10万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计与实现可行性方案范文

10万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计与实现可行性
方案范文
前言
本设计的内容为10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置，包括工艺设计，设备设计及平面布置图。

本设计的依据是采用低活性、高选择性催化剂，参照鲁姆斯(Lummu)公司生产苯乙烯的技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯。

苯乙烯单体生产工艺技术：深度减压，绝热乙苯脱氢工艺
乙苯脱氢反应在绝热式固定床反应器中进行，其特点是：转化率高，可达55%，选择性好，可达90%。

特殊的脱氢反应器系统：在低压（深度真空下）下操作以达到最高的乙苯单程转化率和最高的苯乙烯选择性。

该系统是由蒸汽过热器、过热蒸汽输送管线和反应产物换热器组成，设计为热联合机械联合装置。

整个脱氢系统的压力降小，以维持压缩机入口尽可能高压，同时维持脱氢反应器尽可能低压，从而提高苯乙烯的选择性，同时不损失压缩能和投资费用。

所需要的催化剂用量和反应器体积较小，且催化剂不宜磨损，能在高温高压下操作，内部结构简单，选价便宜。

在苯乙烯蒸馏中采用一种专用的不含硫的苯乙烯阻聚剂。

它经济有效且能使苯乙烯焦油作为燃料清洁地燃烧。

工业设计的优化和设备的良好设计可使操作无故障，从而可减少生产波动.
本设计装置主要由脱氢反应和精馏两个工序系统所组成。

原料来自乙苯生产装置或原料采购部门，循环水、冷冻水、电和蒸汽来由公用工程系
统提供，生产出的苯乙烯产品到成品库。

此设计过程中，为了计算方便，
忽略了一些计算过程，故有一定的误差，另由于计算时间比较仓促，有些
问题不能够直接解决。

设计中有不少错误之处，请指导老师予以批评指正，多提出宝贵意见。

苯乙烯设计任务书
一、设计题目：年产10万吨苯乙烯的生产工艺设计
二、设计原始条件：1、原料组成（质量%）
组别1、2、34、5、6乙苯99%98%
甲苯0.8%1.2%
苯0.2%0.8%
∑100%100%
2、操作条件：
年工作日：300天，每天24小时，乙苯总转化率为55%乙苯损失量为
纯乙苯投料量为4.66%配料比：原料烃/水蒸汽=1/2.6（质量比）温度T：第一反应器进口温度630℃，出口温度580℃第二反应器进
口温度630℃，出口温度600℃压力P：床层平均操作压力1.5某105Pa （绝）3、选择性：
C8H10→C8H8+H2（1）C8H10→C6H6+C2H4（2）C8H10+H2→C7H8+CH4（3）1、2、3（1）90%（2）3%4、5、6（1）92%
（2）3%
4、催化剂条件：
（1）采用11#氧化铁催化剂，d=3mm，h=13mm
（2）允许通入乙苯空速为：（0.5~0.9）Nm3乙苯/(m3Cat．h)（3）
=1050kg/m3=1500kg/m35、参考数据：
（3）7%（3）5%
（1）反应器直径D=2m（2）取热损失为反应热为4%（3）k=e某
p(11.281-2545/RT)（4）K=e某p(15.344-14656.5734/T)
（5）Cat的有效系数η1=0.7η2=0.667（6）填料情况：
取瓷环为25某25的拉西环，所填高度为250mm，锥形高度为250mm，锥角取900
（7）压力：第一反应器进口压力为1.8某105Pa，出口压力为1.2
某105Pa，平均压力为1.5某105Pa，
压降ΔP=0.6某105Pa。

（8）再沸器：取热损失为水蒸汽放出热量的3%，Q蒸汽=Q吸/（1-3%）（9）传热面积A：取K=32.12某4.18kJ
目录
一、绪论...................................................................................................51、原料的性质和用途....................................................................................52、苯乙烯的性质和用途.................................................................................53、苯乙烯各种生产工艺及比较........................................................................64、本工艺设计说明 (6)
二、生产工艺说明……………………………………………………………………………81、原料、成品及半成品………………………………………………………………………82、主副化学反应式……………………………………………………………………………83、生产步骤……………………………………………………………………………………84、原理、化学组成及化学性质………………………………………………………………95、反应器设计依据……………………………………………………………………………106、主要工艺变量（参数）的选择与控制……………………………………………………107、流程叙述……………………………………………………………………………………118、工艺设计物性参数…………………………………………………………………………13三、物料及热量衡算…………………………………………………………………………131、
计算依据 (13)
2、物料衡算……………………………………………………………………………………14
3、热量衡算……………………………………………………………………………………22四、乙苯—苯乙烯精馏塔的计算……………………………………………………………241、乙苯—苯乙
烯塔操作条件的确定..................................................................242、理论板数的计算 (25)
五、乙苯—苯乙烯塔附属设备计算…………………………………………………………31六、乙苯—苯乙
烯塔主要工艺条件一览表 (35)
七、原材料消耗综合表、排出物表..................................................................36八、生产控制.............................................................................................37九、产品消耗定额 (37)
十、三废处理.............................................................................................37十一、原料、中间产品的分析方法..................................................................38十二、参考文献 (38)
一、绪论
1、原料的主要性质与用途（1）乙苯的主要性质
乙苯是无色液体，具有芳香气味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，几乎不溶于水，易燃易爆，对皮肤、眼睛、粘膜有刺激性，在空气中最大
允许浓度为100PPM。

乙苯侧链易被氧化，氧化产物随氧化剂的强弱及反
应条件的不同而异。

在强氧化剂（如高锰酸钾）或催化剂作用下，用空气
或氧气氧化，生成苯甲酸；若用缓和氧化剂或温和的反应条件氧化，则生
成苯乙酮。

乙苯的其它性质如下表所示：
表1
序号
常数名称
计量单位
常数值
备注
2、物料衡算……………………………………………………………………………………14
3、热量衡算……………………………………………………………………………………22四、乙苯—苯乙烯精馏塔的计算……………………………………………………………241、乙苯—苯乙
烯塔操作条件的确定..................................................................242、理论板数的计算 (25)
五、乙苯—苯乙烯塔附属设备计算…………………………………………………………31六、乙苯—苯乙
烯塔主要工艺条件一览表 (35)
七、原材料消耗综合表、排出物表..................................................................36八、生产控制.............................................................................................37九、产品消耗定额 (37)
十、三废处理.............................................................................................37十一、原料、中间产品的分析方法..................................................................38十二、参考文献 (38)
一、绪论
1、原料的主要性质与用途（1）乙苯的主要性质
乙苯是无色液体，具有芳香气味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，几乎不溶于水，易燃易爆，对皮肤、眼睛、粘膜有刺激性，在空气中最大
允许浓度为100PPM。

乙苯侧链易被氧化，氧化产物随氧化剂的强弱及反
应条件的不同而异。

在强氧化剂（如高锰酸钾）或催化剂作用下，用空气
或氧气氧化，生成苯甲酸；若用缓和氧化剂或温和的反应条件氧化，则生成苯乙酮。

乙苯的其它性质如下表所示：
表1
序号
常数名称
计量单位
常数值
备注。