistillationsectionofThickStyreneforAnnualOutput300000TonsofStyreneWorkshop畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。作者簽名：日期：畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、

2、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：日期：注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時(shí)）2 .論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文

3、）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3 .附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4 .文字、圖表要求：1 ）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5 .裝訂順序1 ）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、

4、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它目錄摘要AbstractII引言1第1章苯乙烯生產(chǎn)工藝簡介21.1 乙苯催化脫氫工藝21.2 乙苯氧化脫氫法21.3 環(huán)氧丙烷-苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法31.4 熱解汽油抽提蒸儲(chǔ)回收法31.5 丁二烯合成法41.6 其它生產(chǎn)方法4第2章世界苯乙烯的生產(chǎn)和發(fā)展前景52.1 世界供需分析及預(yù)測52.2 國內(nèi)外苯乙烯生產(chǎn)與發(fā)展?fàn)顩r72.2.1 國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)供應(yīng)分析72.2.2 產(chǎn)品供需現(xiàn)狀及預(yù)測7第3章生產(chǎn)工藝的反應(yīng)歷程93.1 生產(chǎn)工藝的反應(yīng)歷程93.2 生產(chǎn)過程93.3 精微原理及目的93.4 生產(chǎn)方法103.5 生產(chǎn)控制參數(shù)及具體操作11第4章工藝計(jì)算

5、124.1 生產(chǎn)能力的計(jì)算124.2 質(zhì)量守恒定律124.3 苯乙烯精儲(chǔ)塔的物料衡算134.3.1 投料量計(jì)算134.3.2 脫氫過程的計(jì)算134.3.3 進(jìn)出脫氫反應(yīng)器的物料衡算144.3.4 冷凝油水分離階段的物料衡算144.3.5 粗儲(chǔ)塔的物料衡算144.3.6 乙苯塔的物料衡算表154.3.7 苯乙烯精儲(chǔ)塔的物料衡算154.3.8 苯/甲苯的物料衡算15第5章熱量衡算175.1 能量守恒定律175.2 熱量計(jì)算175.3 過程效應(yīng)熱Q的計(jì)算185.4 熱量衡算表19第6章設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型216.1 苯乙烯精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)計(jì)算216.1.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率216.1.2

6、原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量216.1.3 物料衡算216.2 塔板數(shù)的確定216.2.1 理論板層數(shù)Nt的求取216.2.2 求精儲(chǔ)塔的氣、液相負(fù)荷236.3 精儲(chǔ)塔的工藝尺寸及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算246.3.1 操作壓力計(jì)算246.3.2 操作溫度計(jì)算246.3.3 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算246.3.4 塔頂液相平均密度的計(jì)算256.3.5 液體平均表面張力計(jì)算256.4 精微塔的塔體工藝尺寸計(jì)算266.4.1 塔徑的計(jì)算266.4.2 精微塔有效高度的計(jì)算276.5 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算276.5.1 溢流裝置計(jì)算276.5.2 塔板布置296.6 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算306.6.1 塔

7、板壓降306.6.2 液面落差316.6.3 液沫夾帶316.6.4 漏液316.6.5 液泛32第7章精儲(chǔ)塔工藝參數(shù)匯總33結(jié)論35錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)36附錄36年產(chǎn)30萬噸苯乙烯車間粗苯乙烯精儲(chǔ)工段的工藝設(shè)計(jì)摘要：以年產(chǎn)30萬噸苯乙烯為生產(chǎn)目標(biāo)，由乙苯脫氫制得苯乙烯的工藝方法，對粗苯乙烯精儲(chǔ)工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型。針對設(shè)計(jì)要求對整個(gè)工藝流程進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，然后根據(jù)物料平衡對苯乙烯精儲(chǔ)塔進(jìn)料量、塔頂、塔底出料量進(jìn)行物料衡算，對苯乙烯精儲(chǔ)塔的塔高、塔頂冷凝器、塔底再沸器理論上進(jìn)行了尺寸計(jì)算及選擇；并且分別對精儲(chǔ)段、提儲(chǔ)段進(jìn)行了校核。根據(jù)熱力學(xué)定律，對各設(shè)備進(jìn)行熱量衡算，并根

8、據(jù)設(shè)計(jì)要求,對設(shè)備理論上進(jìn)行了尺寸計(jì)算及選擇，使設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到所需要的工藝條件。關(guān)鍵詞：苯乙烯乙苯脫氫物料衡算熱量衡算精儲(chǔ)塔工藝計(jì)算雙溢流TheProcessDesignofDistillationsectionofThickStyreneforAnnualOutput300000TonsofStyreneWorkshopAbstract:Thedesignisbasedonannualoutputof300000tonsofstyrene,usingthetechnicalmethodofthereactionofethyleneandbenzenealkylationtoprodu

9、ceethylbenzene,andethylbenzenedehydrogenationtogetstyrene,thusprovidingtheprocessdesignandequipmentselectionforthedistillationsectionofthickstyrene.Accordingtothedesignrequirements,wecarriedonthematerialbalanceandenergybalancefortheentireprocess,thenaimingatthematerialbalance,wecarriedonthematerialb

10、alancefortheinputquantityofethylbenzenefeedingtowerandtheoutputoftowertopandbottom.Basedonthelawsofthermodynamics,heatbalanceeveryequipment.Andinviewofthedesignrequirementsandthetheoryofequipment,caculatethesizeSoastomaketheequipmentuptothedesignrequirements,thenachievetheprocessconditions.Keywords:

11、styrene;ethylbenzenedehydrogenation；materialbalance；heatbalance;processcalculation；rectificationII引言苯乙烯是含有飽和側(cè)鏈的一種簡單芳姓，是基本有機(jī)化工的重要產(chǎn)品之一。苯乙烯別名乙烯基苯，分子式：GHQH,分子量104.15,常溫下苯乙烯是有辛辣味無色油狀液體，易燃.密度901.9kg/m3,熔點(diǎn)242.5K,沸點(diǎn)418.2K,不溶于水，溶于乙醇、乙醴中，25C時(shí)其溶解度為0.066%。暴露于空氣中逐漸發(fā)生聚合及氧化。苯乙烯在空氣中允許濃度為0.1ml/L,濃度過高、接觸時(shí)間過長則對人體有一定的危

12、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1.16.01%（體積分?jǐn)?shù)）。苯乙烯是工業(yè)上合成樹脂、離子交換樹脂及合成橡膠等的重要單體，存在于蘇合香脂（一種天然香料）中，是石化行業(yè)的重要基礎(chǔ)原料。苯乙烯的主要用途有：1.PS（聚苯乙烯）、人8鄰乙烯與丁二烯、丙烯月青共聚，其共聚物可用于生產(chǎn)ABS工程塑料；丙烯晴、丁二烯、苯乙烯。2.丁苯膠與丁二烯共聚可以生成乳膠（SBD和合成橡膠（SBR;3.AS樹脂與丙烯月青共聚為AS樹脂；4.其他苯乙烯也可用于生產(chǎn)其它樹脂。止匕外，苯乙烯還被廣泛用于制藥、涂料、紡織等工業(yè)。由苯乙烯共聚的塑料可加工成為各種日常生活用品

13、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。第1章苯乙烯生產(chǎn)工藝簡介目前，世界上苯乙烯的生產(chǎn)方法主要有乙苯脫氫法、乙苯氧化脫氫、環(huán)氧丙烷-苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法、熱解汽油抽烯合成法以及丁二烯合成法等101.1 乙苯催化脫氫工藝乙苯催化脫氫是工業(yè)上生產(chǎn)苯乙烯的傳統(tǒng)工藝，由美國Dow化學(xué)公司首次開發(fā)成功。目前典型的生產(chǎn)工藝主要有Fina/Badger工藝、ABBt女5斯/UOP工藝以及BASF工藝等。乙苯催化脫氫法的技術(shù)關(guān)鍵是尋找高活性和高選擇性的催化劑，一開始采用的是鋅系、鎂系催化劑，以后逐漸被綜合性能更好的鐵系催化劑所替代。目前，國外苯乙烯催化劑

14、主要有南方化學(xué)集團(tuán)公司開發(fā)的Styromax-1、Styromax-2、Styromax-4以及Styromax-5型催化劑；美國標(biāo)準(zhǔn)催化劑公司推出的C-025HAC-035、C-045型催化劑；德國BAS心司開發(fā)的S6-20、S6-20S、S6-28、S6-30催化劑；Dowfc學(xué)公司開發(fā)出的D-0239E型絕熱型催化劑等。我國從20世紀(jì)60年代就開始進(jìn)行與乙苯脫氫工藝相配套的催化劑研究。目前開發(fā)成功的催化劑主要有蘭州石油化工公司研究院的315、335、345、355系列催化劑；廈門大學(xué)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的XHDC系列以及中國石化集團(tuán)公司上海石油化工研究院的GS系列催化劑等。蘭州

15、石化分公司研究院還從催化劑配方和制備工藝入手，開發(fā)出了以鐵-鉀-鈾-鋁-鎂為主要體系的低鉀型乙苯脫氫催化劑。除了常見的圓柱型催化劑外，蘭州化學(xué)工業(yè)公司最近還成功地將三葉型催化劑用于苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)上。世界乙苯脫氫催化劑的研究正在向低鉀含量、低水比、具有更高穩(wěn)定性和更長運(yùn)轉(zhuǎn)周期的方向發(fā)展。1.2 乙苯氧化脫氫法乙苯氧化脫氫技術(shù)是用較低溫度下的放熱反應(yīng)代替高溫下的乙苯脫氫吸熱反應(yīng)，從而大大降低了能耗，提高了效率。氧化脫氫反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，在熱力學(xué)上有利于苯乙烯的生成。典型的生產(chǎn)工藝為苯乙烯單體先進(jìn)反應(yīng)器技術(shù)(StyreneMonomerAdvancedReactorTechnology,簡稱Sma

16、rt工藝)。該工藝于20世紀(jì)90年代初期開發(fā)成功，是UOP2司開發(fā)的乙苯脫氫選擇性氧化技術(shù)(Styro-Plus工藝)與LummusMonsanto以及UOPE家公司開發(fā)的Lummus/UOP1苯絕熱月膜R技術(shù)的集成。該工藝是在原乙苯脫氫工藝的基礎(chǔ)上，向脫氫產(chǎn)物中加入適量氧或空氣，使氫氣在選擇性氧化催化劑作用下氧化為水，從而降低了反應(yīng)物中的氫分壓，打破了傳統(tǒng)脫氫反應(yīng)中的熱平衡，使反應(yīng)向生成物方向移動(dòng)?！癝mart”工藝流程與Lummus/UO榮乙烯工藝流程基本相同，但反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有較大的差別，主要是在傳統(tǒng)脫氫反應(yīng)器中增加了氫氧化反應(yīng)過程。該工藝采用三段式反應(yīng)器。一段脫氫反應(yīng)器中乙苯和水蒸汽在脫氫

17、催化劑層進(jìn)行脫氫反應(yīng)，在出口物流中加入定量的空氣或氧氣與水蒸汽進(jìn)入兩段反應(yīng)器，兩段反應(yīng)器中裝有高選擇性氧化催化劑和脫氫催化劑，氧和氫反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使反應(yīng)物流升溫，氧全部消耗，爛無損失，兩段反應(yīng)器出口物流進(jìn)入三段反應(yīng)器，完成脫氫反應(yīng)。在脫氫反應(yīng)條件為620-645C壓力0.03-0.13MPa、蒸汽/乙苯質(zhì)量為1-2:1時(shí)，乙苯轉(zhuǎn)化率為85%苯乙烯選擇性為92%-96%。目前，世界上有5套苯乙烯生產(chǎn)裝置采用乙苯氧化脫氫工藝進(jìn)行生產(chǎn)，另外一些新建生產(chǎn)裝置大都準(zhǔn)備采用該方法進(jìn)行生產(chǎn)。1.3 環(huán)氧丙烷-苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法環(huán)氧丙烷-苯乙烯(簡稱PO/SM聯(lián)產(chǎn)法又稱共氧化法冏，由Halcon公司開發(fā)成功，并于1

18、973年在西班牙首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在130-160C、0.3-0.5MPa下，乙苯先在液相反應(yīng)器中用氧氣氧化生成乙苯過氧化物，生成的乙苯過氧化物經(jīng)提濃到17淅進(jìn)入環(huán)氧化工序，在反應(yīng)溫度為110C、壓力為4.05MPa條件下，與丙烯發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)成環(huán)氧丙烷和甲基葦醇。環(huán)氧化反應(yīng)液經(jīng)過蒸儲(chǔ)得到環(huán)氧丙烷，甲基葦醇在260C、常壓條件下脫水生成苯乙烯。反應(yīng)產(chǎn)物中苯乙烯與環(huán)氧丙烷的質(zhì)量之比為2.5:1。除乙苯脫氫法外，這是目前唯一大規(guī)模生產(chǎn)苯乙烯的工業(yè)方法，生產(chǎn)能力約占世界苯乙烯總生產(chǎn)能力的10%目前世界上擁有該法專利轉(zhuǎn)讓權(quán)的生產(chǎn)商主要有萊昂得爾(Lyondell)公司、Shell公司、Repsol公

19、司以及前蘇聯(lián)的下姆斯克(Nizhnekamskneftekhim)公司等。PO/SM聯(lián)產(chǎn)法的特點(diǎn)是不需要高溫反應(yīng)，可以同時(shí)聯(lián)產(chǎn)苯乙烯和環(huán)氧丙烷兩種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品。將乙苯脫氫的吸熱和丙烯氧化的放熱兩個(gè)反應(yīng)結(jié)合起來，節(jié)省了能量，解決了環(huán)氧丙烷生產(chǎn)中的三廢處理問題。另外，由于聯(lián)產(chǎn)裝置的投資費(fèi)用要比單獨(dú)的環(huán)氧丙烷和苯乙烯裝置降低25%操作費(fèi)用降低50%Z上，因此采用該法建設(shè)大型生產(chǎn)裝置時(shí)更具競爭優(yōu)勢。該法的不足之處在于受聯(lián)產(chǎn)品市場狀況影響較大，且反應(yīng)復(fù)雜，副產(chǎn)物多，投資大，乙苯單耗和裝置能耗等都要高于乙苯脫氫法工藝。但從聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷的共氧化角度而言，因可避免氯醇法給環(huán)境帶來的污染，因此仍具有很好的

20、發(fā)展?jié)摿Α?.4 熱解汽油抽提蒸儲(chǔ)回收法從石腦油、瓦斯油蒸汽裂解得到的熱解汽油中直接通過抽提蒸儲(chǔ)也可以制得苯乙烯。GTCM術(shù)公司開發(fā)了采用選擇性溶劑的抽提蒸儲(chǔ)塔GT-苯乙烯工藝，從粗熱解汽油(來自石腦油、瓦斯油和NGLB汽裂解)直接回收苯乙烯。提純后苯乙烯產(chǎn)品純度為99.9%,含苯基乙烘小于50Ppm采用抽提技術(shù)將苯乙烯回收，既可減少后續(xù)加氫過程中的氫氣消耗，又避免了催化劑因苯乙烯聚合而引起的中毒，也增產(chǎn)了苯乙烯。據(jù)估算，一套以石腦油為裂解原料的30.0萬噸/年乙烯裝置大約可回收約1.5萬噸/年的苯乙烯。1.5 丁二烯合成法Dowfc學(xué)公司和荷蘭國家礦業(yè)公司（DSM都在開發(fā)以丁二烯為原料合成苯

21、乙烯技術(shù)。不僅即將實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。Dow化學(xué)工藝以負(fù)載在丫-沸石上的銅為催化劑，反應(yīng)于1.8MPa和100c下，在裝有催化劑的固定床上進(jìn)行，丁二烯轉(zhuǎn)化率為90%4-乙烯基環(huán)己烯（4-VCH的選擇性接近100%之后的氧化脫氫采用以氧化鋁為載體的錫/睇催化劑，在氣相中進(jìn)行。在1個(gè)月的運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)，催化劑活性下降了一半，此時(shí)在催化劑床上通入氧氣使其再生。該反應(yīng)在0.6MPa和400c下進(jìn)行，VCH勺轉(zhuǎn)化率約為90%苯乙烯的選擇性為90%副產(chǎn)物為乙苯、苯甲醛、苯甲酸和二氧化碳。DSMT藝采用在四氫味喃溶劑中負(fù)載于二亞硝基鐵的鋅為催化劑，鋅的作用是使硝基化合物活化。液相反應(yīng)在80c和0.5MPa下進(jìn)行，丁二

22、烯轉(zhuǎn)化率大于95%4-乙烯基環(huán)己烯選擇性為100%之后4-乙烯基環(huán)己烯的脫氫采用負(fù)載氧化鎂的鉗催化劑，在300c和0.1MPa的氣相中進(jìn)行，4-乙烯基環(huán)己烯完全轉(zhuǎn)化，乙苯選擇性超過96%唯一的副產(chǎn)物是乙基環(huán)己烷。1.6 其它生產(chǎn)方法除此之外，其它尚在開發(fā)中的苯乙烯合成工藝還包括甲苯甲醇合成法、乙烯-苯直接偶合法、苯乙酮法、甲苯二聚法以及甲苯和合成氣反應(yīng)法4等。第2章世界苯乙烯的生產(chǎn)和發(fā)展前景2.1世界供需分析及預(yù)測苯乙烯（SM）是一種重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯樹脂（PS）、丙烯丁二烯一苯乙烯三元共聚物（ABS）、苯乙烯一丙烯月青共聚物（SAN）樹脂、離子交換樹脂、不飽和聚酯以

23、及苯乙烯系列橡膠（SBRSBS污。止匕外，還可用于制藥、染料、農(nóng)藥以及選礦等行業(yè)，用途十分廣泛。根據(jù)2003年全球苯乙烯消費(fèi)分配數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，消費(fèi)用途為：聚苯乙烯61%SBR4%SBS6%ABS/SAN14%其他15%目前，世界上生產(chǎn)苯乙烯5的主要路線有三條：一是乙苯脫氫法，它是苯乙烯生產(chǎn)的先進(jìn)方法，世界上90%勺苯乙烯都是通過乙烯和苯燒化（采用三氯化鋁或分子篩催化劑）生產(chǎn)乙苯，乙苯再催化脫氫生產(chǎn)的。典型的乙苯脫氫工藝有巴杰爾（Badg-er）法和羅姆斯（Lummus總；二是環(huán)氧丙烷一苯乙烯（POSM寐產(chǎn)法，除乙苯脫氫法外，這是目前唯一大規(guī)模生產(chǎn)苯乙烯的工業(yè)方法。世界上用該法生產(chǎn)的苯乙烯的總產(chǎn)量約

24、占世界苯乙烯總量的10%萊昂得爾（Lyondell）化學(xué)公司和拜耳公司合資在荷蘭鹿特丹建設(shè)世界規(guī)模級(jí)P（ySM裝置于2003年投產(chǎn)，可以生產(chǎn)285kt/a環(huán)氧丙烷（PO）和640kt/a苯乙烯（SM）;三是熱裂解汽油抽提蒸儲(chǔ)回收法，典型的世界規(guī)模級(jí)裂解裝置可從熱裂解汽油回收約25kt/a苯乙烯和75kt/a混合二甲苯。根據(jù)有關(guān)資料，2000年世界苯乙烯總需求增長率為4.4%,總需求達(dá)20.99Mt。2001年由于世界經(jīng)濟(jì)不景氣的影響，增長率為-1.8%,隨著世界經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，2002年苯乙烯需求增幅為4.5%,2003年需求增幅為4.6%,而亞洲地區(qū)的需求增幅則更為強(qiáng)勁，其2003年需求增幅高達(dá)

25、6.0%。預(yù)計(jì)2012年亞洲苯乙烯需求仍可以6%-7%勺增幅增長，其中中國對苯乙烯需求旺盛是預(yù)測需求穩(wěn)定增長的主要原因，中國建筑行業(yè)對PS和發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）的需求量很大，制造業(yè)的加工出口對PS亦有極大需求。單在中國，苯乙烯需求可望以10%-15%曾長。2004年裝置開工率平均將達(dá)到1999年以來最高的90%Z上。據(jù)CMAI預(yù)測，20032007年全球苯乙烯消費(fèi)年平均增幅為4.3%,略高于19972002年間的3.6%平均增長水平。隨著石化產(chǎn)業(yè)的回暖，世界苯乙烯裝置的新增生產(chǎn)能力不增增多，2002年生產(chǎn)能力增加2.0%,2003年增加2.8%60全球苯乙烯單體的需求和生產(chǎn)能力（Mt）如下表

26、2.1和2.2所?。罕?.1全球苯乙烯的需求量2000年2001年2002年2003年2006年2011年北美/南美5.8245.4025.6966.0017.528.89歐洲5.6125.3035.5635.6426.116.48中東0.3480.3510.3680.3740.50.71需求亞洲9.2089.5539.91910.51611.813.8全球需求令計(jì)20.99220.60921.54622.53325.9329.88需求增長幅度，%-1.84.54.64.82.9表2.2全球苯乙烯的實(shí)際生產(chǎn)能力地區(qū)2000年2001年2002年2003年2006年2011年北美/南美7.327

27、.2757.3167.4278.639.23歐洲6.1166.1116.1516.4017.187.37中東0.9451.1951.1951.1952.993.35生產(chǎn)能力亞洲8.8698.9149.3039.60811.2912.8全球生產(chǎn)能力合計(jì)23.2523.49523.96524.63130.0932.75生產(chǎn)能力增長幅度，961.122.86.91.7開工率，908890918691從表中可以看出，在2002003年期間，除2001年全球總需求受世界經(jīng)濟(jì)減速的影響較前一年略微下降外，其余年份需求均逐年增加，同期生產(chǎn)能力亦相應(yīng)增加，但生產(chǎn)能力的增長幅度低于同期需求的增加幅度。20042

28、008年問，中東及亞洲地區(qū)的苯乙烯新建項(xiàng)目較多，生產(chǎn)能力增長高于前5年，但需求增長速度有所回落，預(yù)計(jì)到2012年，受新建能力集中投產(chǎn)的影響，全球苯乙烯裝置平均開工率將下降到90蛆下。未來三年(2011-2013年)除中國以外的海外市場將新增166萬噸/年苯乙烯產(chǎn)能，主要分布在亞洲、中東和美洲地區(qū)。其中印度石油公司計(jì)劃在今年10月投產(chǎn)一套60萬噸/年苯乙烯裝置；泰國PTT芳煌煉油公司計(jì)劃在2012年投產(chǎn)一套30萬噸/年裝置；泰國IRPC正在對苯乙烯裝置進(jìn)行擴(kuò)能，預(yù)計(jì)6萬噸/年新增產(chǎn)能將在2012年投產(chǎn)；韓國湖南石化與卡塔爾國際工業(yè)控股公司在卡塔爾新建的一套60萬噸/年苯乙烯裝置將在今年投產(chǎn)；墨西

29、哥國家石油公司正在對苯乙烯進(jìn)行擴(kuò)能10萬噸/年，也將在期間投產(chǎn)。預(yù)計(jì)2016年前，全球苯乙烯需求增長將保持目前的速度，但生產(chǎn)能力的增長將遠(yuǎn)高于需求的增長。這一方面是受到亞洲地區(qū)新建能力不斷增加的影響，同時(shí)也是中東地區(qū)大力發(fā)展石化業(yè)，乙烯配套大型苯乙烯裝置所導(dǎo)致。今后苯乙烯的發(fā)展重心將向亞洲及中東地區(qū)轉(zhuǎn)移。2.2國內(nèi)外苯乙烯生產(chǎn)與發(fā)展?fàn)顩r2.2.1 國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)供應(yīng)分析我國苯乙烯生產(chǎn)大多采用乙苯脫氫法，但發(fā)展較為緩慢。20世紀(jì)50年代，蘭州化學(xué)工業(yè)公司建成國內(nèi)第一套20kt/a苯乙烯裝置。80年代以前，國內(nèi)苯乙烯生產(chǎn)基本上沒有任何發(fā)展，直到80年代末至90年代初，隨著國內(nèi)乙烯工業(yè)的發(fā)展，才相繼建

30、成幾套苯乙烯裝置。截至2003年，國內(nèi)苯乙烯企業(yè)有14家，生產(chǎn)能力約1Mt/a,產(chǎn)量948.2kt。其中中石化產(chǎn)量占47.67%,中石油占40%其余12.33%7為地方投資。我國現(xiàn)有的苯乙烯生產(chǎn)裝置除了揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯公司和吉林石化公司規(guī)模相對較大外，其余均較小.2.2.2 產(chǎn)品供需現(xiàn)狀及預(yù)測石化（Sinopec）合資在上海漕涇化學(xué)工業(yè)區(qū)建設(shè)500kt/a的苯乙烯裝置，已于2005年投產(chǎn)；殼牌化學(xué)公司也與中海油（中國海洋石油總公司）合資在廣東惠州建設(shè)環(huán)氧丙烷/苯乙烯裝置，苯乙烯能力為560kt/a,2005年第四季度投產(chǎn)；此外，其他一些新建和擴(kuò)建項(xiàng)目也將陸續(xù)進(jìn)行，如汕頭海洋公司400kt/a苯

31、乙烯項(xiàng)目計(jì)劃于2012年底建成投產(chǎn)。目前，我國約60%勺苯乙烯用于生產(chǎn)聚苯乙烯（PS）和發(fā)泡聚苯乙烯（EPS,17刈于生產(chǎn)ABS23%5于生產(chǎn)其他產(chǎn)品。未來幾年由于終端產(chǎn)品的合理化和PS替代產(chǎn)品的出現(xiàn)，我國主要的苯乙烯下游行業(yè)PS和EPS消費(fèi)增速將有所放緩，而ABS樹脂和丁苯橡膠（SBR的需求增長迅速，將成為推動(dòng)苯乙烯消費(fèi)增長的新動(dòng)力。進(jìn)入本世紀(jì)以來，我國苯乙烯的表觀需求量逐年增長，2001-2007年，由220萬噸增加到548萬噸，7年累計(jì)增加了150%。國內(nèi)苯乙烯產(chǎn)量在2001-2004年變化不大，自2005年開始，隨著上海賽科、中海殼牌、江蘇雙良、常州東昊等裝置的建成投產(chǎn)，產(chǎn)量出現(xiàn)了較大

32、增長。與此相對應(yīng)的是進(jìn)口量增長開始下降，2005、2006連續(xù)兩年出現(xiàn)了負(fù)增長，國內(nèi)苯乙烯的進(jìn)口依存度由2004年高點(diǎn)時(shí)的74.5%降到了2007年的51%。苯乙烯長期處于短缺狀態(tài)，一直依賴進(jìn)口產(chǎn)品來滿足國內(nèi)市場需求。據(jù)調(diào)查，2012年之前，國內(nèi)新建或者擬建的苯乙烯項(xiàng)目大約有10個(gè)，有約250萬噸的產(chǎn)能于2010年建成。預(yù)計(jì)到2012年，國內(nèi)將新增309萬噸苯乙烯產(chǎn)能，比2007年的291萬噸的產(chǎn)能翻一番還多。2006年國內(nèi)苯乙烯的總生產(chǎn)能力達(dá)到約2.50Mt,以88%勺開工率計(jì)算，產(chǎn)量將達(dá)到2.20Mt,2011年生產(chǎn)能力達(dá)到約3.60Mt網(wǎng)。我國苯乙烯主要用于生產(chǎn)PSABSH脂、SANW脂

33、、不飽和聚酯樹脂、丁苯橡膠、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。隨著我國建材、家電和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對PSABS樹脂以及苯乙烯系列橡膠SBRSBS等需求將繼續(xù)保持較快增速，尤其是未來幾年我國PS市場需求將以年均7.9%的速度增長，相對應(yīng)苯乙烯的需求量也將不斷增加。預(yù)計(jì)2012年我國對苯乙烯的需求量將達(dá)到780萬t,而屆時(shí)我國苯乙烯產(chǎn)能為550萬t/a左右，市場缺口為230萬t.隨著中國經(jīng)濟(jì)保持高速發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)走出低谷逐漸提速，以及世界經(jīng)濟(jì)一體化趨勢的不斷進(jìn)展和中國加入WTOf市場的日益開放，中國經(jīng)濟(jì)作為世界經(jīng)濟(jì)的一個(gè)組成部分正日益融入全球經(jīng)濟(jì)大循環(huán)，中國

34、日漸成為一個(gè)理想的全球商品供應(yīng)基地，這為苯乙烯需求提供了廣闊的市。根據(jù)我國各消費(fèi)領(lǐng)域?qū)Ρ揭蚁┑男枨箢A(yù)測合計(jì)，預(yù)計(jì)到2012年，我國苯乙烯的消費(fèi)量將達(dá)到約4Mt,2016年達(dá)到5Mto苯乙烯在我國目前仍處于產(chǎn)不足需的狀態(tài)，我國每年仍需從國外大量進(jìn)口，因此，苯乙烯工業(yè)在我國發(fā)展前景仍十分樂觀。目前國內(nèi)所采用的苯乙烯生產(chǎn)工藝多為乙苯催化脫氫工藝，單套裝置的年產(chǎn)量較小，未來關(guān)于苯乙烯生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)方向主要集中在提高單套裝置的年生產(chǎn)能力。本設(shè)計(jì)用現(xiàn)行的乙苯催化脫氫制取苯乙烯的方法為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行再設(shè)計(jì)，提高單套裝置的年生產(chǎn)能力，緩解我國苯乙烯供不足需的狀況，進(jìn)一步提高我國苯乙稀在國內(nèi)外的競爭

35、力.本設(shè)計(jì)選取的是粗苯乙烯精儲(chǔ)工段，通過對該工段進(jìn)行物料衡算、熱量衡算，以及對粗苯乙烯精儲(chǔ)塔的設(shè)備的計(jì)算與選型，基本上完成了粗苯乙烯精儲(chǔ)工段的課程設(shè)計(jì)。第3章生產(chǎn)工藝的反應(yīng)歷程3.1 生產(chǎn)工藝的反應(yīng)歷程反應(yīng)方程式催化劑500600c除脫氫反應(yīng)外，同時(shí)發(fā)生一系列副反應(yīng)，副產(chǎn)物甲苯、苯、焦油等;C6H5c2H5>C6H6C2H4C6H5c2H5H2>C6H5CH2CH4C6H5c2H5H2，C6H6C2H6C6H5c2H5>8C5H2C6H5c2H516H2O>8CO221H2為了減少在催化劑上的結(jié)炭，需要在反應(yīng)器中進(jìn)料中加入高溫水蒸氣，從而發(fā)生下述反應(yīng)：CH2O，CO22

36、H2脫氫反應(yīng)式1mol乙苯生成2mol產(chǎn)品（苯乙烯和氫氣），因此加入蒸汽也可使苯乙烯在系統(tǒng)中的分壓降低，有利于提高乙苯的轉(zhuǎn)化率網(wǎng)。催化劑以三氧化二鐵為主，加上氧化銘、氧化銅、氧化鉀等助催化劑涂于氧化鐵或碳酸鉀等載體上，投料比為水蒸氣：乙苯=23:1（質(zhì)量比）1°,反應(yīng)所得的氣體混合物經(jīng)冷凝、油水分離、多塔分離和精制，制得苯乙烯.3.2 生產(chǎn)過程油水分離的有機(jī)相進(jìn)入粗儲(chǔ)塔，并加入阻聚劑防止苯乙烯聚合，還要進(jìn)入乙苯塔、苯乙烯精儲(chǔ)塔、苯/甲苯塔，將依次它們分離出來，把分離出來的乙苯送回脫氫反應(yīng)器，使其循環(huán)。而本設(shè)計(jì)主要針對的是粗苯乙烯精儲(chǔ)工段，即苯乙烯和焦油的分離過程的設(shè)計(jì)。3.3 精微原

37、理及目的精儲(chǔ)塔是進(jìn)行精儲(chǔ)的一種塔式汽液接觸裝置11,又稱為蒸儲(chǔ)塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精儲(chǔ)塔與間歇精儲(chǔ)塔。蒸汽由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)（低沸點(diǎn)）組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)（高沸點(diǎn)）組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸汽進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精儲(chǔ)塔中，其余的部分則作為儲(chǔ)出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸汽返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕?。精?chǔ)原理（P

38、rincipleofRectify）12蒸儲(chǔ)的基本原理是將液體混合物部分氣化,利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對揮發(fā)度，a）的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。蒸僧按照其操作方法可分為：簡單蒸儲(chǔ)、閃蒸、精儲(chǔ)和特殊精儲(chǔ)等。本節(jié)以兩組分的混合物系為研究對象，在分析簡單蒸儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，通過比較和引中，講解精儲(chǔ)的操作原理及其實(shí)現(xiàn)的方法，從而理解和掌握精微與簡單蒸儲(chǔ)的區(qū)別（包括：原理、操作、結(jié)果等方面）。精儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)是一種汽液傳質(zhì)的過程，是一種化工生產(chǎn)上常用的液體混合物分離達(dá)到提純或回收有用組分的方法。是基于液體混合物中各組分揮發(fā)度的差異。3.4 生產(chǎn)方法采用低活性、高選擇性催化劑，參照魯姆斯（Lummus計(jì)司生產(chǎn)苯

39、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)具有深度減壓，絕熱乙苯脫氫工藝。魯姆斯（UOBLummuS經(jīng)典苯乙烯單體生產(chǎn)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)。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)难趸癄顟B(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，對乙苯（EB）轉(zhuǎn)化為苯乙烯（SM）有利，在有

40、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)回收爛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。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10（EB/SM分儲(chǔ)塔進(jìn)行分離，塔頂輕組分（EB）及輕組分（苯/甲

41、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）在最后苯乙烯分儲(chǔ)塔內(nèi)進(jìn)行分儲(chǔ)，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。3.5 生產(chǎn)控制參數(shù)及具體操作1.投料配比及轉(zhuǎn)化率水蒸氣：乙苯=3:1（質(zhì)量比）轉(zhuǎn)化率：脫氫過程為90%2.溫度、壓強(qiáng)和時(shí)間脫氫溫度控制在600c左右，負(fù)壓；多塔分離控制在常溫，常壓。3.具體操作在脫氫反應(yīng)器600c條件下，加入定量的水蒸氣、乙苯和氧氣混合氣體，反應(yīng)完全后；通到冷凝器進(jìn)行冷凝、降溫；輸送到氣體壓縮機(jī)油水分

42、離器將有機(jī)相和無機(jī)相分離，保持恒溫20c左右；和阻聚劑一起加到粗儲(chǔ)塔中，初步分離，塔頂為乙苯、苯和甲苯，塔底為苯乙烯、焦油；將其送至乙苯塔和苯乙烯精制塔，乙苯塔分離出乙苯和甲苯、苯，把乙苯送回脫氫反應(yīng)器，還將甲苯和苯送到苯/甲苯塔分離，分離出甲苯和苯。苯乙烯精制塔中分離出純度極高的苯乙烯和含量極少的焦油。11第4章工藝計(jì)算4.1 生產(chǎn)能力的計(jì)算化工生產(chǎn)的操作可分為全間歇、半間歇、連續(xù)和半連續(xù)四種；在全間歇操作中，整批物料投在一個(gè)設(shè)備單元中處理一定時(shí)間，然后整批輸送到下一個(gè)工序；半間歇操作過程是間歇操作過程的連續(xù)操作過程。全間歇與半間歇（統(tǒng)稱間歇式操作）的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，改變生產(chǎn)品種容易；具缺點(diǎn)

43、是原料消耗定額高，能量消耗大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。連續(xù)式操作，原料及能量消耗低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，因此比較經(jīng)濟(jì)；但總投資較大，占地面積較大，一般單線生產(chǎn)能力為210萬噸/年。半連續(xù)操作與連續(xù)操作相比設(shè)備費(fèi)用較少，操作較簡單，改變生產(chǎn)品種較容易，但產(chǎn)品質(zhì)量不如連續(xù)操作穩(wěn)定，與間歇操作相比，生產(chǎn)規(guī)模更大，勞動(dòng)生產(chǎn)率也更高，用與較大規(guī)模的品種生產(chǎn)，一般為12萬噸/年由于苯乙烯用量很大，需連續(xù)化大生產(chǎn)。采用連續(xù)式操作比較有利。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，苯乙烯的年生產(chǎn)能力為30萬噸/年。開工因子=生產(chǎn)裝置開工時(shí)間/年自然時(shí)間。為了充分利用設(shè)備，開工因子應(yīng)取的較大，接近1,但又不能等于1。因?yàn)檫€要考慮到設(shè)備的檢

44、修以及開停車等情況。開工因子一般取為0.70.8。全年365天，則年生產(chǎn)250300天；因此除去季保養(yǎng)、月保養(yǎng)、修理、放假等總計(jì)65大，則年工作日為（365-65）天=300天。定每天生產(chǎn)為1批料，每小時(shí)生產(chǎn)一批?？芍颗系纳a(chǎn)能力為（300000X103/300）Kg/天=1000X103Kg/天=41666.7Kg/h,以此作為物料衡算的標(biāo)準(zhǔn)。4.2 質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律是“進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，必須等于離開這個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中損失量和在系統(tǒng)中累計(jì)量”。依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對研究系統(tǒng)做物料衡算，可用下式表示：EG進(jìn)=EG出+EG損+EG積式中-G進(jìn)一輸入物料量總和；工

45、G出一離開物料量總和；工G損一總的損失量；EG積一系統(tǒng)中積累量。124.3 苯乙烯精儲(chǔ)塔的物料衡算4.3.1 投料量計(jì)算對連續(xù)生產(chǎn)可確定計(jì)算基準(zhǔn)為Kg/批，則需計(jì)算每批產(chǎn)量及原料投料量。乙苯的脫氫反應(yīng)(見反應(yīng)歷程)其中原料規(guī)格：乙苯(99.6%)水蒸氣(95%原料乙苯含甲苯0.02%、含苯0.014%,含焦油0.006%13。原料水蒸氣含5%勺雜質(zhì)氣體。每批產(chǎn)苯乙烯：G8=1000Kg投料比：水蒸氣：乙苯=3:1(質(zhì)量比)14轉(zhuǎn)化率：脫氫過程為90%分離率：多塔分離過程為98%每班理論投料乙苯量：_34G1=(1000/24X10X106.16)/(104.15X90%X98%98%)=4.9

46、136X10Kg每班理論投水蒸氣量：44G2=3X4.9136X10=14.741乂10Kg每批原料實(shí)際投入量：G1=(4.9136X104/0.996)Kg=4.933X104KgG2=(14.741X104/0.95)Kg=15.517X104Kg雜質(zhì)：G3=(15.517-14.741)X104Kg+(4.9333-4.9136)X104Kg=0.7957X104Kg催化劑的量：G4=(15.517+4.9333)乂104義0.3%Kg=0.6135義103Kg4.3.2 脫氫過程計(jì)算轉(zhuǎn)化率為：90%苯乙烯的產(chǎn)量G5=(4.9136X104X104.15X90%)/106.16Kg=4.

47、339X104Kg氫氣的產(chǎn)量：G6=(4.9136X104X90%2)/106.15Kg=0.8332X103Kg氧氣的加入量：G7=(0.5X32X0.8332X103)/2=6.666X103Kg乙苯剩余量：G8=4.9136X104x(190%=4.9136X103Kg生成水G9=(0.8332X103X18)/2=0.74988X104Kg134.3.3 進(jìn)出脫氫反應(yīng)器的物料衡算表4.1進(jìn)出脫氫反應(yīng)器的物料衡算表（Kg/批）物料名稱質(zhì)里Kg物料名稱質(zhì)里Kg1乙苯（99.6%）493331乙苯（100%4913.62水蒸汽（95%1551702水蒸汽1551703氧氣66663水蒸汽74

48、98.84催化劑613.54苯乙烯43390599.26苯65.77焦油32.38催化劑613.5總計(jì)211783總計(jì)2117834.3.4 冷凝油水分離階段的物料衡算脫氫結(jié)束后用冷凝器加以冷凝，除去水，溫度必須控制在20c左右表4.2進(jìn)出冷凝油水分離器的物料衡算表（Kg/批）物料名稱質(zhì)里Kg序號(hào)物料名稱質(zhì)里Kg1乙苯4913.61乙苯4913.62苯乙烯433902苯乙烯43390399.2有機(jī)層399.24苯65.74苯65.75焦油32.35焦油32.36水蒸汽162668.8無機(jī)層6水162668.87催化劑613.57催化劑613.5總計(jì)211783總計(jì)2117834.3.5 粗儲(chǔ)塔

49、的物料衡算將有機(jī)相加入粗儲(chǔ)塔中進(jìn)行分離，同時(shí)加入阻聚劑防止苯乙烯聚合。加入阻聚劑的量為：（4913.6+43390+99.2+65.7+32.3）X0.3%=145.50Kg表4.3粗儲(chǔ)塔的物料衡算表（Kg/批）序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg物料名稱質(zhì)量Kg1乙苯4913.6塔頂乙苯4913.6142苯乙烯4339099.2399.2苯65.74苯65.7苯乙烯433905焦油32.3塔底焦油32.36阻聚劑145.50阻聚劑145.50總計(jì)48646.2總計(jì)48646.24.3.6 乙苯塔的物料衡算表將粗儲(chǔ)塔塔頂?shù)奈锪霞尤氲揭冶剿?，進(jìn)行分離表4.4乙苯塔的物料衡算表物料名稱質(zhì)里Kg物料名稱質(zhì)里Kg1

50、乙苯4913.699.2299.2塔頂苯65.73苯65.74塔底乙苯4913.6總計(jì)5081.7總計(jì)5081.74.3.7 苯乙烯精儲(chǔ)塔的物料衡算將粗儲(chǔ)塔塔底的物料加到苯乙烯的精微塔中進(jìn)行分離，進(jìn)一步濃縮苯乙烯的濃度。表4.5苯乙烯精儲(chǔ)塔的物料衡算表序號(hào)物料名稱質(zhì)里Kg序號(hào)物料名稱質(zhì)里Kg1苯乙烯41666.72焦油32.3塔頂苯乙烯41666.73阻聚劑145.50塔底焦油32.3阻聚劑145.50總計(jì)41844.5總計(jì)41844.5本設(shè)計(jì)主要針對的是該工段的設(shè)計(jì)與選型，通過對本工段的物料衡算、熱量衡算以及對相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，得到本設(shè)計(jì)的主體設(shè)備苯乙烯精儲(chǔ)塔的塔高、塔徑、塔板數(shù)等一系列數(shù)

51、據(jù)，構(gòu)成本設(shè)計(jì)的主體內(nèi)容。4.3.8 苯/甲苯的物料衡算15將乙苯塔塔頂?shù)奈锪纤偷奖?甲苯塔中，進(jìn)行分離。表4.6苯/甲苯塔的物料衡算表物料名稱質(zhì)里Kg物料名稱質(zhì)里Kg165.7塔頂65.7299.2塔底99.2總計(jì)164.9總計(jì)164.916第5章熱量衡算5.1能量守恒定律熱量衡算按能量守恒定律”在無軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與離開熱量應(yīng)該平衡”，在實(shí)際中對傳熱設(shè)備的衡算可由下式表示Qi+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（51）式中：Qi一所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量；Q2一加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”,冷卻劑吸收熱量為“-”），KJ;Q3一過程的熱效率，

52、（符號(hào)規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸熱為“-”）；Q4一反應(yīng)終止時(shí)物料的始（輸出反應(yīng)器的物料的始）；Q5一設(shè)備部件所消耗的熱量，KJ;Q6一設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失，KJ;熱量衡算的基準(zhǔn)可與物料衡算相同，即對間歇生產(chǎn)可以以每日或每批處理物料基準(zhǔn)。（計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷必須以每小時(shí)作為基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí)間）熱量衡算溫度基準(zhǔn)，一般規(guī)定25Co從（11）式中可得：Q2=Q4+Q5+Q6-Qi-Q3（5-2）式中各項(xiàng)可用以下計(jì)算方法5.2熱量計(jì)算Q1和Q4的計(jì)算Q1和Q4均可以用下式計(jì)算：Q=MqT1（T2）（5-3）式中：m反應(yīng)物體系中組分i的質(zhì)量，Kg;KJ/(KgC)水J/(K

53、molC);G一組分i在0TC時(shí)的平均比熱容，17)一反應(yīng)物系反應(yīng)前后的溫度，cQi=(此苯Q苯+m水c水+m氧氣cm氣)m373=(49136X1.738)+(147410X4.2)+(6666X3.5)X373KJ=271488560.3KJQ4=("k苯2苯,m苯乙烯c苯乙烯,什赭苯牛苯+m苯綠，m媾油c焦油)373=(4913.6X1.859)+(43390X1.555)+(99.2X1.834)+(65.7X3.5)+(32.3義1.828)X373=28749631.48KJQ5的計(jì)算冷凝器帶走的熱量Q5=225687802.1KJQ6的計(jì)算設(shè)備向四周散失的熱量Q6可用下

54、式計(jì)算：Q3=IAxa(Tw-T)9x10(54)式中A設(shè)備散熱銘記(褶)；Tw一設(shè)備外表溫度，C；T環(huán)境介質(zhì)溫度，C；9一操作過程持續(xù)時(shí)間(s);a一對流傳質(zhì)系數(shù)，W/(nfC)當(dāng)空氣做自然對流，散熱層表面溫度為50350c時(shí)，經(jīng)計(jì)算得A=(8.8二120.785)(7.6二120.785)(5.0二120.785)(10.0二120.785)=104.926m2a=8+0.05Tw=8+0.05X60=11W/(itfC)Q6=104.926X11X(100-25)X3X3600X10“=934890.66KJ5.3 過程效應(yīng)熱Q3的計(jì)算過程效應(yīng)熱可分為兩類，一類是化學(xué)過程熱效應(yīng)即化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)；另一類是物理過程熱效應(yīng)。物料經(jīng)化學(xué)變化過程，除化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)外，往往伴隨著物料狀態(tài)變化熱效18應(yīng)，但本工藝流程中物理過程熱效應(yīng)較低，可忽略不計(jì)，故過程熱效應(yīng)可由下式表示:Q3=Qr+Qp(5-5)式中Qr一化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，KJ;Qp一物理過程熱效應(yīng)，KJ;(可忽略不計(jì))Qr可通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱