年产2万吨苯烷基化制乙苯的工艺设计
苯烷基化生产乙苯
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反应过程中，烷基化剂首先与催化剂生成碳正离子，然后碳正离子与苯环发生亲电取代反应，生成乙 苯。
反应条件与催化剂
反应条件
烷基化反应通常在高温、高压下进行， 反应温度一般在200-400℃，反应压力在 1-10MPa之间。反应时间和搅拌速度也 是影响反应效果的重要因素。
VS
催化剂
常用的催化剂有酸性催化剂和金属催化剂 两类。酸性催化剂如硫酸、氢氟酸等，能 够促进碳正离子的生成，从而加速烷基化 反应的进行。金属催化剂如铝、锌等，能 够提高烷基化剂的活性，降低反应活化能 ，促进反应的进行。
在苯烷基化生产乙苯过程中， 会产生多种废弃物，应严格按 照废弃物性质进行分类，确保
各类废弃物得到妥善处理。
污染物排放控制
采用先进的污染处理技术，对生产 过程中产生的废气、废水进行严格 处理，确保污染物排放达到国家及 地方环保标准。
环保设备投入
加大对环保设备的投入，提升环保 设施的处理能力，为降低环境污染 提供有力保障。
03
工艺流程详解
原料准备与预处理
原料选择
生产乙苯的主要原料为苯和乙烯。这两种原 料需要满足一定的纯度要求，以保证反应的 高效进行。
原料预处理
在进料之前，需要对苯和乙烯进行预处理， 如脱水、脱硫等，以去除其中的杂质，防止 对反应造成不良影响。
反应器设计与操作
反应器类型
根据乙苯生产的工艺要求，选择 合适的反应器类型，如固定床反
原料配比
控制苯和烷基化剂的配比，保证反应 的高效进行，减少副反应和浪费。
催化剂管理
选择合适的催化剂，并定期更换或再 生，以保持反应的活性和选择性。
安全防护
在生产过程中，要注意防止泄漏和火 灾等安全事故的发生，配备相应的安 全设施和应急措施。
气相烷基化法制乙苯的工艺设计
气相烷基化法制乙苯的工艺设计摘要乙苯是一种重要的化工原料。
随着我国国民经济的快速发展，乙苯的需求量也随之而逐年递增。
本文主要对气相烷基化法制乙苯进行工艺设计。
该工艺以催化裂化干气和苯为原料，采用催化裂化干气制乙苯第三代技术。
在现有资料的基础上设计了整个工艺流程，用Auto CAD软件进行绘制、Aspen 11.1软件进行模拟，并对整个流程的物料衡算和能量衡算进行了计算，以换热器的设计为例，进行了设备选型。
关键词：乙苯；催化裂化干气；工艺设计英文摘要ABSTRACTEthylbenzene is an important chemical raw material. With the rapid development of national economy, the demand for ethylbenzene increases year by year. This paper mainly designs the process of ethylbenzene prepared by gas phase alkylation method. The Fluid Catalytic Cracking (FCC) dry gas and benzene are used as raw materials in this process, in which the third generation technology of ethylbenzene prepared by FCC dry gas are used.The entire flow diagram is designed, which are drawn by Auto CAD software and simulated by Aspen 11.1 software. The material and energy balance of the entire process flow are calculated and the selection of equipment such as heat exchanger also is determined.Key Words：Fluid Catalytic Cracking dry gas；Ethylbenzene；Process design目录1概述 (1)1.1引言 (1)1.2 乙苯的性质 (1)1.3 乙苯的用途 (1)1.4 课题研究的目的及意义 (2)2原料及生产工艺的选择 (3)2.1 原料的选择 (3)2.2 生产工艺的选择 (3)2.2.1 生产工艺介绍 (3)2.2.2 生产工艺的选择 (5)3 生产工艺流程设计 (6)3.1 催化裂化干气的预处理 (6)3.1.1 生产原理 (6)3.1.2 脱丙烯技术的选择 (6)3.1.3 工艺流程 (6)3.2 烃化及反烃化 (7)3.2.1 生产原理 (7)3.2.2 反应器及催化剂 (8)3.2.3 工艺流程 (9)3.3 产物的分离 (10)3.3.1 生产原理 (10)3.3.2 工艺流程 (10)4 物料及能量衡算 (12)4.1 物料衡算 (12)4.1.1 物料衡算原理 (12)4.1.2 Aspen物料衡算结果 (12)4.2 能量衡算 (15)4.2.1 能量衡算原理 (15)4.2.2 热量衡算的目的和意义 (15)4.2.3 Aspen能量衡算结果 (16)5 换热器设计 (19)5.1 换热器的概述及简介 (19)5.2 工艺计算 (19)5.3 工艺结构尺寸 (21)5.4 换热器的核算 (24)5.5 辅助设计 (27)5.6 换热器主要结构尺寸计算结果 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (33)1概述1.1 引言乙苯是一种重要的化工原料，主要用于生产苯乙烯。
苯烷基化生产乙苯教学课件
生产现场应配备相应的安全设施，如 紧急停车系统、安全阀、压力表、温 度计等，并确保其正常运行。
严格控制工艺参数，如温度、压力、 流量等，避免因超温、超压、超流量 等导致安全事故。
环保要求与处理措施
苯烷基化生产乙苯过程中产生 的废气、废水和固废应严格按 照国家和地方环保法规进行处
物质的浓度，促进反应的进行。但过高的压力可能导致设备成本增加和
安全性问题。
03
催化剂
催化剂是影响苯烷基化生产乙苯的重要因素之一。不同类型的催化剂对
反应速率和乙苯的产率有不同的影响。选择合适的催化剂可以提高乙苯
的产率和纯度，降低副产物的生成。
03
苯烷基化生产乙苯的工艺流程
原料准备与预处理
原料选择
选择纯度较高的苯作为原料，确 保生产出的乙苯质量稳定。
定期检查
定期对设备进行检查，发现并 解决潜在问题。
清洗与清理
定期清洗设备，去除积聚的杂 质和副产物。
更换磨损件
及时更换磨损的设备和零件， 确保设备的正常运行。
记录与报告
对设备的维护和保养情况进行 记录和报告，为设备的长期运
行提供保障。
05
苯烷基化生产乙苯的安全与环保
安全注意事项
操作人员需经过专业培训，熟悉苯烷 基化生产乙苯的工艺流程和安全操作 规程。
技术进步推动市场拓展
02
苯烷基化生产乙苯技术的不断进步，将进一步拓展市场应用领
域和规模。
国际市场竞争加剧
03
随着全球经济一体化的深入发展，国际市场竞争将更加激烈，
对苯烷基化生产乙苯技术的要求也将越来越高。
政策法规影响
乙苯生产方法
乙苯生产方法1前言乙苯是重要的化工原料，主要用于脱氢生产苯乙烯，少量的乙苯也用于溶剂、稀释剂以及生产二乙基苯等。
当前，全世界乙苯产量已达约2000万吨，其中99%的乙苯用于生产苯乙烯。
中石化安庆分公司原油加工能力500万吨/年，拥有常减压蒸馏、催化裂化、催化裂解、延迟焦化、催化重整等主要生产装置。
其中催化(裂解)干气中含有大量的乙烯，目前都作为燃料消耗，没有进行经济有效的利用。
利用催化(裂解)干气中乙烯制备乙苯，进而生产苯乙烯，充分利用炼厂干气中的乙烯资源，是提高资源利用率，增加企业经济效益的一条有效途径。
本文对安庆分公司催化干气中的乙烯资源，以及由稀乙烯制备乙苯的工艺技术路线进行了专门讨论。
2干气中乙烯资源及利用炼厂干气主要来源于石油的二次加工过程，如催化裂化、催化裂解、延迟焦化、加氢裂化等，其主要成份为氢气、甲烷、乙烯、乙烷以及少量C3/C4烃类。
安庆分公司的炼油装置结构中，拥有具有先进工艺的140万吨/年催化裂化装置和70万吨/年催化裂解装置。
其中，140万吨/年催化裂化装置采用中国石油化工科学研究院开发的多产丙烯和清洁汽油的MIP-CGP新技术；催化裂解装置具有气体产率大、烯烃含量高的特点，其干气产率超过相同规模催化裂化装置的两倍，乙烯浓度也明显高于常规催化裂化。
两套催化装置副产大量富含乙烯的干气。
在炼油500万吨/年加工负荷情况下，催化裂化和催化裂解装置所产干气中乙烯量约3万吨/年。
干气中乙烯资源的回收利用，国内外都十分重视，已经开发的回收炼厂干气中乙烯的技术主要有深冷分离法、双金属盐络合吸收法、溶剂抽提法、膨胀机法、吸附法，此外还有干气直接制乙苯技术。
从目前国内外对干气中稀乙烯利用的技术开发情况来看，由于将乙烯通过分离提纯再行利用的方法投资较大，经济性差，因此稀乙烯的利用倾向于将稀乙烯直接加工，这方面的技术开发则集中于乙苯/苯乙烯的生产。
国外在上世纪70年代就开发了利用稀乙烯直接烃化制乙苯的工艺技术。
苯烷基化生产乙苯
新型催化剂研发
绿色化和智能化
VS
随着人们对苯烷基化生产乙苯的需求不断增加，特别是在精细化学品、高分子材料等领域，预计未来苯烷基化生产乙苯的市场需求将会继续保持增长态势。
技术创新
随着科技的不断进步，苯烷基化生产乙苯的技术也将会不断创新和进步，进一步提高生产效率和降低成本，推动苯烷基化生产乙苯工业的发展。
混合时需要充分搅拌，以确保苯和丙烯的充分混合。
苯和丙烯的混合
将催化剂加入到苯和丙烯的混合物中，可以促进烷基化反应。
催化剂的加入量需要根据具体的工艺条件进行选择，过多的催化剂会影响产品质量。
催化剂的加入
1
反应条件的控制
2
3
需要控制反应温度，反应温度过低会影响反应速率，过高则可能导致副反应发生。
需要控制反应压力，反应压力过高会增加设备负荷，过低则可能导致反应速率下降。
苯烷基化生产乙苯的技术现状
目前苯烷基化生产乙苯的工艺流程仍存在一些不足之处，未来发展方向是优化反应和分离等关键步骤，提高效率和降低能耗。
苯烷基化生产乙苯技术的发展趋势
目前酸性催化剂是苯烷基化生产乙苯的主流催化剂，但存在一些不足之处，未来研究方向是研发新型高效、稳定的催化剂。
随着社会对环保和智能化的关注度不断提高，苯烷基化生产乙苯的未来发展方向也将会是绿色化和智能化。
苯烷基化反应的条件
苯烷基化生产乙苯工艺流程
03
丙烯
作为另一原料，需要确保其纯度和质量，通常也需要经过精馏提纯。
苯
作为主要原料，需要确保纯度和质量，通常需要经过精馏提纯。
催化剂
选择合适的催化剂，如硫酸、磷酸等，用于促进苯和丙烯的烷基化反应。
原料准备
将苯和丙烯按照一定的比例混合，混合时需要注意安全，因为丙烯有爆炸危险性。
制备乙苯的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解乙苯的制备原理和工艺流程；2. 掌握乙苯的实验室制备方法；3. 熟悉实验操作技能，提高化学实验实践能力。
二、实验原理乙苯（C8H10）是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成苯乙烯、苯酚、苯胺等。
乙苯的制备方法主要有两种：一是由苯与乙烯在催化剂作用下进行烷基化反应；二是将乙苯氧化生成苯甲酸，再还原生成乙苯。
本实验采用苯与乙烯在催化剂作用下进行烷基化反应制备乙苯。
反应方程式如下：C6H6 + C2H4 → C8H10三、实验材料与试剂1. 原料：苯、乙烯；2. 催化剂：钴钼催化剂；3. 仪器：反应釜、温度计、压力计、流量计、冷凝器、接收瓶等；4. 试剂：无水乙醇、浓硫酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 准备工作：将反应釜清洗干净，检查各连接部位是否密封良好，温度计、压力计、流量计等仪器调试正常。
2. 催化剂制备：将钴钼催化剂按照一定比例混合均匀，装入反应釜中。
3. 原料准备：将苯和乙烯分别通过流量计进入反应釜，控制进料速度。
4. 反应：将反应釜加热至一定温度，使反应进行。
在此过程中，需密切关注温度、压力、流量等参数，确保反应在适宜条件下进行。
5. 收集乙苯：反应结束后，关闭乙烯进料阀门，继续加热一段时间，使未反应的乙烯蒸发掉。
随后，将反应混合物导入接收瓶中，收集乙苯。
6. 乙苯纯化：将收集到的乙苯进行蒸馏，去除其中的杂质，得到纯净的乙苯。
五、实验数据记录与处理1. 记录反应温度、压力、流量等参数；2. 记录乙苯的收集量；3. 记录乙苯的纯度。
六、实验结果与分析1. 乙苯的收集量：根据实验数据，乙苯的收集量为XX克；2. 乙苯的纯度：根据实验数据，乙苯的纯度为XX%；3. 分析：通过对比实验数据，分析影响乙苯产率和纯度的因素，如温度、压力、催化剂等。
七、讨论与心得1. 实验过程中，温度、压力、流量等参数对乙苯的产率和纯度有较大影响。
通过调整这些参数，可以提高乙苯的产率和纯度；2. 催化剂对乙苯的制备具有重要作用，应选择合适的催化剂，以提高反应效率；3. 实验过程中，注意安全操作，避免发生意外事故。
苯烷基化生产乙苯
乙苯生产过程中会产生一些废弃物，如果处理不当会对环境 造成污染。因此，在生产过程中需要采取一系列环保措施， 如采用低毒催化剂、进行废水处理等，以减少对环境的影响 。
05
乙苯生产现状与展望
全球乙苯生产现状与趋势
总结词
全球乙苯生产能力稳步增长，生产技术不断升级，环保要求日益严格。
详细描述
近年来，全球乙苯生产能力稳步增长，主要受到下游需求增加和生产技术升 级的推动。随着环保要求的日益严格，绿色、低碳的乙苯生产技术成为行业 发展的趋势。
经济效益
乙苯是一种重要的化工原料，主要用于生产苯乙烯、苯酚等产品。随着这些产品 的市场需求不断增加，乙苯的市场需求也在不断增长。因此，乙苯生产具有较好 的经济效益。
生产过程中的能耗与排放
能耗
乙苯生产过程中的能耗主要来自于反应过程和分离过程。其中，反应过程能耗较大，占据总能耗的50%-60% 。此外，分离过程中也需要消耗大量的能源。
乙苯的用途与重要性
乙苯的用途
乙苯是一种重要的中间体，广泛用于合成其他有机化合物，如苯乙烯、苯酚 、烷基苯等。它也用于生产高辛烷值汽油、柴油和航空燃料等。
乙苯的重要性
由于乙苯在化工和燃料领域的重要应用，它已成为化工行业中不可或缺的重 要原料之一。
乙苯的生产方法与历史发展
乙苯的生产方法
目前，乙苯的主要生产方法是苯烷基化法，即通过苯与乙烯在催化剂作用下生成 乙苯。此外，还有通过苯与丙烯进行烷基化反应等方法生产乙苯。
苯烷基化反应的促进剂
除了催化剂外，还可以使用一些促进剂来提高苯烷基化反应的效率和选择性 。例如，使用醇或酚类物质可以促进烯烃的苯烷基化反应。此外，使用缚酸 剂如三乙胺也可以提高反应速率和选择性。
乙苯工艺流程说明
工艺说明工艺特点技术路线为当今应用广泛、技术成熟可靠、经济合理且无腐蚀无污染的分子筛液相法苯烷基化制乙苯生产技术，所用的分子筛催化剂是AEB 型分子筛催化剂，其主要工艺特点是：1) 新一代的AEB 型烷基化催化剂(AEB-6)和烷基转移催化剂(AEB-1)活性高、乙苯选择性好，具有优良的稳定性，催化剂再生周期长(5年)，预期寿命10年。
2) 反应条件缓和，反应压力约，烷基化反应温度190～240℃，烷基转移反应温度175～235℃；副反应少，产品纯度高，二甲苯含量低，乙苯选择性和收率高，工艺物耗低。
3) 使用多点注乙烯加部分反应物循环的工艺流程，可以采用较低的苯/乙烯比，使乙烯能完全溶解在反应物料中，维持液相反应条件，并控制床层温升在合理范围，确保装置平稳运行。
4) 由于反应条件缓和而且催化剂和反应物料均无腐蚀性，使主要设备可采用碳钢。
5) 催化剂采用器外再生，节省了器内再生设备和时间。
6) 采用合理的换热流程，充分回收利用低温能量，能耗低。
反应基理烷基化反应在一定温度、压力下，乙烯与苯在酸性催化剂上进行烷基化反应生成乙苯，化学方程式如下：56526242H C H C H C H C −→−+同时，生成的乙苯还可以进一步与乙烯反应生成少量二乙苯和更少量的三乙苯，而四乙苯以上的多乙苯很少，方程如下所示：46252565242)(H C H C H C H C H C −→−+363524625242)()(H C H C H C H C H C −→−+264523635242)()(H C H C H C H C H C −→−+H C H C H C H C H C 65522645242)()(−→−+6652655242)()(C H C H C H C H C −→−+理论上讲，从二乙苯一直到六乙苯都可以生成，但是由于苯环上乙基不断地增加，生成四乙苯、五乙苯、六乙苯的难度加大。
这一方面是因为苯环上乙基之间位阻增大，另一方面是因为多乙苯的分子结构越大越妨碍其在催化剂颗粒内的扩散，那么发生进一步反应的机会就越少。
苯烷基化生产乙苯
由图可知，乙苯的生 成量随乙烯对苯摩尔比的 增加而增加，多乙苯的生 成量也相应随之提高。当 原料配比超过0.6时，乙苯 生成量的增加不显著，而 多乙苯生成量却显著加大。 所以乙烯对苯的摩尔比以 0.5～0.6为宜(当有多乙苯 循环使用时，这个比例数 应当是原料混合物中烷基 和苯核的比值)。
3、原料纯度
原料乙烯中所含的硫化氢、乙炔、一氧化碳及含氧化物(如 乙醚、乙醛)等必须清除，因为它们能破坏催化剂络合物或使 催化剂钝化，引起催化剂中毒或失活。另外，乙烯中所含丙烯、 丁烯等高级烯烃也应除去，因为它们比乙烯更易进行烷基化反 应，使烷基化产物复杂化，造成分离困难，且增加原料的消耗 量。 原料苯中的硫化物同样是烷基化反应催化剂的毒物，因此 要求苯中硫的总质量含量应小于0.1％。苯中若含有甲苯，在 三氯化铝作用下容易生成甲乙苯，这给乙苯的分离带来了困难， 且增加原料乙烯的消耗，故应严格控制其含量。苯中若含有过 量水，可将三氯化铝水解产生氯化氢，对设备有腐蚀作用；产 生的氢氧化铝沉淀会造成管道和设备堵塞。如果起助催化作用 的氯化氢是由苯中所带水分使AlCl3进行适量水解产生，则苯中 含水量一定要精确计算，不可过量太多，一般含水量应小于 500～700mg／kg。
（1）对比国内外技术可以看到，虽然国内开发的 催化剂（例如AF-5分子筛催化剂和3884催化剂）在技 术上非常先进，但国内的工艺还有待进一步开发。国 内工艺与国外工艺相比，一个明显的不同就是国内工 艺使用的冷凝冷却器和冷却器过多，而产蒸汽的只有 一处，且为低压(0.3 MPa)蒸汽，产生的热量少，流失 热量多。而国外流程则优化较好，产蒸汽多，且有不 少是中压蒸汽，并且冷却器用的少。这样，对能量来 说，是产出较多，损失较少。
三、工艺流程
图6-2 乙苯生产工艺流程图 1一催化剂配制槽；2一烷基化反应器；3一冷凝器；4一二乙苯吸收器；5一 沉降槽；6一水洗塔； 7一中和泵；8一油碱分离器；9一蒸苯塔；10一乙苯 塔；11一二乙苯塔
年产2万吨苯烷基化制乙苯的工艺设计
济南大学化工设计题目：年产2万吨苯烷基化制乙苯的工艺设计学生姓名：王宗浩张军同组人：王子铖王维肖蕾杨文革姚甜慧岳晓菲张广文赵连雨指导教师：陈中合学院：化学化工学院班级：化工1201提交日期：2014.12.16小组具体分工王宗浩、王维、杨文革:设备计算及一览表、管道计算及一览表、管道布置图、尾气处理。
张军、姚甜慧：物料流程图、带控制点的物料流程图、车间布置图、生产操作制度。
赵连雨、岳晓菲：工艺设计计算书、工程预算及环境监测保护。
肖蕾、张广文、王子铖：相关技术概况、可行性报告、文献检索、选址、市场分析。
目录1.概述 (5)1.1乙苯的简介 (5)乙苯的主要性质 (5)乙苯的主要用途 (6)1.2 AlCl3液相法制乙苯 (6)1.3 生产技术现状与开发动向 (7)1.3.1 生产技术现状 (7)1.3. 2 技术开发动向 (9)1.3.3 国内技术开发现状 (10)1.3.4 结语 (11)2 可行性报告 (11)2.1市场供需状况 (11)2.2建厂条件 (15)2.2.1 地理环境 (15)2.2.2 自然资源 (16)2.2.3 气候 (16)2.2.4 交通条件 (16)2.2.5 配套设施 (16)2.3 结语 (17)3 乙苯的工艺设计 (18)3.1 工艺计算书 (18)3.1.1 计算条件及基准 (18)3.1.2. 物料衡算 (19)3.1.3 热量衡算 (25)3.2 设备计算 (30)3.2.1烷基化反应器烃化塔取设计裕量为5% (30)3.2.2苯蒸出塔 (31)3.2.3 乙苯精馏塔 (40)3.2.4 管道计算 (41)3.2.5设备设计成果一览表 (41)3.2.6 管道设计成果一览表 (42)3.3 化工设计图 (43)3.3.1 物料流程图 (43)3.3.2 带控制点的物料流程图 (44)3.3.3管道布置图 (45)3.3.4车间布置图 (45)4 生产操作制度 (46)4.1 获取和识别法律、法规及其他要求程序 (46)4.2安全投入保障制度 (47)4.3 安全生产目标责任制考核制度 (48)4.4 安全培训教育制度 (49)4.5 安全生产检查制度 (50)(一)任务与要求 (50)(二)形式与内容 (50)4.6 防火防爆安全管理制度 (51)(一)生产装置 (51)(二)动火、用火安全管理制度 (52)4.7 安全设施管理制度 (54)4.8 关键装置和重点部位（岗位）管理制度 (56)4.9 生产设施安全拆除和报废管理制度 (57)4.10 应急救援管理制度 (59)4.11 环境应急监测方案 (61)5 环境检测保护 (61)5.1 环境空气现状评价及影响评价表明： (61)5.2 地表水环境现状评价及影响分析表明： (62)5.3 地下水环境现状评价及影响分析表明： (63)5.4 噪声环境影响评价表明： (63)5.5 固体废物环境影响分析表明： (63)5.6 施工期环境影响分析表明： (63)5.7 环境风险影响评价表明： (63)5.8 生态环境影响分析表明： (64)5.9 污染防治措施及其经济技术论证表明： (64)5.10 清洁生产分析表明： (64)5.11 污染物总量控制分析表明： (64)5.12 环境经济损益分析表明： (64)5.13 环境管理及监测计划表明： (65)5.14 厂址选择及项目建设的合理性分析 (65)5.15 评价总结论 (65)6 尾气废物处理 (65)6.1 废气 (65)6.2 废水 (66)6.3 固体废物 (66)6.4 噪声 (67)7 化工设计预算 (67)7.1车间成本估算 (67)7.2设备预算 (68)7.3 地皮及水电估算 (68)7.4 收益估算 (69)7.5 投资与成本分析 (69)8 参考文献 (69)1.概述1.1乙苯的简介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。
化工原理课程设计--年产2万吨苯冷却器的工艺设计
目录一、设计任务书 (2)(一) 设计题目 (2)(二) 设计条件 (2)(三) 设计步骤及要求 (2)(四) 设计成果 (3)(五) 时间安排 (3)(六) 设计考核 (3)(七) 参考资料 (3)二、文件综述 (6)三、年产2万吨苯冷却器的工艺设计 (12)(一) 确定设计方案： (12)(二) 确定流体的流动空间： (12)(三) 计算定性温度，确定流体的物性参数： (12)(四) 初步估算传热面积 (12)1.苯的流量及热负荷： (13)2.冷却水的用量： (13)3.平均传热温差： (13)4.初算传热面积： (13)(五) 工艺结构和尺寸 (14)1.管径和管内流速： (14)2.管程数和传热管数： (14)3.传热管排列和分程方法： (14)4.壳体直径： (14)5.折流板： (14)6.接管： (15)(六) 核算 (15)1.传热面积核算： (15)1)管程传热膜系数： (15)2)壳程传热膜系数： (15)3)污垢热阻和管壁热阻： (16)4)总传热系数核算： (16)5)传热面积核算： (16)2.换热器流体阻力损失： (17)1)管程阻力： (17)2)壳程阻力： (17)3.管长与管径比： (18)(七) 附属结构的选型 (18)(八) 换热器主要工艺结构尺寸和计算结果一览表 (19)(九) 符号说明 (19)(十) 参考文献 (21)一、设计任务书(一)设计题目年产2万吨苯冷却器的工艺设计(二)设计条件1．生产能力2×104吨每年粗苯2．设备形式：列管换热器3．操作压力：常压4．苯的进出口温度：进口80℃，出口35℃5．换热器热损失为热流体热负荷的3.5％6．每年按330天计，每天24小时连续生产7．建厂地址：兰州地区8．要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa9．非标准系列列管式换热器的设计(三)设计步骤及要求1.确定设计方案1)选择列管换热器的类型2)选择冷却剂的类型和进出口温度3)查阅介质的物性数据4)选择冷热流体流动的空间及流速5)选择列管换热器换热管的规格6)换热管排列方式7)换热管和管板的连接方式8)选择列管换热器折流挡板的形式9)材质的选择2.初步估算换热器的传热面积S3.结构尺寸的计算1)确定管程数和换热管根数及管长2)平均温差的校核3)确定壳程数4)确定折流挡板、隔板规格和数量5)确定壳体和各管口的内径并圆整4.校核1)核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10℃，不大于20℃2)核算管程和壳程的流体阻力损失3)管长和管径之比为6—10如果不符合上述要求重新进行以上计算5.附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、补强圈等的选型6.将计算结果列表（见下表）(四)设计成果1. 设计说明书（A4纸）1)内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录2)格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）(五)时间安排1)第十九周——第二十二周2)第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟(六)设计考核1)设计是否独立完成2)设计说明书的编写是否规范3)工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范4)答辩(七)参考资料1.《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版社2.《换热器设计手册》化学工业出版社3.《化工原理》夏清天津科学技术出版社换热器主要工艺结构尺寸和计算结果一览表二、文件综述1.换热器简介：换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。
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济南大学化工设计题目：年产2万吨苯烷基化制乙苯的工艺设计学生姓名：王宗浩张军同组人：王子铖王维肖蕾杨文革姚甜慧岳晓菲张广文赵连雨指导教师：***学院：化学化工学院班级：化工1201提交日期：2014.12.16小组具体分工王宗浩、王维、杨文革:设备计算及一览表、管道计算及一览表、管道布置图、尾气处理。
张军、姚甜慧：物料流程图、带控制点的物料流程图、车间布置图、生产操作制度。
赵连雨、岳晓菲：工艺设计计算书、工程预算及环境监测保护。
肖蕾、张广文、王子铖：相关技术概况、可行性报告、文献检索、选址、市场分析。
目录1.概述 (5)1.1乙苯的简介 (5)乙苯的主要性质 (5)乙苯的主要用途 (6)1.2 AlCl3液相法制乙苯 (6)1.3 生产技术现状与开发动向 (7)1.3.1 生产技术现状 (7)1.3. 2 技术开发动向 (9)1.3.3 国内技术开发现状 (10)1.3.4 结语 (11)2 可行性报告 (11)2.1市场供需状况 (11)2.2建厂条件 (15)2.2.1 地理环境 (15)2.2.2 自然资源 (16)2.2.3 气候 (16)2.2.4 交通条件 (16)2.2.5 配套设施 (16)2.3 结语 (17)3 乙苯的工艺设计 (18)3.1 工艺计算书 (18)3.1.1 计算条件及基准 (18)3.1.2. 物料衡算 (19)3.1.3 热量衡算 (25)3.2 设备计算 (30)3.2.1烷基化反应器烃化塔取设计裕量为5% (30)3.2.2苯蒸出塔 (31)3.2.3 乙苯精馏塔 (40)3.2.4 管道计算 (41)3.2.5设备设计成果一览表 (41)3.2.6 管道设计成果一览表 (42)3.3 化工设计图 (43)3.3.1 物料流程图 (43)3.3.2 带控制点的物料流程图 (44)3.3.3管道布置图 (45)3.3.4车间布置图 (45)4 生产操作制度 (46)4.1 获取和识别法律、法规及其他要求程序 (46)4.2安全投入保障制度 (47)4.3 安全生产目标责任制考核制度 (48)4.4 安全培训教育制度 (49)4.5 安全生产检查制度 (50)(一)任务与要求 (50)(二)形式与内容 (50)4.6 防火防爆安全管理制度 (51)(一)生产装置 (51)(二)动火、用火安全管理制度 (52)4.7 安全设施管理制度 (54)4.8 关键装置和重点部位（岗位）管理制度 (56)4.9 生产设施安全拆除和报废管理制度 (57)4.10 应急救援管理制度 (59)4.11 环境应急监测方案 (61)5 环境检测保护 (61)5.1 环境空气现状评价及影响评价表明： (61)5.2 地表水环境现状评价及影响分析表明： (62)5.3 地下水环境现状评价及影响分析表明： (63)5.4 噪声环境影响评价表明： (63)5.5 固体废物环境影响分析表明： (63)5.6 施工期环境影响分析表明： (63)5.7 环境风险影响评价表明： (63)5.8 生态环境影响分析表明： (64)5.9 污染防治措施及其经济技术论证表明： (64)5.10 清洁生产分析表明： (64)5.11 污染物总量控制分析表明： (64)5.12 环境经济损益分析表明： (64)5.13 环境管理及监测计划表明： (65)5.14 厂址选择及项目建设的合理性分析 (65)5.15 评价总结论 (65)6 尾气废物处理 (65)6.1 废气 (65)6.2 废水 (66)6.3 固体废物 (66)6.4 噪声 (67)7 化工设计预算 (67)7.1车间成本估算 (67)7.2设备预算 (68)7.3 地皮及水电估算 (68)7.4 收益估算 (69)7.5 投资与成本分析 (69)8 参考文献 (69)1.概述1.1乙苯的简介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。
表1.1 乙苯的其它性质序号常数名称计量单位常数值备注1 分子量106.162 液体比重0.882 0℃3 沸点℃136.2 101325Pa4 熔点℃-94.4 101325Pa5 液体热容量kJ/（kg K） 1.754 298.15K6 蒸汽热容量Kcal/（kg K）0.285 27℃7 蒸发热kJ /mol 35.59 正常沸点下8 液体粘度104kgSee/M20.679 20℃9 生成热Kcal/mol 2.98 20℃10 在水中溶解度11 燃烧热Kcal/mol 1101.1 气体12 闪点℃1513 自然点℃553.014 爆炸范围%(体积) 2.3～7.4乙苯的主要用途乙苯是一个重要的中间体，主要用来生产苯乙烯，其次用作溶剂、稀释剂以及用于生产二乙苯、苯乙酮、乙基蒽醌等；同时它又是制药工业的主要原料。
1.乙苯的生产方法及特点。
到目前为止,工业上乙苯主要由苯与乙烯的烷基化反应来生产的。
由烷基化制乙苯的工艺至今经历了三个阶段,即由三氯化铝为催化剂的烷基化反应路线,以ZSM - 5沸石为催化剂的气相烷基化法以及由Y - 沸石为催化剂的液相法制乙苯工艺路线。
近几年来,国内也开展了以沸石为催化剂生产乙苯的研究,并显示了良好的工业前景。
同时,催化蒸馏技术制乙苯的研究也取得了进展。
1.2 AlCl3液相法制乙苯2.1 AlCl3法AlCl3法采用的是典型的Friedel - Crafts工艺,用AlCl3配合物为催化剂。
反应的副产物主要为二乙苯和多乙苯,有AlCl3液相法和均相AlCl3法之分。
2.1.1 AlCl3液相法传统的AlCl3液相法是DOW化学公司于1935年开发的最早的乙苯生产工艺,在工业生产中占有重要地位。
国外多家化学公司都在此基础上开发了自己的技术(Basf 、Shell 、Monsanto 、UCC 等) 。
其中,使用最广泛的是UCC/ Badger工艺。
传统的AlCl3液相法使用AlCl3 - HCl催化剂, AlCl3溶解于苯、乙苯和多乙苯的混合物中,生成络和物。
该络和物在烷基化反应器中与液态苯形成两相反应体系,同时通入乙烯气体,在温度130℃以下,常压至0.15MPa下发生烷基化反应,生成乙苯和多乙苯,同时,多乙苯和乙苯发生烷基转移反应。
反应器中乙烯与苯摩尔比为0.30～0.35 ,乙烯转化率接近100%,烷基化反应收率为97.5%。
催化剂、苯、多乙苯循环使用,每吨乙苯副产焦油1.8～2.7kg。
此反应中苯的烷基化反应和多乙苯的烷基转移反应在一台反应器中完成。
为限制多乙苯的生成,必须控制乙烯与苯的比例。
工业生产装置控制乙烯与苯的分子比为0.3～0.4 左右。
反应产物的平衡成只与反应混合物中烷基和苯核有关。
工艺流程见图1。
1.1.2 均相AlCl3法由于传统的AlCl3法存在着污染腐蚀严重及反应器内两个液相等问题,1974年Monsanto/ Lummus公司提出了均相AlCl3法。
该工艺通过控制乙烯的投料,使AlCl3催化剂的用量减少到处于溶解度范围内,使反应可以在均一的液相中进行,提高了乙苯的产率。
反应温度为160～180℃,压力0.6～0.8MPa ,乙烯与苯的摩尔比为0.8。
均相AlCl3法进料乙烯浓度范围可为15%～100%。
当用稀乙烯为原料时,原料气中H2S、O2、CO2和H2O均需净化至质分数约为5×10−6以下。
1.2 Mobil - Badger气相法1976 年由Mobil 和Badger公司合作开发了以高硅ZSM - 5沸石为催化剂制乙苯的气相法。
1980年在美国Hoechst公司实现了工业化,年产47.3万吨乙苯。
实际生产中,反应器有两种工艺。
一是回收的多乙苯进入同一反应器。
另一种是进入另外一个烷基化反应器。
苯在温度为400 ℃左右,压力为1.2～1.6MPa下,以气相进入顶部床层,进行气相烷基化反应,同时也进行烷基转移反应。
苯与乙烯的重量综合比为18.5 ,乙烯转化率达99.8 %。
苯循环,回收后的多乙苯进入烷基转移反应器进行烷基转移反应。
其操作条件为：压力0.6～0.7MPa ,温度440～445℃,苯与多乙苯分子比为(1～1. 52) :1 ,苯单程转化率为15%(Wt ) ,乙苯收率为98%。
该工艺可以用浓乙烯为原料,也可用稀乙烯混合气体为原料,但在处理FCC干气或焦炉尾气原料时，为了延长催化剂单程寿命,需对原料进行严格精制(原料气中丙烯、H2S、O2和H2O等杂质均需净化至质量分数均为10−5以下) 。
该工艺装置投资和能耗相对较高(苯单耗0.749t/ t乙苯,乙烯0.168t/ t乙苯)。
第一套利用炼厂气为原料生产乙苯的工业化试验装置建成于1977年,并于1991年在英国Stanlow建成投产了16万吨/年乙苯的第一套大型工业装置。
工艺流程见图2。
1.3 Unocal/Lummus/ UOP液相法20 世纪80 年代以来, 美国Unocal/Lummus/UOP公司联合开发了固体酸催化剂上苯与乙烯液相法制乙苯的新技术,以USY沸石为催化剂,Al2O3为粘合剂。
在232～316℃和2.79～6.99MPa下进行反应, 苯的质量空速2～10/h ,苯/乙烯摩尔比4～10。
该法不产生污染环境的废料, 反应温度低(一般不超过300℃) ,乙苯中二甲苯杂质含量仅为20～40×10−6,远远少于气相法。
催化剂的运转周期可长达一年, 对原料纯度要求不高。
使用后的催化剂可以进行器外再生,再生条件缓和,使用寿命可达3年。
1990年在日本Oita第一套工业装置投产,年产21.2万t乙苯。
世界上正式投产和正在组建中的装置有二十多套。
但该法只能用于浓乙烯的烷基化反应,而不适合FCC干气或焦炉尾气原料。
3 乙苯是重要的基本有机原料之一，大约99. 89%用于苯乙烯生产，少量用作溶剂。
据有关资料统计，2003年全球乙苯消费量为26. 27 Mt，近年来随着全球苯乙烯衍生物聚苯乙烯(EPS)、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯(ABS)树脂等需求增长速度的加快，苯乙烯需求量不断增加(其中亚洲地区对苯乙烯的需求较大)，导致乙苯需求量持续增加。
预计至2008年，全球乙苯需求量将达31. 35 Mt, 2008-2013年间需求增长率按2. 8%计，至2013年乙苯需求量将达到35. 98 Mto1.3 生产技术现状与开发动向1.3.1 生产技术现状乙苯工业化生产主要采用苯和乙烯烷基化法工艺，少量来自炼厂的C8芳烃馏分分离工艺。