苯乙烯裝置精餾工段的工藝設(shè)計(jì)

1、設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書一 設(shè)計(jì)題目:年產(chǎn)3萬噸苯乙烯裝置精餾工段的工藝設(shè)計(jì)二 設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)：1.生產(chǎn)能力：年產(chǎn)3萬噸2.生產(chǎn)時(shí)間：330天/年3.單程轉(zhuǎn)化率：55%4.原料及產(chǎn)品規(guī)格: 原料規(guī)格(乙苯) 組成苯甲苯乙苯苯乙烯二乙苯Wt%0.150.4298.111.310.01產(chǎn)品規(guī)格(苯乙烯) 組成乙苯苯乙烯二乙苯Wt%0.2599.60.155.反應(yīng)方程式:主反應(yīng): 乙苯苯乙烯氫氣 副反應(yīng): 乙苯苯乙烯乙苯甲苯甲烷 _CH3+H2C2H5-54.5 KJ/mol+ CHHH4+ C2H4105 KJ/mol-C2H5 6.原料配比:水蒸氣:乙苯 2.6:1一次配氣 1:0.38二次配氣 1:

2、1.48三次配氣 1:0.747.說明:為了簡(jiǎn)化計(jì)算,假設(shè)混合原料中二乙苯不參加化學(xué)反應(yīng),并且無結(jié)焦,過程的物系按理想氣體或理想溶液處理,冷凝回收系統(tǒng)3%損失,精苯乙烯塔的收率是97.4%.粗苯乙烯塔的收率是95.39%.三 設(shè)計(jì)要求:1. 編制設(shè)計(jì)說明書 (1).流程的確定及說明 (2).設(shè)備的物料衡算 (3).設(shè)備的熱量衡算 (4).塔的工藝計(jì)算及主體設(shè)備計(jì)算(5).繪制塔板負(fù)荷性能圖 (6).設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)2. 繪制系統(tǒng)工藝流程圖四 指導(dǎo)教師： 五 設(shè)計(jì)時(shí)間：2008年4月目 錄前言-5一. 物料衡算-111.1乙苯蒸發(fā)器物料衡算-111.2乙苯過熱器物料衡算-111.3反應(yīng)器物料衡算-1

3、11.4循環(huán)水冷卻器物料衡算-121.5油水分離器物料衡算-131.6粗苯乙烯塔物料衡算-141.7精苯乙烯塔物料衡算-151.8循環(huán)乙苯塔物料衡算- 151.9苯,甲苯塔分離塔物料衡算-16二. 熱量衡算-172.1脫氫反應(yīng)器的熱量衡算-172.2乙苯過熱器的熱量衡算及選型-192.3廢熱鍋爐的熱量衡算及選型-212.4乙苯蒸發(fā)器的熱量衡算及選型-222.5水冷卻器的熱量衡算及選型-252.6冷凝器的熱量衡算及選型-262.7粗笨乙烯塔熱量衡算及選型-282.8循環(huán)乙苯塔熱量衡算及選型-302.9精苯乙烯塔熱量衡算及選型-32三. 粗苯乙烯塔的設(shè)計(jì)計(jì)算-333.1塔的工藝計(jì)算部分-343.2

4、塔的設(shè)備計(jì)算部分-37四. 參考文獻(xiàn)-51前 言苯乙烯英文名稱：Styrene Monomer，分子式，是苯環(huán)側(cè)鏈上帶有雙鍵的一種芳烴，它是不飽和芳烴中十分普通但有十分重要的一員。被廣泛地用作生產(chǎn)塑料和合成橡膠的原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。苯乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：CH=CH2CH=CH2 或者 苯乙烯又名乙烯基苯，系無色至黃色的油狀液體。具有高折射性和特殊芳香氣味。沸點(diǎn)為145 ，凝固點(diǎn) 30.4，難溶于水，能溶于甲醇、乙酸及乙醚等溶劑。在高溫下容易裂解和燃燒，生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氫氣等。苯乙烯蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，其爆炸范圍為11601。它具有乙

5、烯基烯烴的性質(zhì)，反應(yīng)性能極強(qiáng)，如氧化、還原、氯化等反應(yīng)均可進(jìn)行，并能與鹵化氫發(fā)生加成反應(yīng)。苯乙烯暴露于空氣中，易被氧化成醛、酮類。苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯（PS）樹脂。也易與其他含雙鍵的不飽和化合物共聚。苯乙烯最大用途是生產(chǎn)聚苯乙烯，另外苯乙烯與丁二烯、丙烯腈共聚，其共聚物可用以生產(chǎn) ABS工程塑料；與丙烯腈共聚可得ABS樹脂；與丁二烯共聚可生成丁苯乳膠或合成丁苯橡膠。同時(shí)，苯乙烯還廣泛被用于制藥、涂料、紡織等工業(yè)。例如：苯乙烯能自聚成苯乙烯樹脂，它是一種很好的塑料，具有絕緣性，耐水性，又具有良好的透光性和成型性能?？捎糜谥圃旄哳l絕緣材料，光學(xué)器材，日用品等，二戰(zhàn)期間對(duì)合成橡膠的迫切需要促進(jìn)了

6、苯乙烯生產(chǎn)工藝和方法的不斷改進(jìn)及飛速發(fā)展，戰(zhàn)后塑料工業(yè)和汽車工業(yè)的興起又加速了苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)革新步伐。如今苯乙烯已經(jīng)發(fā)展成石油化工領(lǐng)域的大噸位基本有機(jī)原料，它被用來合成各種合成樹脂，不飽和聚脂樹脂等，廣泛應(yīng)用于汽車制造，家用電器和玩具制造等工業(yè)部門。苯乙烯和丁二烯制成的橡膠大量用于輪胎制造和紡織造紙等，丁苯嵌段其聚物SBS熱塑性彈性體，用于制造鞋等輕工，手工部門。上述這些產(chǎn)品都是與人類日常生活息息相關(guān)的，市場(chǎng)需要量也是十分巨大的。這是發(fā)展苯乙烯生產(chǎn)的根本原因，目前，世界上苯乙烯的生產(chǎn)能力已達(dá)到1177萬噸/年，而我國(guó)的生產(chǎn)能力卻只有40萬噸/年。因此，我國(guó)很有必要發(fā)展苯乙烯生產(chǎn)工藝及技術(shù)。生

7、產(chǎn)方法的選擇工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯的方法除傳統(tǒng)乙苯脫氫的方法外，出現(xiàn)了乙苯和丙烯共氧化聯(lián)產(chǎn)苯乙烯和環(huán)氧丙烷工藝、乙苯氣相脫氫工藝等新的工業(yè)生產(chǎn)路線，同時(shí)積極探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路線。迄今工業(yè)上乙苯直接脫氫法生產(chǎn)的苯乙烯占世界總生產(chǎn)能力的 90，仍然是目前生產(chǎn)苯乙烯的主要方法，其次為乙苯和丙烯的共氧化法和催化脫氫法由于乙苯脫氫受平衡的限制需高溫，并大量采用水蒸氣，使生產(chǎn)成本增高，采用此方法為放熱反應(yīng)，可不受平衡限制，同時(shí)也降低了能耗。鑒于此方法技術(shù)上成熟權(quán)衡各種方法的利弊。本次設(shè)計(jì)采用了在負(fù)壓操作條件下的乙苯脫氫制苯乙烯法。 工藝流程的確定1. 乙苯脫氫工段流程簡(jiǎn)述L-301使用液體和氣體燃料

8、，烴化焦油作為液體燃料，由于精餾B-207送來進(jìn)入R-301燃料油罐，在此通過蛇管內(nèi)的蒸汽加熱后由B-301燃料油泵送至L-301火嘴處燃燒加熱爐管，通過調(diào)節(jié)其流量來控制一段過熱蒸汽出口溫度，氣體燃料是來自中冷的C2燃料經(jīng)調(diào)節(jié)減壓后，進(jìn)入燃料氣缸，燃料氣靠自身壓力去L-301火嘴燃燒。2. 精餾苯乙烯工段簡(jiǎn)述爐油自中倉油泵或脫氫工序B-301ab來，經(jīng)H-402爐油預(yù)熱分別與水蒸氣換熱至835，F(xiàn)RC-404控制流量進(jìn)入H-403粗笨乙烯塔頂冷凝器與循環(huán)水換熱，冷凝液流入R-401回流罐，未凝部分經(jīng)H-404粗笨乙烯塔鹽冷器進(jìn)一步冷凝至R-401，不凝氣至粗笨乙烯塔尾氣真空系統(tǒng)，冷凝液由R-4

9、01流出至B-401粗笨乙烯塔回流泵，一部分打入F401塔頂采出成為T-403循環(huán)乙苯進(jìn)料。3. 三廢處理（1）化學(xué)污水的處理 化學(xué)污水是粗，精苯乙烯塔的真空系統(tǒng)和冷凝后的脫氫系統(tǒng)利用閃蒸的方式回收芳烴后，芳烴的含量在2100PPM一下，處理后的化學(xué)污水排放掉。（2）尾氣的處理 脫氫尾氣主要含氮?dú)猓h(huán)壓縮機(jī)后，直接并入燃料管網(wǎng)作燃料使用。4. 水電應(yīng)用（1）水的應(yīng)用工業(yè)水（一次性使用）用于接觸反應(yīng)，水洗，水解，機(jī)泵等工序，用后經(jīng)處理排放。循環(huán)水（循環(huán)使用）：主要用于冷凝冷卻設(shè)備。軟化水：用于流段內(nèi)和廢熱鍋爐。（2）電的應(yīng)用主要用于機(jī)泵照明。5. 安全措施（1）L-301沒有專用消防設(shè)備，由各

10、火嘴入燃燒室，另外在爐底部訪友蒸氣防火圈。（2）設(shè)置專用消防器材，分布在脫氫裝置危險(xiǎn)點(diǎn)。（3）各放空線設(shè)有防火裝置。（4）泵房?jī)?nèi)設(shè)有消防系統(tǒng)。（5）電氣設(shè)備均采用防暴型。（6）壓力系統(tǒng)沒有安全閥。（7）設(shè)備管道建筑物根據(jù)不同情況，分別采用靜電接地，工作接地和避雷接地。（8）泵房設(shè)有機(jī)械通風(fēng)。主要操作條件確定及產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格乙苯脫氫反應(yīng)需控制的主要操作參數(shù)及反應(yīng)溫度，壓力，水蒸氣用量和原料的烴空速。1. 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度高雖有利于脫氫反應(yīng)和加快反應(yīng)速度，提高烴轉(zhuǎn)化率，但溫度過高活化能比脫氫反應(yīng)高的裂解等副反應(yīng)速度加快更多，使選擇性下降，同時(shí)由于溫度過高產(chǎn)物聚合生焦的副反應(yīng)也加快使催化劑失活速度加

11、快，再生周期短。因此反應(yīng)溫度一般控制在600630。2. 操作壓力 由于受到熱力學(xué)因素的影響降低操作壓力和減少系統(tǒng)壓力降對(duì)脫氫反應(yīng)有利最好在減壓下操作，但減壓操作對(duì)設(shè)備要求高，使設(shè)備費(fèi)增加，故工業(yè)均在略高于常壓下操作，為了盡可能采用低壓操作系統(tǒng)壓力降應(yīng)盡可能小。3. 水蒸氣和烴的用量比為了提高平衡轉(zhuǎn)化率，用水蒸氣作稀釋劑，其作用降低了烴分壓改善平衡達(dá)到較高轉(zhuǎn)通過與催化劑表面的積炭發(fā)生水煤氣反應(yīng)達(dá)到清焦目的。維持了CAT活性，提供了反應(yīng)所需熱量，但用量大，雖對(duì)上述三方面都有利，但能耗大，適宜配氣比為(g)/烴=2.64. 空速的影響 空速小，轉(zhuǎn)化率高，但副反應(yīng)的進(jìn)行使選擇性下降，催化劑表面的結(jié)焦

12、量大，同時(shí)由于空速小，生產(chǎn)能力受到限制，但空速過大轉(zhuǎn)化率小，未轉(zhuǎn)化的原料回收，循環(huán)量大，能耗增大，故綜合考慮。（四）工藝流程圖（1）乙苯脫氫部分的工藝流程如下圖所示（2）苯乙烯的分離與精制部分的工藝流程如下圖所示一.物料衡算1.1乙苯蒸發(fā)器物料衡算F=(310733024)(106104)0.920.90.55=8477.652kg/h=79.978kmol/h 鑒于原料中含二乙苯很少,所以能夠忽略 水蒸氣S1=F0.38=3221.5078kg/h=178.973kmol/h 乙苯蒸發(fā)器的物料平衡表組成原料一次配氣出料Kmol/hKmol/hKmol/h苯01630.0021000.1630

13、.006甲苯0.3870.0048000.3870.0015乙苯78.4660.97970078.4660.3029苯乙烯1.0680.0133001.0680.0041二乙苯0.006微量000.006微量水蒸汽00178.9731178.9730.6908合計(jì)80.091.0000178.9731259.0631.00001.2乙苯過熱器物料衡算 因?yàn)槲锪线M(jìn)入過熱器沒有變化,因此表同上1.3反應(yīng)器物料衡算主反應(yīng)：乙苯苯乙烯氫氣生成苯乙烯量：78.46655%92%=39.704kmol/h副反應(yīng)：乙苯苯乙烯生成苯和乙烯的量均為：78.46655%4.5%=1.942kmol/h乙苯甲苯甲烷

14、生成甲烷，甲苯及消耗氫氣量：78.46655%3.5%=1.511kmol/h水蒸氣配入量：二次配入水蒸氣量：S2=8477.6521.48/18=697.051kmol/h三次配入水蒸氣量：S3=8477.6520.74/18=348.526kmol/h反應(yīng)器物料衡算表組成二次配氣進(jìn)料三次配氣出料Kmol/hKmol/hKmol/hKmol/h苯000.1630.0002002.1050.0016甲苯000.3870.0004001.8980.0014乙苯0078.4660.08210035.310.0262苯乙烯001.0680.00110040.7720.0303二乙苯000.006微量

15、000.006微量水697.0511876.0240.9162348.52611224.550.9085氫氣00000039.7040.0294甲烷0000001.5110.0011乙烯0000001.9420.0014合計(jì)697.0511956.1141.0000348.52611347.7981.00001.4循環(huán)水冷卻器物料衡算循環(huán)水冷卻器物料衡算表組成進(jìn)料不凝氣凝氣Kmol/hKmol/hKmol/h苯2.1050.0016002.1050.0016甲苯1.8980.0014001.8980.0015乙苯35.310.02620035.310.0271苯乙烯40.7220.030300

16、40.7220.0312二乙苯0.006微量000.006微量水1224.550.9085001224.550.9386氫氣39.7040.029439.7040.920000甲烷1.5110.00111.5110.035000乙烯1.9420.00141.9420.045000合計(jì)13747.7981.000043.1571.00001304.5911.00001.5油水分離器物料衡算乙苯損失 3% 苯乙烯損失 3% (假設(shè)爐油中不再含水)油水分離器物料衡算表組成進(jìn)料污水爐油Kmol/hKmol/hKmol/h苯2.1050.0016002.1050.0271甲苯1.8980.0015001

17、.8980.0244乙苯35.310.02711.05930.000934.25070.4405苯乙烯40.7220.03121.22170.001039.50030.5080二乙苯0.006微量000.006微量水1224.550.93861224.550.998100合計(jì)1304.5911.00001226.8311.000077.761.00001.6粗苯乙烯塔物料衡算 由于各組分結(jié)構(gòu)相似,因此有相似相溶原理,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)料中加TBC采用清晰分割法（1） 選輕關(guān)鍵組分為乙苯，此時(shí)乙苯收率為 99.9%，則塔頂乙苯含量：34.250799.

18、9%=34.2164kmol/h塔底乙苯含量：34.25070.1%=0.0343kmol/h（2） 選重關(guān)鍵組分為苯乙烯，此時(shí)苯乙烯收率為 95.39%，則塔底苯乙烯含量：39.500395.39%=37.6793kmol/h塔頂苯乙烯含量：39.50034.61%=1.821kmol/h粗苯乙烯塔物料衡算表組成進(jìn)料塔頂塔釜Kmol/hKmol/hKmol/h苯2.1050.02712.1050.052600甲苯1.8980.02441.8980.047400乙苯34.25070.440534.21640.85450.03430.0009苯乙烯39.50030.50801.8210.0455

19、37.67930.9989二乙苯0.006微量000.0060.0002合計(jì)77.761.000040.04041.000037.71961.00001.7精苯乙烯塔物料衡算（1） 選輕關(guān)鍵組分為苯乙烯，此時(shí)苯乙烯收率為 97.4%，則塔頂苯乙烯含量：37.679397.4%=36.6996kmol/h塔底苯乙烯含量：37.67932.6%=0.9797kmol/h（2） 選重關(guān)鍵組分為二乙苯，此時(shí)二乙苯收率為 100%也即：二乙苯全在塔底，塔頂沒有二乙苯精苯乙烯塔物料衡算表組成進(jìn)料塔頂塔釜Kmol/hKmol/hKmol/h乙苯0.03430.00090.03430.000900苯乙烯37.

20、67930.998936.69960.99910.97970.9939二乙苯0.0060.0002000.0060.0061合計(jì)37.71961.000036.73391.00000.98571.00001.8循環(huán)乙苯塔物料衡算(1) 選輕關(guān)鍵組分為甲苯，此時(shí)甲苯收率為 91.01%，則塔頂甲苯含量：1.89891.01%=1.7274kmol/h塔底甲苯含量：1.8988.99%=0.1706kmol/h(2) 選重關(guān)鍵組分為乙苯，此時(shí)乙苯收率 99.82%塔頂乙苯含量：34.216499.82%=34.1548kmol/h塔底乙苯含量：34.21640.18%=0.0616kmol/h循環(huán)

21、乙苯塔物料衡算表組成進(jìn)料塔頂塔釜Kmol/hKmol/hKmol/h苯2.1050.05262.1050.540600甲苯1.8980.04741.72740.44360.17060.0047乙苯34.21640.85450.06160.015834.15480.9449苯乙烯1.8210.0455001.8210.0504合計(jì)40.04041.00003.8941.000036.14641.00001.9苯,甲苯塔分離塔物料衡算（1） 選輕關(guān)鍵組分為苯，此時(shí)苯的收率 95.43%塔頂苯含量：2.10595.43%=2.0088kmol/h塔底苯含量：2.1054.57%=0.0962kmol

22、/h（2） 選重關(guān)鍵組分為甲苯，此時(shí)甲苯收率 95.21%塔頂甲苯含量：1.727495.21%=1.6447kmol/h塔底甲苯含量：1.72744.79%=0.0827kmol/h苯,甲苯塔物料衡算表組成進(jìn)料塔頂塔釜Kmol/hKmol/hKmol/h苯2.1050.54062.00880.96050.09620.0534甲苯1.72740.44360.08270.03951.64470.9125乙苯0.06160.0158000.06160.0341合計(jì)3.8941.00002.09151.00001.80251.0000二.熱量衡算衡算基準(zhǔn)：（1） 基準(zhǔn)溫度：（2） 基準(zhǔn)狀態(tài)：氣態(tài)（3

23、） 各組分熱量計(jì)算公式：Cp=a+bT+cT2+dT3 calmol2.1脫氫反應(yīng)器的熱量衡算配料氣為H1,溫度為500,二次配氣為H2,溫度為770,進(jìn)入脫反映器的溫度為630,三次配氣為H3溫度為770，接觸氣為H4,設(shè)H4的溫度為580。 + =+ 定性溫度=(630+580)/2=605 查化工工藝手冊(cè)，三個(gè)反應(yīng)在25時(shí)的反應(yīng)熱H298A=117.8KJ/mol 收率 92%H298B=105 KJ/mol 收率 4.5%H298C=54.5KJ/mol 收率 4.5% 組分abcd氫氣6.4832.215E-3-3.298E-61.826E-9甲烷4.5981.245E-2-2.86

24、0E-6-2.703E-9乙烯0.9093.740E-2-1.994E-54.192E-9苯-8.1011.133E-1-7.206E-51.703E-8甲苯-5.8171.224E-1-6.605E-51.173E-8乙苯-10.2941.689E-1-1.149E-43.107E-8苯乙烯-6.7471.471E-1-9.609E-52.373E-8水7.7014.595E-42.521E-6-0.859E-9二乙苯-8.9372.071E-1-1.328E-43.370E-8 組分氫氣甲烷乙烯苯甲苯乙苯苯乙烯Cp8787.12215.88521.21247.35358.67270.454

25、64.394H898A=H298A+(Cp生成-Cp反應(yīng))5804.210-392%n =4.78 KJ/hH898A=H298B+(Cp生成-Cp反應(yīng))5804.210 -34.5% n =0.195 KJ/hH898A=H298C+(Cp生成-Cp反應(yīng))5804.210-33.5%n=-0.0935 KJ/h= + + =（4.78+0.195-0.0935）/4.2=1.16Kcal/hH=FiCpit（說明：以下各表計(jì)算中H的單位均為Kcal/h）脫氫反應(yīng)器的熱量衡算表組成配料氣二次配氣三次配氣接觸氣Cp0-500CpiFiCp0-770CpiFiCp0-770CpiFiCp0-580

26、CpiFi氫氣7.067507.277107.277107.1058282.1366甲烷14.6832017.6272017.6272015.621223.6063乙烯19.8401022.9814022.9814020.904540.5965苯44.28807.218951.0045051.0045046.682198.2658甲苯54.749021.187969.3037069.3037057.811222.3729乙苯65.96655176.127476.1282076.1282069.45985450.1699苯乙烯60.505364.619769.0725069.0725063.54

27、142590.7112水9.16581640.43079.94826934.40289.94823467.20649.394111503.545二乙苯87.36510.5242100.8390100.839092.00870.5221H3.971065.341062.671062.01104t根據(jù)脫氫反映器的熱量平衡關(guān)系式+ =+ 求得：t=596校核: (t計(jì)-t設(shè))/t設(shè)100%=(596580)/580100%=2.76%因?yàn)?.76%10%，假設(shè)與實(shí)際誤差在允許范圍內(nèi)，所以假設(shè)正確。2.2乙苯過熱器的熱量衡算及選型(1).熱量衡算進(jìn)口原料氣為, =150 出口配料氣為, =500進(jìn)口接

28、觸氣為, =596 出口接觸氣為, 設(shè)=450乙苯過熱器的熱量衡算表組成進(jìn)口配料氣出口配料氣進(jìn)口接觸氣出口接觸氣Cp0-150CpiFiCp0-500CpiFiCp0-596CpiFiCp0-450CpiFi氫氣6.968207.067207.0129278.44026.9841272.2967甲烷10.1713014.6832012.138018.337511.153716.8532乙烯13.4785019.8404016.543132.127614.875928.8889苯23.31833.800933.880665.522536.268873.081631.767866.8712甲苯29

29、.273711.328941.809616.180344.722284.882739.387474.7573乙苯35.87772815.179651.05694006.230754.46981923.328648.00421695.0283苯乙烯33.807436.105947.297550.513750.33562052.28344.58561817.8441二乙苯48.47150.290867.87260.407292.29280.553864.03050.3842水8.13151455.22958.51021523.0968.625410562.2338.469810371.693H64

30、8290.4752800975.258955059.54914349.6175t+ =+t=474校核: (-)/100%=(474450)/450100%=5.33%因?yàn)?.33%10%，假設(shè)與實(shí)際誤差在允許范圍內(nèi)，所以假設(shè)正確。(2).換熱器的選型Q=KAtm Q= - =2800975.25-648290.475=2152684.775kcal/hK=21.24Kcal/m2h tm=(t1-t2)/lnt1/t2=187.44A=Q/Ktm=540.71m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用三個(gè) G800IV6200 型換熱器串聯(lián)2.3廢熱鍋爐的熱量衡算及選型(1).熱量衡算進(jìn)口接觸氣 =47

31、4, 出口接觸氣 =210水164(l)164(g)廢熱鍋爐的熱量衡算表組成進(jìn)口接觸氣出口接觸氣Cp0-474CpiFiCp0-210CpiFi氫氣6.9971277.81296.9472275.8316甲烷9.845014.87589.566114.4544乙烯15.352729.814912.367124.0169苯33.198269.882225.156152.9536甲苯40.983477.786531.452459.6967乙苯50.06101767.653938.51821360.0776苯乙烯46.42881892.995736.15451474.0913二乙苯66.61270.

32、399751.84440.3111水8.477110380.632868.194210034.2076H6878618.6542792084.568(2).換熱器的選型Q=KAtm Q=- =6878618.654-2792084.568=4086534.086kcal/hK=38.66Kcal/m2h tm=(t1-t2)/lnt1/t2=138.37A=Q/Ktm=763.93m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用四個(gè)G800IV6200 型換熱器串聯(lián)2.4乙苯蒸發(fā)器的熱量衡算及選型(1).熱量衡算查石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)得乙苯Tb=136.86 Hr汽化熱=8518Kcal/molCp(l)=

33、54.22cal/mol在60下,Cp(l)=47.13cal/mol在60136.186下,Cp=(47.13+54.22)/2=50.675cal/mol乙苯60(l) 136.186(l) 136.186(g) 150(g) =FiCpit =FiHr =FiCpit 水蒸氣由164降至150放熱H4 =FiCpit=50.67578.466（136.186-60）=302935.691kcal/h=78.4668518=668373.388kcal/h=43.07578.466（150-136.186）=46690.2556kcal/h=8.2128178.973（164-150）=2

34、0578.1724kcal/h原料氣吸熱量 = + - =997421.1622kcal/h 設(shè)接觸氣出口溫度為137 乙苯蒸發(fā)器的熱量衡算表組成進(jìn)口接觸氣出口接觸氣Cp0-210CpiFiCp0-137CpiFi氫氣6.9477275.85156.9253274.9621甲烷9.566814.45549.075713.7134乙烯12.367424.017511.498122.3293苯25.350153.362022.779847.9515甲苯31.450459.692928.662454.4012乙苯38.51821360.077635.09291239.1303苯乙烯36.154314

35、74.083133.11421350.1332二乙苯51.84440.311147.48870.2849水8.188510027.22778.12039943.7134H2790706.54812946.6183t由 =- =得 t=139 校核：(139137)/137100%=1.46%因?yàn)?.46%10%，假設(shè)與實(shí)際誤差在允許范圍內(nèi)，所以假設(shè)正確。(2).換熱器的選型Q=KAtm Q=-=2790706.548-997421.1622=1793285.386kcal/hK=160Kcal/m2h =(-)/ln/=69.57A=Q/K=182.63m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用G800I

36、V6200 型換熱器2.5 水冷卻器的熱量衡算及選型(1).熱量衡算水冷卻器的熱量衡算表組成Cp139-108CpiFi氫氣6.9566276.2049甲烷9.815514.8312乙烯12.864624.9831苯26.555455.8991甲苯33.061962.7515乙苯40.54791431.7464苯乙烯37.95091547.3341二乙苯54.40110.3264水8.226110073.1483H418103.975(2).換熱器的選型Q=KAtm Q=418103.975kcal/h K=90.54Kcal/m2h=(-)/ln/=81.38A=Q/Ktm=56.75m2查

37、化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用G600I1060 型換熱器2.6冷凝器的熱量衡算及選型(1). 熱量衡算根據(jù)=eA-B/(T+C) （當(dāng)時(shí)，組分不能被冷凝）= =1.4kgf/cm2 =1029.34mmHg =組成ABCPavPi氫氣13.6333164.903.194.9510530.2626甲烷15.2243897.84-7.162.171051.1323乙烯15.53681347.01-18.155.81041.4823苯15.90082788.51-52.36183.111.647甲苯16.01373096.52-53.6758.751.4514乙苯16.01953279.47-59.95

38、21.3226.9687苯乙烯16.01933328.57-63.7214.3931.189二乙苯16.11403657.22-71.182.690.0046水18.30363816.44-46.1354.76935.1554由于當(dāng)時(shí)，該氣體可被冷凝所以由上表可知：氫,甲烷,乙烯的,屬于不凝氣，仍為氣態(tài),將隨尾氣排出。苯,甲苯,二乙苯,雖然不易被冷凝，但經(jīng)過鹽冷而被凝后可轉(zhuǎn)為液態(tài)。乙苯,苯乙烯的,可被直接冷凝，從而轉(zhuǎn)為液態(tài)。A(g)108 A(g)108 =+ A(g) Tb A(l ) Tb 冷凝器的熱量衡算表（由于二乙苯含量較少,計(jì)算可忽略不計(jì)）組成沸點(diǎn)Cp108-TbCpiFitQvFi

39、QvCpTb-40CpiFit氫氣6.930818712.273甲烷9.1496940.1031乙烯11.66101539.9050苯80.1524.62611443.6866735315478.06534.022875.2258甲苯110.6331.9785-159.3249793915068.22241.5835574.0452乙苯136.1940.4213-40229.218596303524.7649.96169680.53苯乙烯145.1438.4807-58198.798954364624.7946.72200032.19水100.058.186779698.93729.94366

40、63.0271.00974196.036QQ1=3747.5842Q2=735358.862Q3=452358.0342=+=1191464.48Kcal/h(2).換熱器的選型Q=KA Q=1191464.48Kcal/h K=264Kcal/m2h=(-)/ln/=24.667A=Q/Ktm=182.962m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用 G800VI10200 型換熱器2.7粗笨乙烯塔熱量衡算及選型(1).塔頂冷凝器R=6.7 流量=(R+1)F粗笨乙烯塔塔頂冷凝器的熱量衡算表組成Hv56.3FiHvCp56.3-48CpiFi苯7649.2916101.755533.60587.0472

41、4甲苯8650.8816419.370239.78626.6703乙苯9671.09330909.883946.3813171.7401苯乙烯9941.2218102.961643.32654.7515合計(jì)H1=381533.9712H2=15040.2043 =+=396574.1755Kcal/h設(shè)備選型Q=KAtm K=115Kcal/m2h=(-)/ln/=16.129A=Q/K=213.8056m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用 G80016225 型換熱器(2).塔底再沸器H=(R1)DHvXwi （二乙苯忽略不計(jì)）塔底再沸器熱量衡算表組成乙苯苯乙烯(R1)DHvXwi Hv10690

42、24.89354(R1)DHvXwi 2139.9576131017.7069H=133154.665設(shè)備選型Q=KA K=520Kcal/m2h=(-)/ln/=26.8A=Q/K=9.5547m2查化工工藝手冊(cè)選型：G400IV2510 型換熱器2.8循環(huán)乙苯塔熱量衡算及選型(1).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(R1)FHv Hv6935.887949.648937.68 FiHv14600.027413732.2081550.5611 H1=508337.221Cp109.6-10136.89243.96451.42(R1)CpiFitCpiFi77.65

43、7775.94343.1675H2=23728.4953H=H1+H2=532065.7155Kcal/h設(shè)備選型Q=KA K=396Kcal/m2h=(-)/ln/=68.9655A=Q/K=19.49m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用 G400IV2520 型換熱器(2).塔底再沸器塔底再沸器熱量衡算表組成甲苯乙苯苯乙烯(R1)DHvXwi H78775.3(R1)DHvXwi 1054.24498612.332814174.740723841.3136設(shè)備選型Q=KA K=664cal/m2h=(-)/ln/=10.9A=Q/K=3.2941m2查化工工藝手冊(cè)選型：應(yīng)采用 G273254 型換熱器2.9精苯乙烯塔熱量衡算及選型(1).塔頂冷凝器R=0.5塔頂冷凝器熱量衡算表組成乙苯苯乙烯(R1)FHv Hv64.99580.799848.11 FiHv328.6211361421.6978H1=542625.4784 Cp64.9-5046.92844.762(R1)CpiFitCpiFi1.609616