苯乙烯生产工艺设计
苯乙烯生产工艺流程设计与节能降耗
苯乙烯生产工艺流程设计与节能降耗苯乙烯（Styrene）是一种广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域的重要化工原料。
本文将重点讨论苯乙烯的生产工艺流程设计与节能降耗措施。
一、苯乙烯生产工艺流程设计苯乙烯的工业生产主要通过气相法和液相法两种方式进行。
下面以气相法为例介绍工艺流程设计。
（1）原料准备苯乙烯的主要原料为乙烯和苯。
乙烯一般通过乙烯裂解装置获得，苯则可以通过煤焦油或石油精制过程中的副产品获得。
原料准备工序需要保证原料的纯度和稳定性，以确保后续反应的顺利进行。
（2）裂解反应乙烯和苯在裂解装置中进行催化裂解反应，生成苯乙烯。
裂解反应需要控制适当的温度、压力和催化剂的使用，以提高反应的转化率和选择性。
（3）分离与净化在裂解反应后，需要进行苯乙烯和副产物的分离与净化。
一般采用蒸馏、萃取和吸附等方法进行。
蒸馏可以实现苯乙烯的分离，而萃取和吸附则用于副产物的回收和再利用，以提高废料的综合利用率。
（4）精制与收尾处理经过分离与净化后，得到的苯乙烯仍然存在一些杂质和不纯物质。
为了提高苯乙烯的纯度和质量，还需要进行精制工艺。
常用的精制方法包括溶剂抽提、晶体分离和吸附等。
二、节能降耗措施在苯乙烯的生产过程中，为了实现更高的能源利用率和降低成本，可以采取一些节能降耗措施。
（1）优化裂解反应条件裂解反应是整个生产过程中能耗较高的环节，通过优化裂解反应条件可以降低能耗。
例如，合理调节温度和压力，控制催化剂的使用量，提高反应的转化率和选择性，从而减少废料产生和能源损耗。
（2）废热回收利用苯乙烯生产过程中产生大量的废热，通过废热回收利用可以降低能耗。
废热回收利用可以通过热交换器、蒸汽发生器等装置实现，将废热转化为热能或蒸汽供应给其他工艺或生活使用。
（3）工艺优化与设备更新对生产工艺进行优化，并及时更新设备，可以提高生产效率和能源利用率。
例如，采用先进的分离工艺和高效的设备，降低能耗和消耗。
（4）废料综合利用苯乙烯生产过程中产生的废料可以通过回收和再利用实现综合利用。
苯乙烯生产工艺流程设计毕业设计
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苯乙烯生产的工艺流程设计
• 5、空间速率 • 空间速率小，停留时间长，原料乙苯转化率可以提高，但 同时因为连串副反应增加，会使选择性降低，而且催化剂 表面结焦的量增加，致使催化剂运转周期缩短。但若空速 过大，又会降低转化率，导致产物收率太低，未转化原料 的循环量大，分离、回收消耗的能量也上升。所以最佳空 速范围应综合原料单耗，能量消耗及催化剂再生周期等因 素选择确定。
• ②与催化剂表面沉积的焦炭反应，起到清除焦炭 • ③水蒸气的热容量大，可以提供吸热反应所需的热量，使 温度稳定控制； • ④水蒸气与反应物容易分离。 • 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主 反应的进行。 4．原料纯度 若原料气中有二乙苯，则二乙苯在脱氢催化剂上也能脱 氢生成二乙烯基苯，在精制产品时容易聚合而堵塔。所以 要求原料乙苯沸程应在135﹣136.5摄氏度。原料气中二乙 苯含量小于0.04％
• 2．反应压力 • 降低压力有利于脱氢反应的平衡。因此脱氢反应最好是在 减压下操作，但是高温条件下减压操作不安全，对反应设 备制造的要求高，投资增加。 • 一般采用加入水蒸气的办法来降低原料乙苯在反应混合物 中的分压，以此达到与减压操作相同的目的。 • 总压则采用略高于常压。 • 3．水蒸气用量 • 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主 反应的进行。乙苯与水蒸气按1:6﹣9的比例加入。选用水 蒸气作为稀释剂的好处： ①可以降低乙苯的分压，改善化学平衡，提高平衡转化率
720℃
520℃ 620℃
5
去尾气 回收
1 水蒸气 催化剂 2
3
4
粗苯 乙烯
水
水蒸气
585℃
图9.4.5 单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程 1-水蒸气过热炉；2-脱氢反应器 3，4-热交换器 ；5-冷凝器 ；6-分离器
苯乙烯生产工艺流程设计与质量控制
苯乙烯生产工艺流程设计与质量控制随着化工产业的不断发展，苯乙烯作为一种重要的合成物质，在塑料、橡胶、纺织、印刷等领域有着广泛的应用。
它是通过对乙烯与苯进行催化共聚反应而得到的。
然而，对于苯乙烯生产过程中的工艺流程设计和质量控制，我们需要进行详细的探讨和分析。
1. 工艺流程设计苯乙烯的生产过程包括苯乙烯合成反应、分离纯化和后处理等环节。
在设计工艺流程时，需要考虑以下几个因素：1.1 催化剂选择与反应条件优化苯乙烯的合成需要利用催化剂来促进乙烯与苯的共聚反应。
在选择催化剂时，需要考虑其活性、选择性和稳定性等因素。
同时，还需要对反应条件进行优化，包括反应温度、压力和反应时间等参数，以提高产率和产品质量。
1.2 原料处理与储存在苯乙烯生产工艺中，苯和乙烯作为主要原料，需要进行处理和储存。
例如，苯的储存应该避免与空气或阳光接触，以防止其氧化或挥发等问题。
同时，乙烯也需要在低温和低压条件下进行储存，以确保其稳定性和安全性。
1.3 反应器设计与运行控制针对苯乙烯合成反应的特性，需要选择合适的反应器类型和设计参数。
常见的反应器包括批处理反应器、连续流动反应器和固定床反应器等。
对于不同类型的反应器，需要优化控制策略，如温度、压力和物料流量的控制，以实现稳定的反应过程。
1.4 分离纯化工艺设计在苯乙烯生产过程中，还需要进行分离纯化操作，以获得高纯度的苯乙烯产品。
分离纯化工艺设计包括萃取、蒸馏、结晶和溶剂回收等环节。
在设计过程中，需要考虑产品纯度、产率和能耗等方面的综合考虑，以实现经济效益和环境友好的生产过程。
2. 质量控制苯乙烯作为广泛应用于各个行业的化工产品，其质量控制至关重要。
质量控制包括原料检验、生产过程监控和产品检测等环节。
2.1 原料检验与供应链管理对于苯乙烯生产中所使用的原料，需要进行严格的质量检验。
对于苯和乙烯等主要原料，需要进行组分分析、杂质检测和物料安全性评估等，以确保其符合要求。
同时，还需要建立健全的供应链管理体系，确保原料的稳定供应和质量控制。
苯乙烯生产工艺设计
• 苯乙烯概述 • 生产工艺设计原理 • 设备选型与布局规划 • 自动化控制系统设计 • 安全防护措施及环保要求 • 经济效益分析与评价
目录
01
苯乙烯概述
苯乙烯定义与性质
苯乙烯定义
苯乙烯是一种无色透明的油状液体，具有独特的芳香味。
物理性质
苯乙烯的相对分子质量为104.15，密度为0.9060g/cm³（20℃）， 熔点为-30.6℃，沸点为145.2℃。
02
生产工艺设计原理
原料选择与预处理
原料选择
通常选择苯和乙烯作为原料，它们都 是石化工业中常见且易于获取的化学 品。
原料预处理
苯和乙烯在反应前需要进行干燥、脱 氧、脱硫等预处理，以确保反应的高 效进行并减少副反应。
反应原理及催化剂选择
反应原理
苯乙烯的生产主要通过苯与乙烯的烷 基化反应实现，该反应是一个加成反 应，需要在催化剂的存在下进行。
关键参数监测与报警机制设置
关键参数实时监测
故障诊断与处理
对生产过程中的温度、压力、流量、 液位等关键参数进行实时监测，确保 生产安全稳定。
系统具备故障诊断功能，能够自动识 别并定位故障点，为操作人员提供故 障处理建议。
报警机制设置
根据工艺要求设定各关键参数的报警阈 值，当参数超出正常范围时，系统自动 触发报警，提醒操作人员及时处理。
化学性质
苯乙烯含有不饱和双键，因此具有烯烃的典型反应，如加成反应、氧 化反应等。同时，苯环的存在也使其具有芳香烃的某些性质。
苯乙烯应用领域
01
02
03
聚合物合成
苯乙烯是合成聚苯乙烯、 丁苯橡胶、ABS树脂等聚 合物的重要单体。
有机合成
8万吨苯乙烯工艺设计
8万吨苯乙烯工艺设计苯乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成塑料、橡胶、合成纤维等领域。
本文将介绍设计一套8万吨苯乙烯工艺的过程。
首先，苯乙烯的生产过程通常采用苯与乙烯反应生成的工艺。
苯和乙烯在催化剂的作用下，在高温高压下进行反应生成苯乙烯。
一般来说，8万吨的苯乙烯产量需要庞大的生产设备和完善的工艺流程。
生产设备方面，一套8万吨苯乙烯工艺通常包括以下主要装置：苯乙烯反应器、分离系统、回收装置、精馏塔和催化剂再生装置等。
其中，苯乙烯反应器是苯乙烯生产的核心装置，反应器内需要选择合适的催化剂和控制温度、压力等条件。
分离系统用于将反应产物中的苯、乙烯和苯乙烯分离，并回收利用。
回收装置用于收集并回收未反应的苯和乙烯，保证产品的纯度和产量。
精馏塔则用于进一步提纯苯乙烯，获得高纯度的产物。
催化剂再生装置用于回收并再生使用过的催化剂。
工艺流程方面，8万吨苯乙烯的生产通常分为以下几个步骤：原料处理、反应、分离、回收、精馏和催化剂再生。
首先，苯和乙烯需要进行预处理，包括除去杂质和调节比例。
然后，将预处理后的原料送入苯乙烯反应器进行反应，反应温度和压力要根据具体工艺条件来确定。
反应完成后，将反应产物送入分离系统进行分离，将苯、乙烯和苯乙烯分离开。
分离后，苯和乙烯会经过回收装置进行回收，减少资源浪费。
分离后的苯乙烯再经过精馏塔进一步提纯，得到高纯度的苯乙烯产品。
催化剂再生装置用于回收和再生使用过的催化剂，提高催化剂的使用寿命。
设计一套8万吨苯乙烯工艺需要综合考虑反应器的选择、工艺流程的优化以及自动化控制系统的设计等方面。
同时，还需要充分考虑工艺安全、能耗和环境保护等方面的要求。
工艺设计需要进行详细的工程计算和技术经济分析，确保工艺流程的稳定性、安全性和经济性。
综上所述，设计一套8万吨苯乙烯工艺需要考虑设备的选择和工艺流程的优化，同时兼顾工艺安全、能耗和环境保护等方面的要求。
通过合理的设计和优化，可以实现可持续、高效、安全的苯乙烯生产。
年产10万吨苯乙烯工艺设计
苯乙烯是一种广泛应用于塑料、橡胶、纺织等工业中的重要化学品。
苯乙烯的年产量为10万吨，需要进行工艺设计。
苯乙烯的制备主要通过蒸汽裂解苯乙烯、煤沥青等进行，其中以苯乙烯为原料进行炼制更为常见。
下面将介绍一种典型的苯乙烯工艺设计方案。
1.原料准备：苯和乙烯为主要原料，需确保原料的纯度和供应的稳定性。
同时，需要对原料进行储存和输送的设计，以确保连续稳定的供料。
2.反应器设计：苯乙烯的制备采用连续流程，所以需要设计一个高效的反应器。
通常采用的是催化剂流化床反应器或流态床反应器。
反应器中的催化剂起到催化裂解反应的作用，提高产率和选择性。
3.分离和纯化：苯乙烯反应产生的混合物需要进行分离和纯化，以得到目标产品。
常用的分离方法包括提纯馏分、溶剂抽提、萃取等。
通过不同的分离工艺的组合，可以提高苯乙烯的纯度并降低杂质含量。
4.可能的改进措施：对于年产10万吨苯乙烯的工艺设计，可以考虑一些改进措施以提高生产效率和节能减排。
例如，可以引入循环和能源回收系统，减少能源消耗并提高废气的处理效果。
另外，可以优化催化剂的选择和设计，以提高反应的效果和生产率。
5.安全与环保：在工艺设计中，要考虑到安全和环保的因素。
因为苯乙烯是一种可燃和有毒的化学品，需要确保生产过程中的安全性。
此外，废水、废气和废渣等的处理也需要满足环保要求。
以上是一个简单的苯乙烯工艺设计方案，涉及到原料准备、反应器设计、分离和纯化、可能的改进措施以及安全与环保等方面。
对于具体的年产10万吨苯乙烯工艺设计，还需要结合具体的工艺条件和设备设计进行进一步详细的设计和优化。
年产25万吨苯乙烯工艺设计
涉及工艺流程，设备及仪表，安全防护设施，电气控制设计，工艺参
数设计，厂区及图示等。
一、工艺流程
此工艺流程包括来料处理、芳烃精馏、加氢反应、苯乙烯分离、净料
出口等单元过程，分别为：
1.来料处理：将一般原料和稀释剂经分散器对混合物进行分散破碎，
然后由单级泵将其注入芳烃精馏装置中，其中含有一定量的苯乙烯和芳烃
成分；
2.芳烃精馏：将来料放入反应器进行热加热，使其中的芳烃挥发，然
后由冷凝器冷凝回收，收集的产物分离出苯乙烯含量高的分段物；
3.加氢反应：将来自芳烃精馏部分收集的苯乙烯浓度高的混合物送入
加氢反应器中加热，加入氢气及催化剂，进行加氢反应，将苯乙烯转化成
高纯度的苯乙烯；
4.苯乙烯分离：将加氢反应后的物料进入萃取器罐，加入水作为萃取剂，经过萃取循环冷凝器冷凝回收，回收的液体苯乙烯分离出；
5.净料出口：将从苯乙烯分离过程中回收的苯乙烯再次进行分离，去
除残留的萃取剂，经过洗涤冷凝、蒸发和干燥，将收获的苯乙烯分段回收，达到净料出口要求。
二、设备及仪表
1.来料处理：分散器、单级泵；
2.芳烃。
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摘要本文以年产25万吨苯乙烯为生产目标，由乙苯脱氢制苯乙烯方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。
同时对苯乙烯的新老生产工艺、国内外发展情况做出了一定的总结，并通过了对比选取了较为适宜的工艺，最后确定了Lummus的“SMART”乙苯脱氢工艺作为本设计的详细生产工艺。
在计算上，依据物料守恒、能量守恒对整个工艺流程进行了物料衡算和热量衡算，并做出了流程图，依据衡算结果，通过计算对塔设备进行了详细的选型。
也对公用工程和车间布置做出了一定的陈述，最后对“三废”处理和安全事项做出了总结。
在整个设计中达到了预期要求，完成各个工艺段的设计。
关键字：苯乙烯，工艺计算，设备选型ABSTRACTThe annual output of 250,000 tons of styrene production targets, the entire section in the process design and equipment selection by the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene . Styrene old and new production processes at the same time , the development at home and abroad to make a certain conclusion , and by contrast to select a more appropriate process to finalize the Lummus' " SMART " ethylbenzene dehydrogenation process as the design production process.In the calculation , based on material conservation , energy conservation , the entire process , material balance and heat balance , and made a flow chart , based on accounting results , by calculating the tower equipment , carried out a detailed selection . Public works and plant layout to make a certain statement , and finally made a summary of the " three wastes" treatment and safety matters . Throughout the design to achieve the desired requirements to complete the design of various processes .Keywords Styrene，Process calculation，equipment selection目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 苯乙烯的性质和用途 (1)1.2 苯乙烯常见生产方法 (1)1.2.1 环球化学∕鲁姆斯法 (1)1.2.2 Fina∕Badger法 (3)1.2.3 巴斯夫法 (3)1.2.4 Halcon法 (3)1.2.5 裂解汽油萃取分离法 (3)1.2.6 环氧丙烷联产法 (3)2 生产工艺 (5)2.1 本工艺设计说明 (5)2.1.1 生产任务 (5)2.1.2 生产方法 (5)2.1.3 生产控制参数及具体操作 (5)2.2 生产工艺的反应历程 (6)2.2.1 反应方程式 (6)2.2.2 生产过程 (7)2.3 原料、产品及半成品 (8)2.3.1 产品 (8)2.3.2 原料 (8)2.3.3 半成品 (8)2.3.4 催化剂 (8)2.3.5 阻聚剂 (8)2.4 生产方式的选取 (9)3 生产工艺计算 (10)3.1 物料衡算 (10)3.1.1 生产能力的计算 (10)3.1.2 质量守恒定律 (11)3.1.4物料流程图 (15)3.2 热量衡算 (15)3.2.1 热量衡算 (15)3.2.2热量衡算表 (18)4 设备设计计算与选型 (19)4.1 苯∕甲苯精馏塔的设计计算 (19)4.1.1精馏塔的数据确定 (19)4.1.2精馏塔的物料衡算 (19)4.1.3塔板数的确定 (19)4.1.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (25)4.1.6塔板主要工艺尺寸的计算 (26)4.1.7塔版流体力学验算 (27)4.1.8塔板负荷性能图 (29)4.2冷凝器的设计 (31)4.3 油水分离器 (32)4.4过热蒸汽炉 (33)5 设备一览表及公用工程 (34)5.1 设备 (34)5.2 公用工程规格 (34)5.2.1 电 (34)5.2.2 冷却水 (35)5.2.3 加热蒸汽 (35)6 车间布置设计 (36)6.1 车间布置设计重要性 (36)6.2 车间生产要求 (36)6.3 车间安全要求 (36)6.4 车间发展要求 (36)7 “三废”处理和安全事项 (37)7.1 废水 (37)7.2 废气 (37)7.3 废渣 (37)7.4 副产品处理一览表 (37)7.5 废物处理一览表 (38)7.6 安全事项 (38)结论 (39)参考文献 (40)谢辞 (41)1 绪论1.1 苯乙烯的性质和用途苯乙烯，分子式88H C ，结构式256CH CH H C ,是不饱和芳烃最简单、最重要的成员，广泛用作生产塑料和合成橡胶的原料。
如结晶型苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚体（ABS ）、苯乙烯-丙烯腈共聚体（SAN ）、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚体（SMA ）和丁苯橡胶(SBR)。
苯乙烯（SM ）是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是基本有机化工的重要产品之一。
苯乙烯为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃。
苯乙烯难溶于水，25℃时其溶解度为0.066%。
苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中[1-3]。
作为合成高分子工业的重要单体，苯乙烯不但能自聚为聚苯乙烯树脂，也易与丙烯腈共聚为AS 塑料，与丁二烯共聚为丁苯橡胶，与丁二烯、丙烯腈共聚为ABS 塑料，还能与顺丁烯二酸酐、乙二醇、邻苯二甲酸酐等共聚成聚酯树脂等。
由苯乙烯共聚的共聚物可加工成为各种日常生活用品和工程塑料，用途极为广泛。
目前，全世界苯乙烯生产总量的三分之二用于生产聚苯乙烯，三分之一用于生产各种塑料和橡胶。
世界苯乙烯生产能力在1996年已达1900万吨，目前全世界苯乙烯产能约为3000万吨左右[4-5]。
苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/L ，有毒，浓度过高、接触时间过长则对人体的呼吸道造成危害。
苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧。
苯乙烯蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物，其爆炸范围为1.1～6.01%（体积分数）。
1.2 苯乙烯常见生产方法[6-9]1.2.1 环球化学∕鲁姆斯法以乙苯为原料，采用脱氢反应器，由开始的单级轴向反应器，中间经历开发了双级轴向反应器到双径向反应器再到双级径向反应器的各种组合优化的多种反应器；反应器的操作压力有开始的正压发展到今天的负压；汽油比有开始的2.5:1发展到今天1.3：1；蒸汽消耗由开始的10kg ∕kgSM 发展到今天的4kg ∕kgSM 。
UOP ∕Lummus 的Classic SM 流程中乙苯脱氢工艺装置主要有蒸汽过热炉、绝热型反应器、热回收器、气体压缩机和乙苯∕苯乙烯分离塔。
过热炉将蒸汽过热至800℃而作为热引入反应器。
乙苯脱氢的工艺操作条件为550～650℃，常压或减压，蒸汽∕乙苯质量比为1.0～2.5。
UOP ∕Lummus 的“SMART ” SM 工艺是在Classic SM 工艺基础上发展的一项新工艺，即在工艺Classic SM 工艺的脱氢反应中引入了部分氧化技术。
可提高乙苯单程转化率达80%以上。
“SMART ”技术的优点在于，通过提高乙苯转化率， 减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部分的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反应的发生；采用氧化中间加热，由反应物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因而经济性明显优于传统工艺。
该技术可用于原生产装置改造，改造容易且费用较低。
目前采用“SMART ”工艺SM 装置有3套在运行。
图1.1Lummus 的SMART 乙苯脱氢工艺流程图水气体压缩机油水分离器 循环乙苯粗馏塔 乙苯塔 苯乙烯精馏塔 焦油 甲苯 苯苯乙阻聚剂燃料气蒸汽氧化脱氢反应氧气+蒸汽 脱氢反应器 过热蒸汽炉蒸汽 乙苯表1.1“SMART”与Classic比较反应条件和结果Classic “SMART”工艺苯乙烯选择性∕% 95.6 95.6乙苯转化率∕% 69.8 85水比 1.7 1.3蒸汽∕苯乙烯∕t∕t 2.3 1.3燃烧油∕苯乙烯∕kg∕t 114.0 69.01.2.2 Fina∕Badger法Badger工艺采用绝热脱氢，蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。
蒸汽过热至800～900℃，与预热的乙苯混合再通过催化剂，反应温度为650℃，压力为负压，蒸汽∕乙苯比为1.5%～2.2%。
1.2.3 巴斯夫法巴斯夫法工艺特点是用烟道气加热的方法提供反应热，这是与绝热反应的最大不同。
1.2.4 Halcon法Halcon法又称PO－SM联产法。
Halcon法公司开发，于1973年在西班牙实现工业化。
反应过程中乙苯在液相反应器中用氧化成过氧化物，反应条件为压力0.35MPa，温度141℃，停留时间4h，生成的乙苯过氧化物经提浓度到17%后，进入环氧化工序。
环氧化温度为110℃、压力为4.05MPa。
环氧化反应液经蒸馏得环氧丙烷。
环氧化另一产物甲基苄醇在260℃、常压下脱水得苯乙烯。
1.2.5 裂解汽油萃取分离法日本日本东丽公司开发了Stex法裂解汽油萃取分离苯乙烯技术，同时还开发了专用萃取剂，可分离出纯度大于99.7%的苯乙烯，同时可生产对二甲苯，并降低裂解汽油加氢负荷，生产成本仅为乙苯脱氢法的一半。
1.2.6 环氧丙烷联产法环氧烷联产法是先将乙苯氧化成乙苯氢过氧化物，再使之在Mo、W催化剂存在下与丙烯反应生成环氧丙烷和 －苯乙醇，后者脱水可得到苯乙烯。
其优点是AlCl法有污染、腐蚀和需要氯资源的特点；缺点是流程长、投资大，对原克服了3料质量要求较高，操作条件严格，联产品多，每吨苯乙烯联产0.45t左右的环氧丙烷，因此不适宜建中小型装置。