乙苯-苯乙烯精馏塔设计
化工设计 第四章 设备工艺设计 2015 (二)( ASPEN Plus 设计精馏塔)
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3 RadFrac——配置（4收敛方法） 收敛方法从六个选项中选择一种： 1、标准方法（Standard） 2、石油/宽沸程（Petroleum/Wide-Boiling） 3、强非理想液相（Strongly Non-ideal Liquid） 4、共沸体系（Azeotropic） 5、深度冷冻体系（Cryogenic） 6、用户定义（Custom）
1、釜式再沸器（Kettle）
2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）
3、无再沸器 (None)
化工设计
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3 RadFrac——配置（4有效相态） 有效相态从四个选项中选择一种： 1、汽-液（Vapor-Liquid） 2、汽-液-液（Vapor-Liquid -Liquid ） 3、汽-液- 冷凝器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
化工设计
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3 RadFrac——压强（2）
冷凝器压力
PN2塔顶压力
全塔压降= 塔底-塔顶
化工设计
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3 RadFrac——冷凝器（1）
冷凝器设定有两组参数：
1、冷凝器指标（Condenser Specification）
仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor Fraction）两个参数之一。
在Specification表单中设定以下参数： 理论板数 Number of stages 加料板位置 Feed stage 回流比 Reflux ratio 馏出物/进料摩尔比
冷凝器类型 冷凝器压强 再沸器压强
乙苯、苯乙烯精馏塔设备选型
设备计算部分：苯乙烯是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是有机化工重要产品之一，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摄氏度时其溶解度为0.066%，能溶于甲醇，乙醇，乙醚等溶剂中③苯乙烯用途苯乙烯（SM）是合成高分子工业的重要单体，它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。
由苯乙烯共聚的塑料可加工成为各种日常生活用品和工程塑料，用途极为广泛。
一、精馏塔参数计算：1.1塔径的计算以所设计塔为中型估计塔径V l g ∗ρgl0.3=8.256∗1.580.3=0.0563根据上述所算出的参数及所设板距（620mm）,经读图可知如下C20=0.163可得液泛速度u=C ρL−ρGρG=0.163∗788.09−1.6871.687=2.89取液泛分率等于0.8塔的有效截面积A u=7.6540.8∗2.89=3.31m2则塔的总截面积为4.315m2塔径D=4Aπ=4∗4.3153.14=2.564m将塔径整数化D=2.6m得塔截面积A=5.306m21.2精馏塔其他部件主要参数1.2.1凹形降液管宽度Wd 和截面积Af 在精馏段 由因塔径D=2.0m ，选用单溢流弓形降液管查手册参数图得验算液体在降液管中停留时间，即故降液管设计合理 1.2.2降液管底隙高度h 0取液体通过降液管底隙的流速u 0=0.1m/s 依式计算降液管底隙高度0h ， 即：000.00230.0250.910.1s w L h m l u ===⨯ 1.2.3降液管的尺寸和停留时间设计中依据堰长与塔径之比由图可查，为使液体中夹带的气泡得以分离，液体在降液管内应有足够的时间停留，由实践经验可知，液体在降液管停留时间不应小于3~5s ，因此确定降液管的尺寸和停留时间。
θ=13.68s A =0.112∗4.5=0.4131.2.4受液盘受液盘有凹形和平形两种型式.平形受液盘一般需在塔板上设置进口堰，以保证降液管液封，并使液体在板上分布均匀。
乙基苯-苯乙烯精馏塔设计
乙基苯-苯乙烯精馏塔是用于分离乙基苯和苯乙烯的设备，下面是一般的设计步骤：
1. 确定馏分需求：首先需要明确产品要求和馏分纯度，例如乙基苯和苯乙烯的纯度要求。
2. 确定操作压力：根据物料的性质和工艺要求，选择合适的操作压力。
通常情况下，较低的操作压力可以提高苯乙烯的收率，但也会增加设备成本和操作难度。
3. 确定塔的类型：根据馏分过程的要求，选择合适的塔类型。
常见的选择包括板式塔和填料塔。
填料塔通常适用于高液体负荷和较大的塔径，而板式塔适用于较低的液体负荷和较小的塔径。
4. 确定塔内部组件：根据塔的类型和操作要求，选择合适的塔板或填料。
对于填料塔，选择具有良好质量传递和液体分布性能的填料材料。
对于板式塔，选择合适的塔板类型和开孔面积，以满足分离要求。
5. 进行热量平衡计算：根据进料和产品的物料性质，计算出所需的加热蒸汽和冷凝水量，以实现适当的回流比和塔顶温度。
6. 进行塔的设计计算：根据物料的性质、操作压力和分离要求，进
行塔的设计计算。
这包括确定塔径、塔高、塔板数目或填料高度以及其他塔内部组件的具体参数。
7. 进行塔的模拟和优化：使用流程模拟软件进行塔的模拟和优化，以验证设计参数的合理性，并进一步优化操作条件和设备配置。
8. 进行塔的机械设计：根据设计参数和机械强度要求，进行塔的机械设计，包括塔壳厚度、支撑结构和附件的选择等。
9. 进行安全和环保考虑：在设计过程中，要考虑安全和环保因素，确保塔的运行安全可靠，并满足相关的环境保护要求。
请注意，乙基苯-苯乙烯精馏塔的设计涉及复杂的化工工艺和设备工程知识，建议在实际设计中寻求专业工程师的帮助和指导。
年产20万吨乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计毕业设计
毕业设计20万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。
本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况，苯乙烯反应的工艺条件，乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，苯乙烯的生产方法和生产工艺。
本设计以年处理量20万吨乙苯为生产目标，采用乙苯三段催化脱氢制苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。
根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算，并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型进行稳态模拟计算并绘制了带控制点的工艺流程图。
在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算，将整个流程分为了反应和精馏分离两个部分，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟优化，并确定了整套装置的主要工艺尺寸。
由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计，减少了实际设计中的大量费用，对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。
关键词：乙苯，苯乙烯，脱氢，Aspen Plus，模拟优化AbstractStyrene Monomer（SM）is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at home and abroad, styrene reaction conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes.This design is based on the annual handling capacity of 200,000 tons of ethylbenzene production targets, ethylbenzene three-stage dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, process model for steady-state simulation and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process is divided into reaction and distillation to separate the two parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation and optimization, and determine the size of the main process of the entire device .This design using computer simulation software Aspen Plus simulation designed to reduce the substantial costs of the actual design, to improve the existing process and optimal synthesis has important practical significance.Keywords：Ethylbenzene，Styrene，dehydrogenation，Aspen Plus，Simulation and optimization目录1 前言 (1)1.1 苯乙烯现状及发展概况 (2)1.2 乙苯脱氢制取苯乙烯反应工艺条件研究 (2)1.2.2 温度 (2)1.2.3 进料比 (3)1.2.4 压力 (3)1.3 乙苯脱氢制苯乙烯催化剂研究 (3)1.3.1 国内外苯乙烯催化剂研究现状 (4)1.3.2 国内催化剂研发的建议 (5)1.4 苯乙烯生产方法概述 (7)1.4.1 乙苯脱氢法 (7)1.4.2 乙苯共氧化法 (7)1.4.3 甲苯为原料合成苯乙烯 (8)1.4.4 乙烯和苯直接合成苯乙烯 (8)1.4.5 乙苯氧化脱氢 (8)1.5 乙苯脱氢制苯乙烯工艺方法概述 (9)1.5.1 Lummus／UOP乙苯脱氢工艺 (9)1.5.2 Fina／Badger乙苯脱氢工艺 (9)1.5.3 乙苯脱氢选择性氧化工艺（Smart工艺） (10)1.6 Aspen Plus软件及功能简介 (10)1.7 本设计方案主要内容及意义 (12)2 设计部分 (13)2.3 设计任务书 (13)2.3.1 乙苯催化脱氢主、副反应 (13)2.3.2 乙苯脱氢催化剂 (13)2.3.3 乙苯脱氢反应条件 (13)2.3.4 乙苯脱氢工艺流程 (14)2.4 物料衡算 (14)2.4.1 脱氢绝热反应器 (15)2.4.2 油水分离器 (17)2.4.3 乙苯—苯乙烯精馏塔 (20)2.4.4 甲苯—乙苯精馏塔 (21)2.4.5 苯—甲苯精馏塔 (21)2.4.6 苯乙烯精馏塔 (22)2.5 Aspen Plus模拟工艺流程设计 (22)2.3.1 状态方程及模块的选择 (22)2.3.2 动力学方程选择 (23)2.3.3 反应部分操作参数和关键控制 (24)2.3.4 精馏部分操作参数 (34)3 设计结果与讨论 (42)3.1 苯乙烯工艺流程图及流程概述 (42)3.2 Aspen Plus软件模拟流程及其简述 (43)3.2.1 反应部分概述 (43)3.2.2 分离部分模拟 (44)3.3 主要设备工艺参数汇总 (44)3.3.1 换热器组 (44)3.3.2 反应器 (45)3.3.3 精馏分离部分 (45)3.4 公用工程一览 (45)3.4.1 加热蒸汽 (45)3.4.2 生产用电 (45)3.4.3 冷却用水 (46)3.5 讨论 (46)符号说明 (48)致谢 (49)参考文献 (50)1前言苯乙烯是一种重要的石油化工基本原料，是除聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)以外的第四大乙烯衍生产品。
年产6万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段的工艺设计
年产6万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段的工艺设计摘要本设计是以年产6万吨苯乙烯为生产目标，采用乙苯脱氢制得苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。
本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算，热量衡算，然后根据物料平衡分别对循环苯塔、乙苯塔的进料量，塔顶、塔底出料量进行物料衡算。
根据热力学定律，对乙苯塔进行热量衡算，求得泡点、露点，理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比。
并根据设计要求，对乙苯塔的塔径，塔高、塔顶冷凝器、塔底再沸器，理论上进行了尺寸计算及选择。
并且分别对精馏段、提馏段进行了校核。
满足设计要求，达到所需要的工艺条件。
本着理论联系实际的精神。
本文对整个工艺流程及车间生产进行了经济技术分析，其中包括各部件的材质、用料量的选择的经济评价、设备投机及投资回收期的计算。
关键词：乙苯塔，物料衡算，热量衡算，精馏第一章文献综述苯乙烯(SM)是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯(PS)树脂、丙烯腈．丁二烯．苯乙烯(ABS)树脂、苯乙烯．丙烯腈共聚物树脂(sAN)、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶SL(SBR胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体(如sBs)等。
此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。
1．1 苯乙烯的生产方法目前，世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯脱氢法、环氧丙烷一苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等【1捌。
1．1．1 乙苯脱氢法乙苯脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的90％。
它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺【1埘。
a)乙苯催化脱氢工艺乙苯催化脱氢是工业上生产苯乙烯的传统工艺，由美国Dow化学公司首次开发成功。
目前典型的生产工艺主要有Fina／Badger-V艺、ABBLummusAJOP工艺以及BASF工艺等。
b)ABB Lummus／UOP-V艺用超加热器将蒸汽过热至800℃，与原料乙苯一起进入绝热反应器。
年产1.0万吨苯乙烯的乙苯脱氢工艺及乙苯苯乙烯减压精馏塔设计书
年产1.0万吨苯乙烯的乙苯脱氢工艺及乙苯苯乙烯减压精馏塔设计书题目：年产2.0万吨苯乙烯的乙苯脱氢工艺及乙苯苯乙烯减压精馏塔设计设计条件：⒈常压反应，水蒸气稀释，副反应忽略。
⒉粗产品组成（脱水后的油相）摩尔分率：乙苯：苯乙烯=0.54:0.46。
⒊塔压力6kpa,相对挥发度按1.54计。
⒋塔顶乙苯含量0.97，塔釜乙苯含量0.01。
设计要求：⒈计算转化率，按其为平衡转化率的90%计，求得平衡组成，选定水蒸气的用量，求出平衡常数及反应温度。
⒉列出物料进出反应器的平衡表。
⒊根据进料组成，黏度估算全塔效率。
⒋根据条件及分离要求计算最小回流比，确定实际回流比，计算理论及实际塔板数，并确定加料板的位置。
⒌根据塔顶第一块的汽液条件设计塔径，塔板结构，并进行水力学性能校核。
⒍做负荷性能图。
⒎塔高的确定及接管尺寸。
⒏塔设计列表。
⒐画出塔的结构图。
㈠相关物性参数收集㈡反应计算机物料进出反应器的平衡表⒈ 设计条件，粗产物中乙苯∶苯乙烯＝0.58∶0.42 ,以苯乙烯计算转化率为x=0.42平衡转化率x e =90.042.0=0.4667⒉ 1mol 苯乙烯反应系统，平衡转化率为51.1%，平衡时系统组成为： 主反应 C 6H 5C 2H 5 = C 6H 5CHCH 2 + H 2 平衡时：1—0.46670.511 0.51125℃下，反应的θm r G ∆=),(2g H G m f θ∆+),(256g CHCH H C G m f θ∆—),(5256g H C H C G m f θ∆=246.18+0—162.09=84.09kJ/mol ； θmr H ∆=)(,2g H H m f θ∆+),(3256g H C H C H m f θ∆—),(3256g H C H C H m f θ∆=103.76+12.34=116.1kJ/mol ； θmr G ∆=﹣RT ㏑K θ T 1=298K,解得K θ（1）=1.41㏑)1()2(θθK K =R H mr θ∆（11T —21T ）假设系统中的水蒸气的物质的量为1mol,K θ（2）=x x -12(811++x )=511.01511.02-×(1511.011++)=0.21；解得T 2=811.23K选择反应温度为811.23K ，水争取与乙苯的物质的量之比1：10。
乙苯与苯乙烯精馏过程的Aspen Plus模拟
本科毕业设计（论文）本科毕业设计乙苯与苯乙烯精馏过程的Aspen Plus模拟目录1前言 (1)1.1精馏原理及发展 (2)1.1.1精馏塔设备的介绍 (2)1.1.2塔板的类型及性能评价 (2)1.1.3精馏过程进行计算机模拟 (3)1.1.4精馏传质动力学研究更加深入 (3)1.1.5精馏节能技术研究势在必行 (3)1.2 精馏特点 (4)1.3 精馏问题描述 (4)1.4 化工过程模拟 (5)1.4.1化工过程模拟系统的发展 (5)1.5流程模拟技术 (5)1.6精馏模拟软件——Aspen Plus简介 (5)1.7模拟计算 (6)1.7.1 物性计算 (6)1.7.2 操作模型与计算方法 (6)1.8 本文研究的主要内容 (6)2 流程简介 (7)2.1分离物质的起始条件 (7)2.2模拟流程图 (7)3 Aspen Plus模拟计算 (8)3.1模拟流程 (8)3.1.1建立流程 (8)3.1.2进料组分 (8)3.1.3设置物性方法 (9)3.1.4流量参数设置 (10)3.1.5精馏塔的参数设置 (10)3.1.6输出模拟结果 (11)4 灵敏度分析 (15)4.1灵敏度分析 (15)4.2模型分析工具设置 (15)4.2.1创建分析单元S-1 (15)4.2.2创建分析变量与设置被控变量 (16)4.2.3设置操作变量 (17)4.3计算结果及其分析 (18)4.3.2数据分析 (19)5 CupTower对塔的设计计算及校核 (20)5.1 精馏段的塔板设计 (20)5.1.1 基本参数的设置 (20)5.1.2 塔板计算结果 (21)5.1.3 校核 (22)5.2 提馏段塔板工艺设计 (24)5.2.1 基本参数的设置 (24)5.2.2 塔板计算结果 (25)5.2.3 校核 (26)结论 (29)参考文献 (30)附录一：TPFQ结果数据 (31)附录二：气相组成分布 (33)附录三：精馏段塔板工艺设计数据 (35)附录四：提馏段工艺设计结果数据 (37)致谢 (39)乙苯与苯乙烯精馏过程的Aspen Plus模拟摘要本文主要论述利用Aspen Plus模拟乙苯、苯乙烯两组分在精馏塔的分离情况，在DSTWU模拟操作计算得出结果的基础上，然后再重新选取数据，用RadFrac模块进行精确计算，再根据浓度分布剖形的结果选取最佳进料位置，重新进行校核计算,为了达到预期的分离效果，通过改变操作条件：如进料位置等，对结果进行比较，通过比较分析，对操作条件进行分析，进而完成本次对精馏塔分离的模拟任务，之后利用CUPTOWER软件对塔板进行设计，得出塔板结构参数和工艺参数。
苯乙烯装置精馏工段的工艺设计概述(doc 51页)
设计任务书一设计题目:年产3万吨苯乙烯装置精馏工段的工艺设计二设计的原始数据：1.生产能力：年产3万吨2.生产时间：330天/年3.单程转化率：55%4.原料及产品规格:原料规格(乙苯)组成苯甲苯乙苯苯乙烯二乙苯Wt%产品规格(苯乙烯)组成乙苯苯乙烯二乙苯Wt%5.反应方程式:主反应: 乙苯→苯乙烯＋氢气副反应: 乙苯→苯＋乙烯乙苯→甲苯＋甲烷6.原料配比:水蒸气:乙苯 :1一次配气 1:二次配气 1:三次配气 1:7.说明:为了简化计算,假设混合原料中二乙苯不参加化学反应,并且无结焦,过程的物系按理想气体或理想溶液处理,冷凝回收系统3%损失,精苯乙烯塔的收率是%.粗苯乙烯塔的收率是%.三 设计要求:1. 编制设计说明书(1).流程的确定及说明(2).设备的物料衡算(3).设备的热量衡算(4).塔的工艺计算及主体设备计算_C H 3 + H 2 C 2 H 5 - - 5 4 . 5 K J / m ol+ CH 4 + C 2 H 4 1 05 K J / m o l- C 2 H 5(5).绘制塔板负荷性能图(6).设计参考文献2.绘制系统工艺流程图四指导教师：五设计时间：2008年4月目录前言--------------------------------------------------------------5 一.物料衡算-------------------------------------------------------11乙苯蒸发器物料衡算------------------------------------------------11乙苯过热器物料衡算------------------------------------------------11反应器物料衡算-----------------------------------------------------11循环水冷却器物料衡算----------------------------------------------12油水分离器物料衡算------------------------------------------------13粗苯乙烯塔物料衡算------------------------------------------------14精苯乙烯塔物料衡算------------------------------------------------15循环乙苯塔物料衡算----------------------------------------------- 15苯,甲苯塔分离塔物料衡算------------------------------------------16二.热量衡算-------------------------------------------------------17脱氢反应器的热量衡算----------------------------------------------17乙苯过热器的热量衡算及选型---------------------------------------19废热锅炉的热量衡算及选型-----------------------------------------21乙苯蒸发器的热量衡算及选型---------------------------------------22水冷却器的热量衡算及选型-----------------------------------------25冷凝器的热量衡算及选型-------------------------------------------26粗笨乙烯塔热量衡算及选型-----------------------------------------28循环乙苯塔热量衡算及选型-----------------------------------------30精苯乙烯塔热量衡算及选型-----------------------------------------32三.粗苯乙烯塔的设计计算-------------------------------------------33塔的工艺计算部分--------------------------------------------------34塔的设备计算部分--------------------------------------------------37四.参考文献-------------------------------------------------------51前言。
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毕业设计题目年产10万吨苯乙烯工艺设计姓名所在系部化学工程专业班级有机化工指导老师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：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/m35、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：（2）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。
2、苯乙烯的性质和用途苯乙烯（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。
苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/l。
浓度过高、接触时间过长则对人体有一定的危害。
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）。
苯乙烯（SM）具有乙烯基烯烃的性质，反应性能极强，苯乙烯暴露于空气中，易被氧化而成为醛及酮类。
苯乙烯从结构上看是不对称取代物，乙烯基因带有极性而易于聚合。
在高于100℃时即进行聚合，甚至在室温下也可产生缓慢的聚合。
因此，苯乙烯单体在贮存和运输中都必须加入阻聚剂，并注意用惰性气体密封，不使其与空气接触。
苯乙烯（SM）是合成高分子工业的重要单体，它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。
由苯乙烯共聚的塑料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，其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2150～2250万吨。
3、各种苯乙烯生产工艺及比较目前苯乙烯主要由乙苯转化而成，可通过如下四条工艺路线进行。
(1)苯乙酮法较早采用苯乙酮法生产苯乙烯，其步骤主要分为氧化、还原和脱水三步，方程式如下：C6H5C2H5 + O2 C6H5COCH3 + H2OC6H5COCH3 + H2 C6H5CHOHCH3C6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 + H2O该法苯乙烯产率为75～80%，略低于乙苯脱氢法的产率，但中间副产物苯乙酮产值较高，苯乙烯的精制分离较容易。
故此法在国外仍有采用。
(2)乙苯和丙烯共氧化法本法首先在碱性催化剂作用下，使乙苯液相氧化成过氧化氢乙苯，然后与丙烯进行环氧化反应生成环氧丙烷，乙苯过氧化物则变为－苯乙醇，再经脱水得到苯乙烯，即：C6H5C2H5 + O2 C6H5CHOOHCH3C6H5CHOOHCH3 + CH3CHCH2 C6H5CHOHCH3+ C3H6OC6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 + H2O本过程以乙苯计的苯乙烯产率约为65%，低于乙苯脱氢法的产率。
但它还能生产重要的有机化工原料环氧丙烷，综合平衡仍有工业化的价值，故目前国外也有采用此法生产的。
(3)乙苯氧化脱氢法乙苯氧化脱氢法是目前尚处于研究阶段生产苯乙烯的方法。
在催化剂和过热蒸汽的存在下进行氧化脱氢反应的，即：2C6H5C2H5 + O2 2C6H5CHCH2 + 2H2O此方法可以从乙苯直接生成苯乙烯，还可以利用氧化反应放出的热量产生蒸汽，反应温度也较催化脱氢为低。
研究的催化剂种类较多，如氧化镉，氧化锗，钨、铬、铌、钾、锂等混合氧化物，钼酸铵、硫化钼及载在氧化镁上的钴、钼等。
但这些催化剂在多处于研究阶段，尚不具备工业化条件，有待进一步研究开发。
(4)乙苯催化脱氢法这是目前生产苯乙烯的主要方法，目前世界上大约90%的苯乙烯采用该方法生产。
它以乙苯为原料，在催化剂的作用下脱氢生成苯乙烯和氢气。
反应方程式如下：C6H5C2H5 C6H5CHCH2 + H2同时还有副反应发生，如裂解反应和加氢裂解反应：C6H5C2H5 + H2 C6H5CH3+ CH4C6H5C2H5 + H2 C6H6 + CH3CH3C6H5C2H5 C6H6 + CH2CH2高温裂解生碳：C6H5C2H5 8C + 5H2在水蒸汽存在下，发生水蒸汽的转化反应：C6H5C2H5 + 2H2O C6H5CH3 + CO2 + 3H2此外还有高分子化合物的聚合反应，如聚苯乙烯、对称二苯乙烯的衍生物等。
4、本工艺设计说明(1)生产任务：年产100000吨精苯乙烯，纯度≥99.7%。
(2)生产方法：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。
鲁姆斯(Lummus)公司经典苯乙烯单体生产工艺技术：深度减压，绝热乙苯脱氢工艺；鲁姆斯（孟山都/UOP）经典苯乙烯单体生产工艺简介：该工艺是全世界生产苯乙烯（SM）单体中最成熟和有效的技术，自1970年实现工业化以来，目前大约有55套装置在运转。
A、工艺流程从乙苯(EB)生产苯乙烯的经典流程如附图1所示。
乙苯(EB)脱氢是在蒸汽存在下，利用蒸汽来使并维持催化剂处于适当的氧化状态。
蒸汽既加热反应进料、减少吸热反应的温度降，同时蒸汽也降低产品的分压使反应平衡向着苯乙烯(SM)方向进行，且又可以连续去除积炭以维持催化剂的一定活性。
高温、高压蒸汽稀释和低反应系统压力能提供良好的反应平衡曲线，对乙苯(EB)转化为苯乙烯(SM)有利，在有两个绝热反应器的工业生产装置中，乙苯(EB)的总转化率可达到70%～85%。
新鲜乙苯和循环乙苯先与一部分蒸汽混合，然后在一个用火加热的蒸汽过热器内进行过热，再与过热蒸汽相混合，在一个两段、绝热的径向催化反应系统内进行脱氢。
热反应产物在一个热交换器内冷却以回收热量并冷凝。
不凝气（主要是氢气）压缩后，经回收烃类后再用作蒸汽过热器的燃料，而冷凝液体分为冷凝水和脱水有机混合物（DM）。
在脱水有机混合物(DM)（苯乙烯、未反应乙苯、苯、甲苯和少量高沸物）中加入一种不含硫的阻聚剂(NSI)以减少聚合而损失苯乙烯（SM）单体，然后在乙苯/苯乙烯单体（EB/SM）分馏塔进行分离，塔顶轻组分(EB及轻组分(苯/甲苯)从塔顶取得)去乙苯分离塔，从而从乙苯分离出苯和甲苯，回收的乙苯返回脱氢反应器原料中。