乙苯制苯乙烯

1、如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!南京工業(yè)大學化學化工學院化工過程與工藝設計設計題目 乙苯脫氫制苯乙烯裝置工藝設計 學生姓名 吳美妍 班級、學號 化工100704 指導教師姓名 林陵 設計時間 2013年 6 月27日-2013 年7月12日 課程設計成績：設計說明書、計算書及設計圖紙質(zhì)量，70%獨立工作能力、綜合能力及設計過程表現(xiàn)，20%設計答辯及回答問題情況，10%設計最終成績（百分制轉(zhuǎn)換為五級分制）1 / 391如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!指導教師簽字 目錄第一部分 設計說明書前言錯誤!未定義書簽。第一章 概述錯誤!未定義書簽。1.1工藝路線與產(chǎn)品錯誤!未定義書簽。

2、1.1.1 錯誤!未定義書簽。1.1.2 錯誤!未定義書簽。1.1.3 錯誤!未定義書簽。第二章 原料與產(chǎn)品的性質(zhì)錯誤!未定義書簽。2.1原料性質(zhì)錯誤!未定義書簽。2.2產(chǎn)品性質(zhì)錯誤!未定義書簽。第四章 安全和工業(yè)衛(wèi)生錯誤!未定義書簽。 第五章 三廢排放及治理方案錯誤!未定義書簽。 第七章 主要設備一覽表錯誤!未定義書簽。7.1表一 非定型設備一覽表（一）錯誤!未定義書簽。7.2 表二 非定型設備一覽表（二）錯誤!未定義書簽。第八章 原料、動力消耗及排出一覽表錯誤!未定義書簽。 第二部分 設計計算書第一章 物料衡算錯誤!未定義書簽。 第二章 主要設備物料衡算、熱量衡算和設備計算錯誤!未定義書簽

3、。2.1進料泵錯誤!未定義書簽。2.2液體汽化器H1錯誤!未定義書簽。2 / 392如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!2.3反應器R1錯誤!未定義書簽。2.4氣氣換熱器H2錯誤!未定義書簽。第三章 設備計算程序及說明錯誤!未定義書簽。3.1反應器計算程序錯誤!未定義書簽。3.2 回流比與塔板數(shù)作圖錯誤!未定義書簽。第三部分 附錄附錄1 符號說明錯誤!未定義書簽。附錄2 參考文獻錯誤!未定義書簽。附錄3 ASPEN PLUS模擬計算結(jié)果錯誤!未定義書簽。附錄4 PFD圖附錄5 PID圖附錄5 平面布置圖附錄6 立面布置圖（可選）3 / 393如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第一

4、部分 設計說明書前言苯乙烯是一種重要的石油化工基本原料，是除聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、環(huán)氧乙烷(EO)以外的第四大乙烯衍生產(chǎn)品。其主要用于生產(chǎn)和制備聚苯乙烯(PS)、丁苯橡膠 (SBR)、丙二烯丁二烯苯乙烯(ABS)樹脂、苯乙烯順丁烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯丙烯腈(SAN)樹脂和不飽和聚酯等，并廣泛用在電子、汽車、建筑、包裝、日用輕工等領域中。在世界上，苯乙烯的主要生產(chǎn)方法為乙苯脫氫法、乙苯共氧化法、甲苯為原料合成苯乙烯法、乙烯和苯直接合成苯乙烯法和乙苯氧化脫氫法等。其中，工業(yè)化的生產(chǎn)方法為乙苯催化脫氫法和乙苯共氧化法，兩種方法所生產(chǎn)的苯乙烯分別占苯乙烯總產(chǎn)量的85%和15

5、%。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)苯乙烯的主要方法是乙苯脫氫法，它又包括Lummus/UOP乙苯脫氫工藝、Fina/Badger乙苯脫氫工藝和乙苯脫氫選擇性氧化工藝（Smart工藝）3種工藝?；ち鞒棠M(過程模擬)技術是以工藝過程的機理模型為基礎，采用數(shù)學方法來描述化工過程，通過應用計算機輔助計算手段，進行過程物料衡算、熱量衡算、設備尺寸估算和能量分析并做出環(huán)境和經(jīng)濟評價的一門新興技術。它是化學工程、化工熱力學、系統(tǒng)工程、計算方法以及計算機應用技術等學科相互結(jié)合的產(chǎn)物，在近幾十年中發(fā)展迅速，并廣泛應用于化工過程的設計、測試、優(yōu)化和過程的整合領域。Aspen Plus是一個生產(chǎn)裝置設計、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型

6、通用流程模擬系統(tǒng)。Aspen Plus是大型通用流程模擬系統(tǒng)，源于美國能源部七十年代后期在麻省理工學院（MIT）組織的會戰(zhàn)，開發(fā)新型第三代流程模擬軟件。該項目被命名為“過程工程的先進系統(tǒng)”（Advanced System for Process Engineering，簡稱ASPEN），并于1981年底完成。1982年為了將其商品化，成立了Aspen Tech公司，并稱之為Aspen Plus。該軟件經(jīng)過20多年來不斷地改進、擴充和提高，已先后推出了十多個版本，成為舉世公認的標準大型流程模擬軟件，應用案例數(shù)以百萬計。4 / 394如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第一章 概述1.1生產(chǎn)

7、方法苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法有：烯和苯烷基化生成乙苯，乙苯經(jīng)催化脫氫制苯乙烯；乙苯氧化生成生成乙苯過氧化氫，然后與丙烯反應生成甲基苯甲醇和環(huán)氧丙烷，甲基苯甲醇脫水生成苯乙烯；目前，乙苯催化脫氫法制苯乙烯約占世界苯乙烯總產(chǎn)量的90%；乙苯過氧化氫法是70年代后越來越多采用的新工藝，其優(yōu)點是聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷。本設計計算采用乙苯脫氫法生產(chǎn)工藝。1.2工藝流程生產(chǎn)流程示意如下：圖1-2 乙苯脫氫制苯乙烯流程圖5 / 395如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!1.3乙苯脫氫生產(chǎn)方法乙苯催化脫氫采用氧化鐵（Fe2O3）作為催化劑，這種催化劑一般含有Cr2O3,并以KOH或K2O3為助催化劑，脫氫反應溫度60

8、0左右。巴斯夫法（等溫過程）催化劑裝在列管式反應器中，由外部可燃氣體為反應器供熱；絕熱反應過程則直接加入過熱水蒸汽于反應器中，為脫氫反應提供所需的熱量。為了減少副反應，用摻入水蒸汽的方法來降低乙苯分壓，以增加乙苯轉(zhuǎn)化率。副產(chǎn)物是甲苯、苯和少量的焦油狀物等，為了防止苯乙烯聚合，在反應產(chǎn)物中加入少量阻聚劑。反應產(chǎn)物經(jīng)精餾分離出輕組分得到苯乙烯產(chǎn)品，未轉(zhuǎn)化的乙苯循環(huán)回反應繼續(xù)反應。6 / 396如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第二章 原料與產(chǎn)品性質(zhì)2.1原料化學名稱：乙苯序號常數(shù)名稱計量單位常數(shù)值備注1分子量106.1672液體比重0.8823沸點136.2101325Pa4熔點-94.4

9、101325Pa5液體熱容量kJ/（kg K）1.754298.15K6蒸汽熱容量Kcal/（kg K）0.285277蒸發(fā)熱kJ /mol35.59正常沸點下8液體粘度104kgSee/M20.679209生成熱Kcal/mol2.982010燃燒熱Kcal/mol1101.1氣體11閃點1512自然點553.013爆炸范圍%(體積)2.37.47 / 397如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!主要性質(zhì)：乙苯是無色液體，具有芳香氣味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，幾乎不溶于水，易燃易爆，對皮膚、眼睛、粘膜有刺激性，在空氣中最大允許濃度為100PPM。乙苯側(cè)鏈易被氧化，氧化產(chǎn)物隨氧化劑

10、的強弱劑（如高錳酸鉀）或催化劑作用下，用空氣或氧氣氧化，生成苯甲酸；若用緩和氧化劑或溫和的反應條件氧化，則生成苯乙酮。2.2產(chǎn)品化學名稱：苯乙烯 英文名稱：styrol規(guī) 格：含量99.8% 分子量 ：104.15沸 點：145.2 熔點：30.6折 光 率：1.5439（25） 結(jié)構(gòu)式 ：CH=CH2主要性質(zhì)：苯乙烯（SM）是含有飽和側(cè)鏈的一種簡單芳烴，是基本有機化工的重要產(chǎn)品之一。苯乙烯為無色透明液體，常溫下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯難溶于水，25時其溶解度為0.066%。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶劑中。 苯乙烯在空氣中允許濃度為0.1ml/l。濃度過高、接觸時間過長則對人體有一定的危

11、害。苯乙烯在高溫下容易裂解和燃燒。苯乙烯蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物，其爆炸范圍為1.16.01%（體積分數(shù)）。 苯乙烯（SM）具有乙烯基烯烴的性質(zhì)，反應性能極強，苯乙烯暴露于空氣中，易被氧化而成為醛及酮類。苯乙烯從結(jié)構(gòu)上看是不對稱取代物，乙烯基因帶有極性而易于聚合。在高于100時即進行聚合，甚至在室溫下也可產(chǎn)生緩慢的聚合。因此，苯乙烯單體在貯存和運輸中都必須加入阻聚劑，并注意用惰性氣體密封，不使其與空氣接觸。8 / 398如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第三章 主要設備選型生產(chǎn)苯乙烯需要的設備及其規(guī)格如表1所示：表1 主要生產(chǎn)設備一覽表序號項目規(guī)格數(shù)量1過熱蒸汽爐選用HS201

12、或HS21912脫氫反應器選用標準23氧化脫氫反應器選用標準14冷凝器G273I-16-515氣體壓縮機選用標準16油水分離機選擇標準17粗餾塔填料塔Z=8.8m，D=1.8m18乙苯塔19苯乙烯精餾塔110甲苯與苯塔111動力泵IS50-32-160A8注：另需配套管道閥門若干；100150噸風冷水塔2個，作為冷卻水循環(huán)使用裝置。9 / 399如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第四章 安全措施與勞動保護4.1安全標準根據(jù)生產(chǎn)所用原料，中間產(chǎn)品和成品性質(zhì)，對生產(chǎn)的各部分防爆、防火標準規(guī)定為甲級防火，Q-2級防爆。本生產(chǎn)的衛(wèi)生標準為一級，電氣負荷類別為二級，廠房避雷等級為二級。主要物料參

13、數(shù)見表8-3表4-1 主要介質(zhì)性質(zhì)Table 4-1 of the major media properties乙烯氫氣苯甲苯乙苯苯乙烯沸點-103.9-252.780.1110.8136.3145.3閃點無7-10.1141534.4自燃點425無562.22535432490爆炸范圍（V）3.7-36.05-208-121.27-6.751.0-6.71.1-6.1最大允許濃度ppm2.731001.50.71.08.64.2安全管理規(guī)定和勞動保護（1）安全規(guī)定中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標準GBZ2.1-2007工作場所有害因素職業(yè)接觸限制化學有害因素。苯乙烯的時間加權(quán)平均容許濃度PC-T

14、WA50 mg/m3,短時間接觸容許濃度PC-SETL100 mg/m3。中華人民共和國國家標準 惡臭污染物排放標準GB14554-93惡臭污染物廠界標準值是對無組織排放源的限制，1994年6月1日起立項的新、擴、改建設項目及其建成后投產(chǎn)的企業(yè)執(zhí)行二級、三級標準中相應的標準值?；どa(chǎn)中必須防燃燒防爆炸。（2）勞動保護10 / 3910如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!該項目生產(chǎn)屬于甲級防火，注意跑、冒、漏、滴等現(xiàn)象發(fā)生，在生產(chǎn)區(qū)內(nèi)動火要先做好安全防護工作，酸、堿乃至強腐蝕物，操作時要有防護面具。苯是有毒物質(zhì)，要注意作好貯存及其污染治理工作。化工生產(chǎn)中，須嚴格按照石油化工企業(yè)設計防火規(guī)

15、范GB50160-92(1999年版)和建筑設計防火規(guī)范GBJ16-87(2001年版)及石油化工靜電接地設計規(guī)范SH3097-2000之規(guī)定進行設計。按照勞動法必須給員工購買保險，以保障員工的利益。同時規(guī)定進廠的員工必須佩帶勞保用品，如工作服,安全頭盔等。11 / 3911如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第五章 三廢排放與治理方案5.1.1化工“三廢”的處理化工設計中必須依照化工建設項目環(huán)境保護規(guī)定HG/T20667-2005和石油化工污水處理設計規(guī)定SH3095-200、石油化工噪聲控制設計規(guī)定SH/T3146-2004，使排放物達到國家污水綜合排放標準GB8978-1996和大

16、氣污染物綜合排放標準GB16297-1997的規(guī)定要求。5.1.2廢氣化學工業(yè)中大氣污染物的特點是：有的是有毒物質(zhì)，有的是對人類有威脅的致癌物質(zhì)，有的是有強腐蝕性的，有的是易燃易爆氣態(tài)物。本工藝生產(chǎn)過程中主要是氫氣，可以作補充填料使用。5.1.3廢渣化學工業(yè)固體工業(yè)廢棄物屬工業(yè)固體廢棄物的一種，主要指硫酸燒渣、鉻渣、制堿廢渣和磷肥工業(yè)廢渣。本工藝主要是焦油，殘渣，殘渣可以掩埋處理，焦油作為涂料原料出廠。5.1.4廢液化工廢水是指化學工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，其中含有隨水流失的化工原料，中間產(chǎn)物，產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。本工藝生產(chǎn)過程中的工業(yè)廢水主要來源式縮合反應中生成的水，經(jīng)多次中和洗滌后

17、的水，脫酮、脫苯時氣體蒸汽的冷卻水，廢水中含有鈉鹽，苯等。治理辦法首先從工藝上減少廢水的排放量，用沉降法分離廢水中的懸浮物質(zhì)，苯為有毒物質(zhì)可以考慮用活性分離或膜分離等處理方法將其分離，也可用連續(xù)萃取的方法將其做回收處理，經(jīng)處理的廢水達標后方可排放或做循環(huán)利用。油水分離污水符合國家標準后排入下水道。13 / 3913如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!5.1.5副產(chǎn)品處理一覽表表5.1 副產(chǎn)品處理一覽表Table 5.1 byproduct List名稱 處理方法苯、甲苯 作為有機溶劑出廠焦油 作為涂料原料出廠5.1.6 廢物處理一覽表表5.2 廢物處理一覽表Table 5.2 Waste

18、 Disposal List名稱 狀態(tài) 毒性 處理方法觸媒殘渣 固體 有 挖坑掩埋脫氫尾氣 氣體 微 作補充燃料油水分離器污水 液體 微 符合國家標準排入下水道13 / 3913如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第六章 原料、中間產(chǎn)品和產(chǎn)品分析方法及頻率 粗苯乙烯用折光法，采用4 位數(shù)字折光儀；中間產(chǎn)物及精苯乙烯應用色譜法。中間控制建議采用下列分析頻率：表45 名稱控制項目控制指標采樣地點分析方法和頻率乙苯塔爐焦油S：40-50%T-101色譜每班一次爐焦油中含阻量微量T-101NaOH每班一次塔頂餾出液S=1.5540T-103折光每小時一次釜液殘渣=99.5%T-302折光每小時一

19、次苯乙烯聚合物無T-302甲醇每小時一次苯乙烯阻聚劑無T-302NaOH每小時一次苯、甲苯塔苯甲苯貯槽S0.5%F-302色譜每班一次塔頂餾出液無EG-202色譜每小時一次釜液T3%G-203色譜每小時一次第七章 生產(chǎn)班制定員本工藝采用連續(xù)操作，每天三班，勞動定員配置參照國家有關企業(yè)勞動定員，定額標準進行編制。對于混合整套工藝，公司定員32名，生產(chǎn)裝置工人為三班倒，維修及行政崗位為長白班，具體定員如下：行政崗位3人，過熱3人，脫氫3人，冷凝3人氣體壓縮3人，油水分離3人，多塔分離5人，三廢處理3人，分析實驗2人，銷售人員2人，車間維修2人，倉庫管理1人。14 / 3914如果您需要使用本文檔，

20、請點擊下載按鈕下載!第二部分 設計計算書第一章 物料衡算1.1計算依據(jù)乙苯脫氫制苯乙烯裝置包括脫氫和精餾兩個單元，是具有循環(huán)物流的復雜化工過程，其流程框圖見圖1-2。乙苯脫氫反應在裝有鐵系催化劑的列管反應器中進行，反應方程式為：主反應：C6H5C2H5 C6H5CHCH2+H2副反應：C6H5C2H5C6H6+CH2CH2 C6H5C2H5+H2C6H5CH3+CH4物衡數(shù)據(jù)見表一： 表一 各物流的已知及未知條件組分物流B（苯）Wi%EB（乙苯）Wi%T（甲苯）Wi%S（苯乙烯）Wi%二聚物Wi%阻聚劑Wi%1/99.80.2/2?/3?/40.254.583.0041.990.20.035?

21、2.52/6?(B，T)2.5?（B，T）0/72(B，T)?2（B，T）2.60/800.15?99.25?90?0.033899.690.250.003120?表中“?”為待求量；“/”為不考慮的量。15 / 3915如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!設計條件及任務：生產(chǎn)能力t/a年工作時間h消耗定額kgEB/kgS物料損失wt/wt1200080001.171.101.2 物料衡算F9=18000*1000/8000=1500kg/hF1=2222.22*1.17*1.10=1930.5kg/h設F7=x，則F3=F2=F1+F7=2832+xF13=0.03%F3，則F4=10

22、0.03%F3由苯乙烯守恒：F5Xs，5=F7Xs，7 ，F(xiàn)5=2.6/2.52F7=1.032xF8=F4-F5=100.03%(2832+x)-1.032x=2832.850-0.0317xF4Xs，4=F5Xs，5+F8Xs，8 解得x=2598.79則F2=F3=4529.29F4=4530.64kg/h，F(xiàn)5=2681.95kg/h，F(xiàn)6=F5-F7=83.16kg/hF8=F4-F5=1848.7kg/hF12=F8-F9=348.7kg/h根據(jù)物料平衡守則，F(xiàn)iXj，i=FkXj，k計算得各段各組分的質(zhì)量百分含量及各段總流量（kg/h）：查的各組分分子量：B 78.113 T 9

23、2.14 EB 106.167 S 104.151 二聚物 208 阻聚物 18416 / 3916如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!各段組分的摩爾百分含量及總流量kmol/h：第二章 乙苯塔的熱量衡算及塔板數(shù)計算通過簡捷法，利用DSTWU模塊，由已知的物料關系進行模擬，根據(jù)計算機模擬的結(jié)果，確定工藝參數(shù)。乙苯塔模擬流程如圖所示：17 / 3917如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖2-1 乙苯塔模擬流程圖設定全局特性輸入化學組分信息化學組分為苯、乙苯、甲苯和苯乙烯。選用物性計算方法和模型為“PENG-ROB”18 / 3918如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!輸入進料

24、流股信息苯12.68kg/h，乙苯3509.84 kg/h，甲苯192.92 kg/h，苯乙烯2700.23 kg/h。進料溫度30，泡點進料 。確定DSTWU模型參數(shù)：回流比為最小回流比的1.2，塔頂冷凝器的壓力0.10MPa，塔底再沸器壓力0.12MPa，塔頂輕關鍵組分為乙苯（0.9445，w%），塔底重關鍵組分為苯乙烯（0.0252，w%）。19 / 3919如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!模擬結(jié)果（乙苯塔概況）有模擬結(jié)果可知：塔頂溫度為132.7，塔底溫度為151.4。最小回流比為6.1，最小理論板數(shù)為29.6塊。塔頂冷凝器的熱負荷為2808.3kW，塔釜再沸器的熱負荷為32

25、02.2 kW。20 / 3920如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!第三章 乙苯塔的設計3.1填料的選擇填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。目前，填料的開發(fā)與應用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面進行。本設計選用規(guī)整填料，金屬板波紋250X型填料。規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料，規(guī)定了氣液流路，改善了溝流和壁流現(xiàn)象，壓降可以很小，同時還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對稱性，當于散裝填料有相同的比表面積時，填料孔隙率更大，具有更

26、大的通量，單位分離能力大。250X型波紋填料是最早研制并應用于工業(yè)生產(chǎn)的板波填料，它具有以下特點：1.比表面積與通用散裝填料相比，可提高近一倍，填料壓降較低，通量和傳質(zhì)效率均有較大幅度提高。2.與各種通用板式塔相比，不僅傳質(zhì)面積大幅度提高，而且全塔壓降及效率有很大改善。3.工業(yè)生產(chǎn)中氣液質(zhì)均可能帶入“第三項”物質(zhì)，導致散裝填料及某些板式塔無法完成操作。鑒于250X型填料整齊的幾何結(jié)構(gòu)，顯示出良好的抗堵性能，因而能在某些散裝填料塔不適宜的場合使用，擴大了填料塔的應用范圍。21 / 3921如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!鑒于以上250X型的特點，本設計本設計塔中壓力很低，采用Mella

27、pok-250X型填料。3.2乙苯塔塔徑和填料層高度的計算利用DSTWU模型所得到的結(jié)果，通過RadFrac模型進行填料塔的模擬，從而得到乙苯塔的塔徑和填料層高度等數(shù)據(jù)。首先進行塔徑的計算。在“Blocks-B1丨Pack Sizing”文件夾中，建立一個填料計算文件“1”，在此文件的“Specifications”頁面填寫填料位置、選用的填料型號等信息。填料位置為2-54塊，填料為250X型金屬板片波紋型填料，HETP=0.3m。如圖3-1，計算結(jié)果見圖3-2。圖3-1 填料塔信息設置22 / 3922如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖3-2 填料塔計算結(jié)果可見模擬的填料塔塔徑是1

28、.75m，壓降為0.73kPa。其次進行塔徑核算。在“Blocks-B1丨Pack Rating”文件夾中，建立一個填料計算文件“1”，在此文件的“Specifications”頁面填寫填料位置、選用的填料型號等信息。填料位置為2-54塊，填料為250X型金屬板片波紋型填料，HETP=0.3m，塔徑為1.8m，填料高度15m（填料高度=HETP*級數(shù)=0.3*50=15m）如圖3-3，計算結(jié)果見圖3-4。圖3-3 填料核算參數(shù)設置23 / 3923如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖3-4 填料核算計算結(jié)果有模擬結(jié)果可知，塔徑1.8m、填料高度15m時塔壓降為0.65kPa。3.3塔頂

29、冷凝器和塔釜再沸器3.3.1塔頂冷凝器冷凝器適用于精餾塔頂物流的冷凝或者反應器的冷凝循環(huán)回流的設備，包括冷凝器和分凝器。分凝器用于多組分的冷凝，當最終冷凝溫度高于混合組分的泡點，仍有一部分組分未冷凝，已達到再一次分離的目的。另一種為含有惰性氣體的多組分的冷凝，排出的氣體含有惰性氣體和未冷凝組分。全凝器的最終冷凝溫度等于或低于混合組分的泡點，所有組分全部冷凝。一般的，冷凝器水平布置，氣相通過冷凝器的殼程，冷卻介質(zhì)（最常見是循環(huán)冷卻水）通過冷凝器的殼程。本設計中的乙苯塔所采用的為全凝器。模擬流程圖如3-5。進入冷凝器的汽相物流來自于精餾塔塔頂上升蒸汽，相當于模擬精餾塔第二塊塔板上升汽相。為把此股物

30、流引入冷凝器，可以從精餾塔中部引出一股虛擬物流并移動到冷凝器頂部，后對虛擬物流定義后最為塔頂汽相物流。25 / 3925如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖3-5 冷凝器模擬流程圖選擇“HeatX”模塊置于精餾塔頂，把虛擬物流與“HeatX”的熱端入口相連接，然后接冷卻水，如圖3-5。精餾塔C1的參數(shù)設置與第二章乙苯塔模擬參數(shù)相同。選擇物性方法：進入換熱器的冷凝水選擇STEAM-TA物性計算模型。設置流股信息：1、對虛擬物流進行定義，選擇第二塊塔板上的汽相，如圖3-6。25 / 3925如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖3-6 對虛擬物流進行定義2、進入冷凝器的冷卻水流率定為

31、10000kg/h，溫度20，壓力0.1MPa。設置換熱器模塊信息：換熱器采用簡捷設計型計算，設置蒸汽冷凝液汽化分率為零，如圖3-7。圖3-7 冷凝器簡捷設計參數(shù)模擬計算：結(jié)果見圖3-8圖3-10。圖3-8顯示了兩股流體溫度、壓力、相態(tài)的變化，冷凝器的熱負荷。圖3-9顯示需要的冷凝器換熱面積為32m2。圖3-10顯示冷凝水出口溫度為44.2。26 / 3926如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖3-8 冷凝器簡捷設計結(jié)果1圖3-9冷凝器簡捷設計結(jié)果2圖3-10 冷凝器簡捷設計結(jié)果327 / 3927如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!根據(jù)簡捷計算結(jié)果，進行冷凝器的選型。查化工工藝

32、設計手冊，從JB/T 4715-1992固定管板式換熱器中選標準系列換熱器BEM600-2.5/1.6-36.5-2/25-1，單管程、單殼程。殼徑600mm，換熱面積36.5m2，換熱管252mm，管長2000mm，管數(shù)245根，三角型排列，管心距32mm。3.3.2塔釜再沸器再沸器用于使精餾塔底物料部分汽化，從而實現(xiàn)精餾塔內(nèi)汽液兩相間的熱量及質(zhì)量傳遞、為精餾塔正常操作提供動力的設備。主要有立式熱虹吸式，臥式熱虹吸式，強制循環(huán)式，釜式，內(nèi)置式。本設計所采用的為釜式再沸器。模擬流程圖如3-11。進入再沸器的液相物流來自于精餾塔塔底下降的液體，相當于模擬精餾塔倒數(shù)第二塊塔板下降液相。為把此股物流

33、引入再沸器，可以從精餾塔中部引出一股虛擬物流并移動到再沸器，后對虛擬物流定義后最為塔底液相物流。選擇“HeatX”模塊置于精餾塔底，把虛擬物流與“HeatX”的冷端入口相連接，然后接水蒸汽，如圖3-11。圖3-11 再沸器模擬流程圖精餾塔B1數(shù)設置與第二章乙苯塔模擬參數(shù)相同。28 / 3928如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!選擇物性方法：進入換熱器的水蒸氣選擇STEAM-TA物性計算模型。設置流股信息：1、對虛擬物流進行定義，選擇第54塊塔板的液相，如圖3-12。圖3-12 對虛擬物流進行定義2、進入再沸器的水蒸氣流率定為10000kg/h，溫度200，飽和蒸汽進料。設置換熱器模塊信

34、息：換熱器采用簡捷設計型計算，根據(jù)物料衡算結(jié)果，設置再沸器熱負荷為3202.2kW，如圖3-13。圖3-13 再沸器簡捷設計參數(shù)模擬計算：結(jié)果見圖3-14圖3-15。圖3-14顯示了兩股流體溫度、壓力、相態(tài)的變化。圖3-15顯示需要的再沸器換熱面積為30 / 3930如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!78m2。圖3-14 再沸器簡捷設計結(jié)果1圖3-15 再沸器簡捷設計結(jié)果2根據(jù)簡捷計算結(jié)果，進行再沸器的選型。查化工工藝設計手冊，從JB/T 4715-1992固定管板式換熱器中選標準系列換熱器ATK700-2.5/1.6-80.0-3/25-1，單管程、單殼程。殼徑700mm，換熱面積8

35、0.0m2，換熱管252mm，管長3000mm，管數(shù)355根，三角型排列，管心距32mm。30 / 3930如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!3.4管徑計算針對不同的流體，選擇適宜的流速，由求得接管的直徑.為防止流速過大引起管道沖蝕，磨損，震動和噪音，液體流速一般不超過3m/s ，氣體流速一般不超過10-30m/s.本次設計所選擇的鋼管材料均為無縫鋼管。1、進料管尺寸設=2m/s, V=6430.648723600=0.002m3/sV=u, 圓整取取=40mm.2、塔頂回流管選u=0.5m/s(重力回流)，V=0.0013m3/s V=，所以，圓整取3、再沸器蒸汽出口取，VS=21.

36、82m3/s，則，圓整取d=1.25m4、塔底回流管d=d=1.25m3.5塔高 式中： H 塔高，m； HD 塔頂空間高度，m； N 理論塔板數(shù)； HETP 等板高度，m；31 / 3931如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! HF 塔內(nèi)件及人孔、手孔、進料位置等空間的總高度； HB 塔釜空間高度，m； HQ 裙座高度，m由3.2知：NHETP=500.3=15m，取=1.2m，=1.8m，=1.3m；塔釜空間高度要保證釜液1015min的儲量，假設15min的儲量；由aspen模擬，=3.35 m3/h0.056 m3/min由，可得1.667m,取1.8m代入式中，得=21.1m3

37、.6附件選擇3.6.1 液體分布器在塔內(nèi)回流液接管處設置一噴頭式液體分布器，噴頭標準為H45-0010-23.6.2填料壓緊裝置填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動和跳動。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類。填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的易發(fā)生破碎的散裝填料。床層限制板用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。本設計中的填料塔，在每層填料設置一塊壓緊裝置，選用壓緊柵板，在其

38、下方，根據(jù)填料的規(guī)格敷設一層金屬網(wǎng)，并將其與壓緊柵極固定。32 / 3932如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!3.6.3填料支撐裝置填料支承結(jié)構(gòu)應滿足3個基本條件：使起液能順利通過.設計時應取盡可能大的自由截面。要有足夠的強度承受填料的重量，并考慮填料孔隙中的持液重量。要有一定的耐腐蝕性能。填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料，常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。支承裝置的選擇，主要的依據(jù)是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。本設計根據(jù)需要，選擇柵條式支承裝置。3.6.4液體再分布器裝置液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)象，偏流往往造成塔中心的填料

39、不被潤濕，降低表面利用率。故需設置液體收集及再分布裝置。本次填料塔設計在精餾段分段填料層之間設置一分盤式液體收集分布器，在進料位置設置一遮板式液體收集再分布器。3.6.5除沫裝置除沫裝置安裝在液體再分布器上方，用以除去出氣口氣流中的液滴。由于氨氣溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。3.7乙苯塔進料泵進料泵：進料流量 Q=W/=6430.64/872/3600=0.002m3/s=7.4m3/h泵進料管線DN40，流速U=2.0m/s，取當量長度L=5.5mRe=d u/=0.042872/0.00317=22006 為湍流 管線為無縫鋼管=0.15 33 / 3933如