苯乙烯裝置精餾工段的工藝設(shè)計概述(doc51頁)

1、設(shè)計任務(wù)書一設(shè)計題目：年產(chǎn)3萬噸苯乙烯裝置精儲工段的工藝設(shè)計二設(shè)計的原始數(shù)據(jù)：.生產(chǎn)能力：年產(chǎn)3萬噸.生產(chǎn)時間：330天/年.單程轉(zhuǎn)化率：55%.原料及產(chǎn)品規(guī)格：原料規(guī)格（乙苯）組成本甲苯乙苯苯乙烯二乙苯Wt%0.150.4298.111.310.01產(chǎn)品規(guī)格（苯乙烯）組成乙苯苯乙烯二乙苯Wt%0.2599.60.15.反應(yīng)方程式：主反應(yīng)：乙苯一苯乙烯+氫氣副反應(yīng)：乙苯一苯+乙烯乙苯一甲苯十甲烷-C2H+C2H4105KJ/mol-C2H5+H2_CH3+CH-54.5KJ/molHH.原料配比：水蒸氣：乙苯2.6:1一次配氣1:0.38二次配氣1:1.48三次配氣1:0.74.說明：,過程的

2、物系按97.4%.粗苯乙為了簡化計算，假設(shè)混合原料中二乙苯不參加化學(xué)反應(yīng)，并且無結(jié)焦理想氣體或理想溶液處理，冷凝回收系統(tǒng)3函失，精苯乙烯塔的收率是烯塔的收率是95.39%.三設(shè)計要求：1.編制設(shè)計說明書.流程的確定及說明.設(shè)備的物料衡算.設(shè)備的熱量衡算.塔的工藝計算及主體設(shè)備計算.繪制塔板負(fù)荷性能圖.設(shè)計參考文獻2.繪制系統(tǒng)工藝流程圖指導(dǎo)教師：五設(shè)計時間：2008年4月5 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document .物料衡算11 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 乙苯蒸發(fā)器物料衡

3、算11乙苯過熱器物料衡算11 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 反應(yīng)器物料衡算11 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 循環(huán)水冷卻器物料衡算12油水分離器物料衡算13 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 粗苯乙烯塔物料衡算14 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 精苯乙烯塔物料衡算15 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 循環(huán)乙苯塔物料衡算15苯,甲苯塔分

4、離塔物料衡算16 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document .熱量衡算17 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 脫氫反應(yīng)器的熱量衡算17 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 乙苯過熱器的熱量衡算及選型19 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 廢熱鍋爐的熱量衡算及選型21 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 乙苯蒸發(fā)器的熱量衡算及選型22 HYPERLINK l b

5、ookmark32 o Current Document 水冷卻器的熱量衡算及選型25 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 冷凝器的熱量衡算及選型26 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 粗笨乙烯塔熱量衡算及選型28 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 循環(huán)乙苯塔熱量衡算及選型30 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 精苯乙烯塔熱量衡算及選型32 HYPERLINK l bookmark42 o Curr

6、ent Document .粗苯乙烯塔的設(shè)計計算33 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 塔的工藝計算部分34 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 塔的設(shè)備計算部分37.參考文獻51、夕4刖百苯乙烯英文名稱：StyreneMonomer分子式C8H8,是苯環(huán)側(cè)鏈上帶有雙鍵的一種芳燒，它是不飽和芳姓中十分普通但有十分重要的一員。被廣泛地用作生產(chǎn)塑料和合成橡膠的原料，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。苯乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：0cH=CH2或CH=CH2苯乙烯又名乙烯基苯，系無色至黃色的油狀液體。具有高折射

7、性和特殊芳香氣味。沸點為145C,凝固點一30.4C,難溶于水，能溶于甲醇、乙酸及乙醴等溶劑。在高溫下容易裂解和燃燒，生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氫氣等。苯乙烯蒸氣與空氣能形成爆炸混合物，其爆炸范圍為1.1%6.01%。它具有乙烯基烯姓的性質(zhì)，反應(yīng)性能極強，如氧化、還原、氯化等反應(yīng)均可進行，并能與鹵化氫發(fā)生加成反應(yīng)。苯乙烯暴露于空氣中，易被氧化成醛、酮類。苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯（PS）樹脂。也易與其他含雙鍵的不飽和化合物共聚。苯乙烯最大用途是生產(chǎn)聚苯乙烯，另外苯乙烯與丁二烯、丙烯月青共聚，其共聚物可用以生產(chǎn)ABS工程塑料；與丙烯月青共聚可得ABS樹脂；與丁二烯共聚可生成

8、丁苯乳膠或合成丁苯橡膠。同時，苯乙烯還廣泛被用于制藥、涂料、紡織等工業(yè)。例如：苯乙烯能自聚成苯乙烯樹脂，它是一種很好的塑料，具有絕緣性，耐水性，又具有良好的透光性和成型性能?？捎糜谥圃旄哳l絕緣材料，光學(xué)器材，日用品等，二戰(zhàn)期間對合成橡膠的迫切需要促進了苯乙烯生產(chǎn)工藝和方法的不斷改進及飛速發(fā)展，戰(zhàn)后塑料工業(yè)和汽車工業(yè)的興起又加速了苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)革新步伐。如今苯乙烯已經(jīng)發(fā)展成石油化工領(lǐng)域的大噸位基本有機原料，它被用來合成各種合成樹脂，不飽和聚脂樹脂等，廣泛應(yīng)用于汽車制造，家用電器和玩具制造等工業(yè)部門。苯乙烯和丁二烯制成的橡膠大量用于輪胎制造和紡織造紙等，丁苯嵌段具聚物SBSB塑性彈性體，用于制造

9、鞋等輕工，手工部門。上述這些產(chǎn)品都是與人類日常生活息息相關(guān)的，市場需要量也是十分巨大的。這是發(fā)展苯乙烯生產(chǎn)的根本原因，目前，世界上苯乙烯的生產(chǎn)能力已達(dá)到1177萬噸/年，而我國的生產(chǎn)能力卻只有40萬噸/年。因此，我國很有必要發(fā)展苯乙烯生產(chǎn)工藝及技術(shù)。生產(chǎn)方法的選擇工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯的方法除傳統(tǒng)乙苯脫氫的方法外，出現(xiàn)了乙苯和丙烯共氧化聯(lián)產(chǎn)苯乙烯和環(huán)氧丙烷工藝、乙苯氣相脫氫工藝等新的工業(yè)生產(chǎn)路線，同時積極探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路線。迄今工業(yè)上乙苯直接脫氫法生產(chǎn)的苯乙烯占世界總生產(chǎn)能力的90，仍然是目前生產(chǎn)苯乙烯的主要方法，其次為乙苯和丙烯的共氧化法和催化脫氫法由于乙苯脫氫受平衡的限制需高溫，并

10、大量采用水蒸氣，使生產(chǎn)成本增高，采用此方法為放熱反應(yīng)，可不受平衡限制，同時也降低了能耗。鑒于此方法技術(shù)上成熟權(quán)衡各種方法的利弊。本次設(shè)計采用了在負(fù)壓操作條件下的乙苯脫氫制苯乙烯法。工藝流程的確定乙苯脫氫工段流程簡述L-301使用液體和氣體燃料，烴化焦油作為液體燃料，由于精餾B-207送來進入R-301燃料油罐，在此通過蛇管內(nèi)的蒸汽加熱后由B-301燃料油泵送至L-301火嘴處燃燒加熱爐管，通過調(diào)節(jié)其流量來控制一段過熱蒸汽出口溫度，氣體燃料是來自中冷的C2燃料經(jīng)調(diào)節(jié)減壓后，進入燃料氣缸，燃料氣靠自身壓力去L-301火嘴燃燒。精餾苯乙烯工段簡述爐油自中倉油泵或脫氫工序B-301ab來，經(jīng)H-402

11、爐油預(yù)熱分別與水蒸氣換熱至835C,FRC-404控制流量進入H-403粗笨乙烯塔頂冷凝器與循環(huán)水換熱，冷凝液流入R-401回流罐，未凝部分經(jīng)H-404粗笨乙烯塔鹽冷器進一步冷凝至R-401,不凝氣至粗笨乙烯塔尾氣真空系統(tǒng)，冷凝液由R-401流出至B-401粗笨乙烯塔回流泵，一部分打入F401塔頂采出成為T-403循環(huán)乙苯進料。三廢處理（1）化學(xué)污水的處理化學(xué)污水是粗，精苯乙烯塔的真空系統(tǒng)和冷凝后的脫氫系統(tǒng)利用閃蒸的方式回收芳姓:后，芳姓:的含量在2100PPMH下，處理后的化學(xué)污水排放掉。（2）尾氣的處理脫氫尾氣主要含氮氣，水環(huán)壓縮機后，直接并入燃料管網(wǎng)作燃料使用。水電應(yīng)用1）水的應(yīng)用工業(yè)水

12、（一次性使用）用于接觸反應(yīng)，水洗，水解，機泵等工序，用后經(jīng)處理排放。循環(huán)水（循環(huán)使用）：主要用于冷凝冷卻設(shè)備。軟化水：用于流段內(nèi)和廢熱鍋爐。（2）電的應(yīng)用主要用于機泵照明。安全措施L-301沒有專用消防設(shè)備，由各火嘴入燃燒室，另外在爐底部訪友蒸氣防火圈。2）設(shè)置專用消防器材，分布在脫氫裝置危險點。3）各放空線設(shè)有防火裝置。4）泵房內(nèi)設(shè)有消防系統(tǒng)。5）電氣設(shè)備均采用防暴型。6）壓力系統(tǒng)沒有安全閥。7）設(shè)備管道建筑物根據(jù)不同情況，分別采用靜電接地，工作接地和避雷接地。8）泵房設(shè)有機械通風(fēng)。主要操作條件確定及產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格乙苯脫氫反應(yīng)需控制的主要操作參數(shù)及反應(yīng)溫度，壓力，水蒸氣用量和原料的烴空速。反

13、應(yīng)溫度反應(yīng)溫度高雖有利于脫氫反應(yīng)和加快反應(yīng)速度，提高烴轉(zhuǎn)化率，但溫度過高活化能比脫氫反應(yīng)高的裂解等副反應(yīng)速度加快更多，使選擇性下降，同時由于溫度過高產(chǎn)物聚合生焦的副反應(yīng)也加快使催化劑失活速度加快，再生周期短。因此反應(yīng)溫度一般控制在600630。操作壓力由于受到熱力學(xué)因素的影響降低操作壓力和減少系統(tǒng)壓力降對脫氫反應(yīng)有利最好在減壓下操作，但減壓操作對設(shè)備要求高，使設(shè)備費增加，故工業(yè)均在略高于常壓下操作，為了盡可能采用低壓操作系統(tǒng)壓力降應(yīng)盡可能小。水蒸氣和烴的用量比為了提高平衡轉(zhuǎn)化率，用水蒸氣作稀釋劑，其作用降低了爛分壓改善平衡達(dá)到較高轉(zhuǎn)通過與催化劑表面的積炭發(fā)生水煤氣反應(yīng)達(dá)到清焦目的。維持了CAT

14、活性，提供了反應(yīng)所需熱量，但用量大，雖對上述三方面都有利，但能耗大，適宜配氣比為H2O(g)/烴=2.6空速的影響空速小，轉(zhuǎn)化率高，但副反應(yīng)的進行使選擇性下降，催化劑表面的結(jié)焦量大，同時由于空速小，生產(chǎn)能力受到限制，但空速過大轉(zhuǎn)化率小，未轉(zhuǎn)化的原料回收，循環(huán)量大，能耗增大，故綜合考慮。(四)工藝流程圖(1)乙苯脫氫部分的工藝流程如下圖所示(2)苯乙烯的分離與精制部分的工藝流程如下圖所示冷.水笨乙卻停，.物料衡算乙苯蒸發(fā)器物料衡算F=(3X107/330X24)X(106/104)/0.92/0.9/0.55=8477.652kg/h=79.978kmol/h鑒于原料中含二乙苯很少，所以能夠忽略

15、水蒸氣s=FX0.38=3221.5078kg/h=178.973kmol/h乙苯蒸發(fā)器的物料平衡表組成原料一次配氣出料Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi苯01630.0021000.1630.006甲苯0.3870.0048000.3870.0015乙苯78.4660.97970078.4660.3029苯乙烯1.0680.0133001.0680.0041二乙苯0.006微量000.006微量水蒸汽00178.9731178.9730.6908合計80.091.0000178.9731259.0631.00001.2乙苯過熱器物料衡算因為物料進入過熱器沒有變化，因此表同上反應(yīng)

16、器物料衡算主反應(yīng)：乙苯一苯乙烯+氫氣生成苯乙烯量：78.466X55%92%=39.704kmol/h副反應(yīng)：乙苯一苯+乙烯生成苯和乙烯的量均為：78.466X55%4.5%=1.942kmol/h乙苯一甲苯十甲烷生成甲烷，甲苯及消耗氫氣量：78.466X55%3.5%=1.511kmol/h水蒸氣配入量：二次配入水蒸氣量：$=8477.652X1.48/18=697.051kmol/h三次配入水蒸氣量：0=8477.652X0.74/18=348.526kmol/h反應(yīng)器物料衡算表組成二次配氣進料三次配氣出料Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi苯000.1630.

17、0002002.1050.0016三000.3870.0004001.8980.0014乙苯0078.4660.08210035.310.0262苯乙烯001.0680.00110040.7720.0303二乙苯000.006微量000.006微量水697.0511876.0240.9162348.52611224.550.9085氫氣00000039.7040.0294甲烷0000001.5110.0011乙烯0000001.9420.0014合計697.0511956.1141.0000348.52611347.7981.0000循環(huán)水冷卻器物料衡算循環(huán)水冷卻器物料衡算表組成進料不凝氣凝氣

18、Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi苯2.1050.0016002.1050.0016甲苯1.8980.0014001.8980.0015乙苯35.310.02620035.310.0271苯乙烯40.7220.03030040.7220.0312二乙苯0.006微量000.006微量水1224.550.9085001224.550.9386氫氣39.7040.029439.7040.920000甲烷1.5110.00111.5110.035000乙烯1.9420.00141.9420.045000合計13747.7981.000043.1571.00001304.5911.000

19、01.5油水分離器物料衡算乙苯損失3%苯乙烯損失3%（假設(shè)爐油中不再含水）油水分離器物料衡算表組成進料污水爐油Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi苯2.1050.0016002.1050.0271甲苯1.8980.0015001.8980.0244乙苯35.310.02711.05930.000934.25070.4405苯乙烯40.7220.03121.22170.001039.50030.5080二乙苯0.006微量000.006微量水1224.550.93861224.550.998100合計1304.5911.00001226.8311.000077.761.0000粗苯乙

20、烯塔物料衡算由于各組分結(jié)構(gòu)相似，因此有相似相溶原理，所以采用沸點差法將它們分離.由于苯乙烯易聚合,所以優(yōu)先分出,進料中加TBC采用清晰分割法(1)選輕關(guān)鍵組分為乙苯，此時乙苯收率為99.9%,則塔頂乙苯含量：34.2507X99.9%=34.2164kmol/h塔底乙苯含量：34.2507X0.1%=0.0343kmol/h(2)選重關(guān)鍵組分為苯乙烯，此時苯乙烯收率為95.39%,則塔底苯乙烯含量：39.5003x95.39%=37.6793kmol/h塔頂苯乙烯含量：39.5003x4.61%=1.821kmol/h粗苯乙烯塔物料衡算表組成進料塔頂塔釜Kmol/hXiKmol/hXiKmol

21、/hXi苯2.1050.02712.1050.052600甲苯1.8980.02441.8980.047400乙苯34.25070.440534.21640.85450.03430.0009苯乙烯39.50030.50801.8210.045537.67930.9989二乙苯0.006微量000.0060.0002合計77.761.000040.04041.000037.71961.0000精苯乙烯塔物料衡算(1)選輕關(guān)鍵組分為苯乙烯，此時苯乙烯收率為97.4%,則塔頂苯乙烯含量：37.6793X97.4%=36.6996kmol/h塔底苯乙烯含量：37.6793x2.6%=0.9797kmo

22、l/h(2)選重關(guān)鍵組分為二乙苯，此時二乙苯收率為100%也即：二乙苯全在塔底，塔頂沒有二乙苯精苯乙烯塔物料衡算表組成進料塔頂塔釜Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi乙苯0.03430.00090.03430.000900苯乙烯37.67930.998936.69960.99910.97970.9939二乙苯0.0060.0002000.0060.0061合計37.71961.000036.73391.00000.98571.0000循環(huán)乙苯塔物料衡算選輕關(guān)鍵組分為甲苯，此時甲苯收率為91.01%,則塔頂甲苯含量：1.898X91.01%=1.7274kmol/h塔底甲苯含量：1.

23、898X8.99%=0.1706kmol/h選重關(guān)鍵組分為乙苯，此時乙苯收率99.82%塔頂乙苯含量：34.2164X99.82%=34.1548kmol/h塔底乙苯含量：34.2164x0.18%=0.0616kmol/h循環(huán)乙苯塔物料衡算表組成進料塔頂塔釜Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi苯2.1050.05262.1050.540600甲苯1.8980.04741.72740.44360.17060.0047乙苯34.21640.85450.06160.015834.15480.9449苯乙烯1.8210.0455001.8210.0504合計40.04041.00003.

24、8941.000036.14641.00001.9苯，甲苯塔分離塔物料衡算(1)選輕關(guān)鍵組分為苯，此時苯的收率95.43%塔頂苯含量：2.105x95.43%=2.0088kmol/h塔底苯含量：2.105x4.57%=0.0962kmol/h(2)選重關(guān)鍵組分為甲苯，此時甲苯收率95.21%塔頂甲苯含量：1.7274X95.21%=1.6447kmol/h塔底甲苯含量：1.7274X4.79%=0.0827kmol/h苯，甲苯塔物料衡算表組成進料塔頂塔釜Kmol/hXiKmol/hXiKmol/hXi苯2.1050.54062.00880.96050.09620.0534甲苯1.72740.

25、44360.08270.03951.64470.9125乙苯0.06160.0158000.06160.0341合計3.8941.00002.09151.00001.80251.0000二.熱量衡算衡算基準(zhǔn)：(1)基準(zhǔn)溫度：0C(2)基準(zhǔn)狀態(tài)：氣態(tài)(3)各組分熱量計算公式：Cp=a+bT+cT+dT3cal/molC2.1脫氫反應(yīng)器的熱量衡算配料氣為H1,溫度為500C,二次配氣為H2,溫度為770C,進入脫反映器的溫度為630c,三次配氣為H3溫度為770C,接觸氣為H4,設(shè)H4的溫度為580C0H1+H2+H3=H4+Qv定性溫度=(630+580)/2=605C配料氣(500C)二次配氣

26、HiH2(770C.三次配氣.H3(770C)接觸氣H4(580C)查化工工藝手冊，三個反應(yīng)在25c時的反應(yīng)熱H9298A=117.8KJ/mol收率92%H9298B=105KJ/mol收率4.5%H9298C=-54.5KJ/mol收率4.5%組分abcd氫氣6.4832.215E-3-3.298E-61.826E-9甲烷4.5981.245E-2-2.860E-6-2.703E-9乙烯0.9093.740E-2-1.994E-54.192E-9苯-8.1011.133E-1-7.206E-51.703E-8甲苯-5.8171.224E-1-6.605E-51.173E-8乙苯-10.29

27、41.689E-1-1.149E-43.107E-8苯乙烯-6.7471.471E-1-9.609E-52.373E-8水7.7014.595E-42.521E-6-0.859E-9二乙苯-8.9372.071E-1-1.328E-43.370E-8組分氫氣甲烷乙烯本甲苯乙苯苯乙烯Cp8787.12215.88521.21247.35358.67270.45464.394H9898A=QHe298A+（Cp生成-Cp反應(yīng)）X580X4.2X10-3X92%xn=4.78X106KJ/hH9898A=He298B+（Cp生成-Cp反應(yīng)）X580X4.2X10-3X4.5%Xn=0.195X106

28、KJ/hH9898A=AH|9298C+（Cp生成-Cp反應(yīng)）X580X4.2X10-3X3.5%Xn=-0.0935X106KJ/hQv=Ha+Hb+Hc=（4.78+0.195-0.0935）X106/4.2X103=1.16X103Kcal/hH=EFiCpiAt(說明：以下各表計算中H的單位均為Kcal/h)脫氫反應(yīng)器的熱量衡算表組成配料氣H1二次配氣H2三次配氣H3接觸氣H4Cp0-500CpiFiCp0-770CpiFiCp0-770CpiFiCp0-580CpiFi氫氣7.067507.277107.277107.1058282.1366甲烷14.6832017.6272017.

29、6272015.621223.6063乙烯19.8401022.9814022.9814020.904540.5965苯44.28807.218951.0045051.0045046.682198.265854.749021.187969.3037069.3037057.811222.3729乙苯65.96655176.127476.1282076.1282069.45985450.1699苯乙烯60.505364.619769.0725069.0725063.54142590.7112水9.16581640.43079.94826934.40289.94823467.20649.394111

30、503.545二乙苯87.36510.5242100.8390100.839092.00870.5221H3.97X1065.34X1062.67X1062.01X104t根據(jù)脫氫反映器的熱量平衡關(guān)系式H1+H2+H3=H4+QV求得：t=596C校核：(t計-t設(shè))/t設(shè)X100%=(596-580)/580乂100%=2.76%因為2.76%10%假設(shè)與實際誤差在允許范圍內(nèi)，所以假設(shè)正確。2.2乙苯過熱器的熱量衡算及選型.熱量衡算進口原料氣為Hi,t1=150C出口配料氣為力工=500C進口接觸氣為H2,t2=596C出口接觸氣為H4,設(shè)t4=450CH2配料氣H1(150 C )接觸氣(

31、596 C )接觸氣-H4 一設(shè)450cH3(500C)配料氣乙苯過熱器的熱量衡算表組成進口配料氣H1出口配料氣H3進口接觸氣H2出口接觸氣H4Cp0-150CpiFiCp0-500CpiFiCp0-596CpiFiCp0-450CpiFi氫氣6.968207.067207.0129278.44026.9841272.2967甲烷10.1713014.6832012.138018.337511.153716.8532乙烯13.4785019.8404016.543132.127614.875928.8889苯23.31833.800933.880665.522536.268873.081631

32、.767866.871229.273711.328941.809616.180344.722284.882739.387474.7573乙苯35.87772815.179651.05694006.230754.46981923.328648.00421695.0283苯乙烯33.807436.105947.297550.513750.33562052.28344.58561817.8441二乙苯48.47150.290867.87260.407292.29280.553864.03050.3842水8.13151455.22958.51021523.0968.625410562.2338.46

33、9810371.693H648290.4752800975.258955059.54914349.6175tHi+H2=H3+H4一t=474C校核：(3-t設(shè))/t設(shè)X100%=(474-450)/450X100%=5.33%因為5.33%10%假設(shè)與實際誤差在允許范圍內(nèi)，所以假設(shè)正確。.換熱器的選型Q=KAtmQ=H3-H1=2800975.25-648290.475=2152684.775kcal/hK=21.24Kcal/m2hCtm=(At1-t2)/lnAt1/t2=187.44C-A=Q/心tm=540.71ni查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用三個G8001V6200型換熱器串聯(lián)2.3

34、廢熱鍋爐的熱量衡算及選型(1).熱量衡算進口接觸氣Hit1=474C,出口接觸氣H2t2=210C水164c(l)一164c(g)接觸氣474cT水()-164C-水(L)164C-接觸氣210C廢熱鍋爐的熱量衡算表組成進口接觸氣H1出口接觸氣H2Cp0-474CpiFiCp0-210CpiFi氫氣6.9971277.81296.9472275.8316甲烷9.845014.87589.566114.4544乙烯15.352729.814912.367124.0169苯33.198269.882225.156152.9536甲苯40.983477.786531.452459.6967乙苯50.

35、06101767.653938.51821360.0776苯乙烯46.42881892.995736.15451474.0913二乙苯66.61270.399751.84440.3111水8.477110380.632868.194210034.2076H6878618.6542792084.568(2).換熱器的選型Q=KAtmQ=Hi-H2=6878618.654-2792084.568=4086534.086kcal/hK=38.66Kcal/m2hCtm=(At1-t2)/lnAt1/t2=138.37C_一_2-A=Q/Ktm=763.93m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用四個G800I尸

36、6-200型換熱器串聯(lián)2.4乙苯蒸發(fā)器的熱量衡算及選型(1).熱量衡算乙苯(G)1150C接觸氣(210 )一次配氣164C_原料乙苯60c(L)接觸氣(設(shè)137)查石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計手冊得乙苯Tb=136.86CHr汽化熱=8518Kcal/molCp(l)=54.22cal/molC在60c下,Cp(l)=47.13cal/molC在60c136.186C下,Cp=(47.13+54.22)/2=50.675cal/molC乙苯60c(l)一136.186C(l)一136.186C(g)一150c(g)%H2H3H產(chǎn)FiCpiAtH2=FiHrH3=FiCpiAt水蒸氣由164c降至15

37、0c放熱H4H4=FiCpiAtH1=50.675X78.466乂(136.186-60)=302935.691kcal/hH2=78.466x8518=668373.388kcal/hH3=43.075義78.466義1150-136.186)=46690.2556kcal/hH4=8.2128X178.973X(164-150)=20578.1724kcal/h原料氣吸熱量H(l)H(L)=H1+H2+H3-H4=997421.1622kcal/h(L)(L)1234設(shè)接觸氣出口溫度為137c乙苯蒸發(fā)器的熱量衡算表組成進口接觸氣H1出口接觸氣H2Cp0-210CpiFiCp0-137Cpi

38、Fi氫氣6.9477275.85156.9253274.9621甲烷9.566814.45549.075713.7134乙烯12.367424.017511.498122.3293苯25.350153.362022.779847.9515甲苯31.450459.692928.662454.4012乙苯38.51821360.077635.09291239.1303苯乙烯36.15431474.083133.11421350.1332二乙苯51.84440.311147.48870.2849水8.188510027.22778.12039943.7134H2790706.54812946.618

39、3t由山二H1-AH2H3=H(L)得t=139C校核：(139137)/137X100%=1.46%因為1.46%10%假設(shè)與實際誤差在允許范圍內(nèi)，所以假設(shè)正確。(2).換熱器的選型Q=KAtmQ=H1-AH2=2790706.548-997421.1622=1793285.386kcal/h2.K=160Kcal/mhCtm=(t1-t2)/lnt1/t2=69.57C2-A=Q/Ktm=182.63m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G800I尸6-200型換熱器2.5水冷卻器的熱量衡算及選型.熱量衡算一接觸氣(設(shè)108 C)接觸氣139C_ TOC o 1-5 h z 設(shè)52c水32CXSXS

40、水冷卻器的熱量衡算表組成Cp139-108CpiFi氫氣6.9566276.2049甲烷9.815514.8312乙烯12.864624.9831苯26.555455.8991甲苯33.061962.7515乙苯40.54791431.7464苯乙烯37.95091547.3341二乙苯54.40110.3264水8.226110073.1483H418103.975 TOC o 1-5 h z .換熱器的選型Q=KAtmQ=418103.975kcal/hK=90.54Kcal/m2hCtm=(Ati-At2)/lnAti/At2=81.38C_2-A=Q/心tm=56.75m查化工工藝手冊

41、選型：應(yīng)采用G600I-10-60型換熱器2.6冷凝器的熱量衡算及選型.熱量衡算接觸氣108CXS52 CXS32C冷.凝40C根據(jù)PMeA-B）（當(dāng)PiPav時，該氣體可被冷凝所以由上表可知：氫，甲烷，乙烯的PiPav,屬于不凝氣，仍為氣態(tài),將隨尾氣排出。苯，甲苯，二乙苯PiPav,可被直接冷凝，從而轉(zhuǎn)為液態(tài)。QA(g)108c一A(g)108CJQiTQ3-Q=Ql+Q2+Q3A(g)Tb-A(l)TbQ2冷凝器的熱量衡算表(由于二乙苯含量較少，計算可忽略不計)組成沸點Cp108-TbCpiFiAtQvFiQvCpTb-40CpiFiAt氫氣6.930818712.273甲烷9.14969

42、40.1031乙烯11.66101539.9050苯80.1524.62611443.6866735315478.06534.022875.2258110.6331.9785-159.3249793915068.22241.5835574.0452乙苯136.1940.4213-40229.218596303524.7649.96169680.53苯乙烯145.1438.4807-58198.798954364624.7946.72200032.19水100.058.186779698.93729.9436663.0271.00974196.036QQ1=3747.5842Q2=735358.

43、862Q3=452358.0342Q=Qi+Q2+Q3=1191464.48Kcal/h(2).換熱器的選型2.Q=KAtmQ=1191464.48Kcal/hK=264Kcal/mhCtm=(ti-t2)/lnti/t2=24.667C-A=Q/Ktm=182.962nf查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G800VI-10-200型換熱器2.7粗笨乙烯塔熱量衡算及選型.塔頂冷凝器R=6.7流量Fi=(R+1)F56.3 CXS40 c48 cXS32粗笨乙烯塔塔頂冷凝器的熱量衡算表組成Hv56.3FiHvCp56.3-48CpiFi苯7649.2916101.755533.60587.04724甲苯

44、8650.8816419.370239.78626.6703乙苯9671.09330909.883946.3813171.7401苯乙烯9941.2218102.961643.32654.7515合計H1=381533.9712H2=15040.2043設(shè)備選型Q=KAtmK=115Kcal/m2hCtm=(t1-t2)/lnt1/t2=16.129C2-A=Q/Ktm=213.8056m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G800II16-225型換熱器.塔底再沸器H=E(R+1)DHvXwi(二乙苯忽略不計)106C水(|_)132.8C水()132.8C106C塔底再沸器熱量衡算表組成乙苯苯乙烯E

45、(R+1)DHvXwiHv1069024.89354(R+1)DHvXwi2139.9576131017.7069H=133154.665設(shè)備選型2.Q=KAtmK=520Kcal/mhCtm=(At1-At2)/ln3/t2=26.8C2-A=Q/Ktm=9.5547m查化工工藝手冊選型：G400I尸2510型換熱器2.8循環(huán)乙苯塔熱量衡算及選型(1).塔頂冷凝器R=16.6109.6CXS40 cXSY32c101c塔頂冷凝器熱量衡算表組成本甲苯乙苯E(R+1)FHvHv6935.887949.648937.68FiHv14600.027413732.2081550.5611H1=5083

46、37.221Cp109.6-10136.89243.96451.42E(R+1)CpiFiAtCpiFi77.657775.94343.1675H2=23728.4953H=AH1記H2=532065.7155Kcal/h設(shè)備選型Q=KAtmK=396Kcal/mhCtm=(t1-t2)/ln3/t2=68.9655C2-A=Q/Ktm=19.49m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G400IV-25-20型換熱器(2).塔底再沸器147c147c塔底再沸器熱量衡算表組成甲苯乙苯苯乙烯E(R+1)DHvXwiH78775.3(R+1)DHvXwi1054.24498612.3

47、32814174.740723841.3136設(shè)備選型Q=KAtmK=664cal/mhCtm=(Ati-At2)/lnAti/At2=10.9C2-A=Q/心tm=3.2941m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G273H254型換熱器2.9精苯乙烯塔熱量衡算及選型(1).塔頂冷凝器R=0.5|64.9CXSXS40-C3232T50C塔頂冷凝器熱量衡算表組成乙苯苯乙烯E(R+1)FHvHv64.99580.799848.11FiHv328.6211361421.6978H1=542625.4784Cp64.9-5046.92844.762E(R+1)CpiFiAtCpiFi1.60961642.7

48、475H2=1644.3571設(shè)備選型Q=KAtmK=458cal/mhCH=H1+H2=544269.8355tm=(ti-t2)/lnti/t2=21.2635C2A=Q/心tm=55.8874m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G600I-16-60型換熱器2).塔底再沸器85 c水(|_)、328C水()132.8 C85 c塔底再沸器熱量衡算表組成苯乙烯Hv859737(R+1)DHvXwi532746.3102設(shè)備選型2.Q=KAtmK=500cal/mhCtm=(At1-At2)/lnt1/zt2=47.8C2A=Q/心tm=22.2906m查化工工藝手冊選型：應(yīng)采用G400I-16-2

49、5型換熱器三.粗笨乙烯塔的設(shè)計計算粗笨乙烯塔物性參數(shù)為：塔頂溫度56C,塔底溫度105c，平均溫度80.5C塔頂壓力50mmH端底壓力230mmHg平均壓力140mmHg,在平均溫度,壓力下查圖，p=PM/RT平均分子量M=104.456組分(TPL(g/cm3)pv(kg/m3)粘度苯21.270.81500.49520.3080甲苯21.090.81000.58410.3110乙苯22.920.81360.67300.3540苯乙烯24.820.85560.66030.3860平均值22.93130.8210.66290.365塔的工藝計算部分塔的操作壓力及溫度根據(jù)氣液相平衡理論：泡點方程

50、Eyi=EkiXi=1露點方程Exi=Eyi/ki=1.操作壓力的確定選用塔頂油氣冷凝，冷凝后溫度根據(jù)回流缸內(nèi)物料溫度，塔頂物料冷卻冷凝為液相，則回流時回流缸內(nèi)壓力為塔頂物料的泡點壓力，用泡點方程三yi=EkiXi=1精算，在本設(shè)計中取參考現(xiàn)場情況下的壓力50mmHg=0.006666mpa回歸符合.塔頂溫度在即定的操作壓力下塔頂溫度是塔頂層板，則用露點方程三Xi=Eyi/ki=1進行精算，取溫度56C,回歸基本符合.塔釜溫度在塔底操作壓力下，塔底物料處于泡點狀態(tài)，其溫度即他的泡點溫度用泡點方程三=三kiXi=1進行精算，現(xiàn)場溫度取105C,回歸基本符合.進料溫度由于物料是泡點進料即飽和液體進

51、料，用現(xiàn)場溫度進行回歸，進料溫度取83C,回歸基本符合.最小回流比RinZ2aiXFi/(ai-0)=1-qRmin=Z2aiXDi/(ai-8)-1因為泡點進料q=1所以EaiXFi/(ai-0)=0組分XFi%pvi(mmHg)83c進料ai(以乙苯為基準(zhǔn))aiFiai-0苯2.705836.6045.8670.15875.012甲苯2.44325.8662.2850.05581.43乙苯44.05142.59310.44050.145苯乙烯50.8104.6190.7340.3729-0.121設(shè)=0.855(9值在輕重關(guān)鍵組分相對揮發(fā)度之間)9值應(yīng)使12aiXFi/(ai-8)=0成立

52、組分本甲苯乙苯苯乙烯XDi%5.264.7485.454.55aiXDi0.16260.00540.85450.0635ai-85.0121.430.145-0.121Rnin=EaiXDi/(ai-8)-1=4.4043檢驗1.16.7/Rmin2.0所以正確最小理論板數(shù)1/2Nnin+1=lg(Xl/Xh)D(Xh/Xl)w/lg(OCDOCw)在塔頂溫度為50C,P=50mmHg件下，Pr乙苯=47.332mmHgPr苯乙烯=33.143mmHgad=1.428在塔釜溫度為105C,P=230mmH條件下，Pr乙苯=306.035mmHgPr苯乙烯=231.525mmHgaw=1.322

53、a=(aDaw)1/2=1.374塔頂Xh=0.0455Xl=0.8545塔釜Xl=0.0009Xh=0.9991-NU=31.3(因為采用熱虹吸再沸器)理論板數(shù)N的確定(RRmin)/(R1)=(6.74.4043)/(6.71)=0.2981查吉利蘭圖得(NNmin)/(R2)=0.85同時根據(jù)現(xiàn)場情況R=1.5Rmin=6.6065所以理論板數(shù)N=51.21全塔平均板效率及實際塔板數(shù)NpE=N/NpEt=0.49(acpNL)-245”=1.377組分xFi%1Li1LixFi苯2.7050.3190.0086甲苯2.440.3210.0078乙苯44.050.3650.1608苯乙烯5

54、0.80.4000.2032E=0.49(acpNL)-0.245=0.5744Np=N/Et=89.1538=90塊p確定加料板的位置n+m=Npn/m=(W/D)(xFh/xfi)(xwi/xDh)20.25W=37.7196Kmol/hx訃=0.50798xwi=0.00091D=34.2164Kmol/hxfi=0.4405xDh=0.04548于是：n/m=0.4936n+m=90解之：m=60.2571=61塊n=90-61=29塊故：進料板位置應(yīng)取在從塔底往上數(shù)61塊，從塔頂向下數(shù)29塊之間。塔的設(shè)備計算部分精微段塔板的設(shè)計(1).操作氣速_1/2Fh,w-4.51=0.0084

55、8(do+1.27)(hi+27.9)Fh,w=M,wpv孔徑do=10mm間距HT=450mmM設(shè)液層高度hi=40mm8柱Fh,w-4.51=0.00848(10+1.27)(40+27.9)=10.9992M,w=14.1622m/s篩孔氣速選1.33;1.5;1.75;2.0倍的泄漏點氣速V倍數(shù)1.331.51.752.0Vh19.11921.243324.783928.3244(2).估算塔徑篩孔面積Ah=Q/Vh3600Q=(R+1)D/pv=48229.2m3/h=13.397m3/sQ=RD/pL=33.12m7h=0.0092m3/sVX360068828.476475.88

56、89222.04101967.84A(m)0.70070.63060.54060.4730孔的排列方式為正三角形排列如果孔徑和孔距選定后，則開孔率小h減壓蒸儲t/do=2.53選t=25mm開孔率=0.9069（do/t）2=0.1451孔數(shù)n=Qv/（兀/4）do2VhAp=A/小hAp4.82914.34603.72573.2598n8926.32578033.70576886.01966025.2793說明：1）由于前兩組數(shù)據(jù)在單溢流時的篩板塔結(jié)構(gòu)參數(shù)表中無法找到。本應(yīng)該用雙溢流操作但是限于手頭資料，只能采取單溢流時的篩板塔結(jié)構(gòu)參數(shù)。2）由于采用負(fù)壓操作，物系性質(zhì)，主要是黏度較小，因而液

57、面落差不大，因此，從理論上考慮采取單溢流時的篩板塔結(jié)構(gòu)參數(shù)也是可行的于是：T3=AdHT/Q=16.0973T4=AdHT/Q=26.5158s比較而言：T3數(shù)據(jù)更佳塔截面積Am2塔徑D(mrm開孔總回積A降液管塔壁無效區(qū)寬Wm堰邊無效區(qū)寬W計(m2)實(m2)W/DAd/At八2AmWmLmL/D4.8422003.72573.748812.06.80.32910.2641.430.650.060.075(3).降液管降液管流速Ud=Q/Ad=0.058m/s(在0.03-012范圍之內(nèi))液相停留時間T=AdHT/Q=16.0973s3.2.1.2塔板的水利學(xué)計算(1).干板壓降PdR=51

58、(VJCo)2(pv/pl)用不銹鋼板塔厚度取6=2.0mm查表并校正后得Co=0.788所以Pd=36.9489mm8柱(2).堰上液層高度howhow=2.84E(Ql/L) 2/3查圖 66 E=1.04所以 how=23.9987mm.板上液層高度hihi=hw+how取 hw=17mm,則h=17+23.9987=40.9987mm.液層有效阻力hehi=40.9987mm查得he=0.0385m液柱.濕板壓降PtPt=APd+he=36.9489+38.5=75.4489mm液柱.板上鼓泡層高度hfh尸hi/2B-12A=0.6582m2,At=兀/4D2=4.84m2,At-2A

59、d=4.1818Vn=Qv/4.1818=3.1993m/sVnpv1/2=2.4848查圖670=0.5715所以hf=286.7042mm(hf+100HT符合要求).降液管和受液盤壓力降hchc=1.165X10-5(Qi/LS)取S=0.037m所以hc=2.0815mm柱(8). 液面梯度 平均液流寬度b=D+L/2=1.8m內(nèi)外堰距離 Z=1.7m液相黏度以=0.0365厘泊液相密度p L=821kg/m3Wd=0.4m液相流量Qi=17.39m3/s鼓泡高度h f =286.7042二215(250 xb+1000h)2X仙XQXZ(1000XbXhf)3pl=3.514X10-

60、7mm(9).降液管液面高度HdHd=APt+2hc+hi+A=120.3795mm因為H1/2HT符合要求3.2.1.3塔板適宜操作區(qū)的計算和分析.液相負(fù)荷下限線how=2.84E(Qi/L)2/3=6L=Q/L;L=2.8953m2/s.液相負(fù)荷上限線how=2.84E(Qi/L)2/3=40L=Q/L;L=49.8382m2/s.漏液線Fh,w-4.51=0.00848(do+1.27)(h1+27.9)hi=20+2.84E(L)2/3;Fh內(nèi),wpJ2;VA=VAMpv=Fh,wA/AtL1/2VkpvL1/2VkpvL1/2VkpvL1/2VkpvL/1/2VPv101.35683