【完整版】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

10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计方案

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(Lummus)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%）

组别乙苯甲苯苯∑

1、2、3 99% 0.8% 0.2% 100%

4、5、6 98% 1.2% 0.8% 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 * 105 Pa（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% （3）7%

4、5、6 （1）92% （2）3% （3）5%

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/m3

5、参考数据：

（1）反应器直径D=2 m

（2）取热损失为反应热为4%

（3）k=exp(11.281-2545/RT)

（4）K=exp(15.344-14656.5734/T)

（5）Cat的有效系数η1=0.7 η2=0.667

（6）填料情况：

取瓷环为25×25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 * 105 Pa，出口压力为1.2 * 105 Pa，平均压力为1.5 * 105 Pa，压降ΔP=0.6 * 105 Pa。

（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*4.18 kJ

目录

一、绪论 (5)

1、原料的性质和用途 (5)

2、苯乙烯的性质和用途 (5)

3、苯乙烯各种生产工艺及比较 (6)

4、本工艺设计说明 (6)

二、生产工艺说明 (8)

1、原料、成品及半成品 (8)

2、主副化学反应式 (8)

3、生产步骤 (8)

4、原理、化学组成及化学性质 (9)

5、反应器设计依据 (10)

6、主要工艺变量（参数）的选择与控制 (10)

7、流程叙述 (11)

8、工艺设计物性参数 (13)

三、物料及热量衡算 (13)

1、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 (24)

1、乙苯—苯乙烯塔操作条件的确定 (24)

2、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