苯乙烯課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總論4</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)4</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件4</p><p>　　1.3 生產(chǎn)制度5</p><p><b>　　2 文獻(xiàn)

2、評(píng)述5</b></p><p>　　2.1 簡(jiǎn)史概述5</p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.1.2 產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展史5</p><p>　　2.1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況5</p><p>　　2.1.4 產(chǎn)品的物化性質(zhì)6</p><p>　　2

3、.1.5 產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)7</p><p>　　2.2 工業(yè)生產(chǎn)方法的選擇及論證7</p><p>　　2.3 產(chǎn)品的發(fā)展前景9</p><p><b>　　3 物料衡算10</b></p><p>　　3.1 原料的物料衡算10</p><p>　　3.2 乙苯塔T101物料衡算11

4、</p><p>　　3.3 苯乙烯塔T102物料衡算13</p><p>　　4 乙苯塔工藝計(jì)算13</p><p>　　4.1 乙苯塔溫度計(jì)算14</p><p>　　4.1.1 T101塔頂溫度計(jì)算14</p><p>　　4.1.2 T101塔釜溫度計(jì)算15</p><p>　

5、　4.2 回流比的計(jì)算16</p><p>　　4.3 理論板的計(jì)算18</p><p>　　4.4 加料板位置的確定19</p><p>　　4.5 塔徑的計(jì)算19</p><p>　　4.5.1 進(jìn)料溫度的計(jì)算19</p><p>　　4.5.2 計(jì)算塔頂?shù)奈镔|(zhì)物性19</p><p

6、>　　4.5.3 計(jì)算塔釜的物質(zhì)物性20</p><p>　　4.5.4 全塔的物質(zhì)物性21</p><p>　　4.5.5 空塔氣速計(jì)算22</p><p>　　4.5.6 塔高計(jì)算23</p><p>　　4.6 流體力學(xué)校核24</p><p>　　4.6.1 板壓降校核24</p>

7、<p>　　4.6.2 液沫夾帶量的校核25</p><p>　　4.6.3 溢流液泛條件校核26</p><p>　　4.6.4 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核26</p><p>　　4.6.5 漏液點(diǎn)校核26</p><p>　　5 苯乙烯塔工藝28</p><p>　　5.1 苯乙烯塔溫度

8、的計(jì)算28</p><p>　　5.1.1 T102塔頂溫度計(jì)計(jì)算28</p><p>　　5.1.2 T102塔釜溫度計(jì)算29</p><p>　　5.2 回流比的計(jì)算29</p><p>　　5.3 理論板的計(jì)算31</p><p>　　5.4 加料板位置的確定32</p><p&g

9、t;　　5.5 塔徑的計(jì)算32</p><p>　　5.5.1 進(jìn)料溫度的計(jì)算32</p><p>　　5.5.2 計(jì)算塔頂?shù)奈镔|(zhì)物性33</p><p>　　5.5.3 計(jì)算塔釜的物質(zhì)物性34</p><p>　　5.5.4 全塔的物質(zhì)物性34</p><p>　　5.5.5 空塔氣速計(jì)算35</p

10、><p>　　5.5.6 塔高計(jì)算36</p><p><b>　　6 能量衡算37</b></p><p>　　6.1 反應(yīng)器R101的熱負(fù)荷37</p><p>　　6.2 熱交換器E-101的熱負(fù)荷38</p><p>　　6.3 加熱爐F-101熱負(fù)荷38</p>&l

11、t;p>　　6.4 反應(yīng)器出料冷凝器E-102的熱負(fù)荷39</p><p>　　6.5 T101進(jìn)料預(yù)熱器E-103的熱負(fù)荷39</p><p>　　6.6 T101塔釜再沸器E-104的熱負(fù)荷40</p><p>　　6.7 T101塔頂全凝器E-105的熱負(fù)荷40</p><p>　　6.8 T102塔頂全凝器E-106的熱

12、負(fù)荷41</p><p>　　6.9 T102塔釜再沸器E-107的熱負(fù)荷41</p><p><b>　　7 設(shè)備選型42</b></p><p>　　7.1 換熱器的選型42</p><p>　　7.1.1 進(jìn)出料換熱器E-101的選型42</p><p>　　7.1.2 反應(yīng)器出料

13、冷凝器E102的選型42</p><p>　　7.1.3 預(yù)熱器E-103的選型43</p><p>　　7.1.4 再沸器E-104的選型44</p><p>　　7.1.5 冷凝器E-105的選型44</p><p>　　7.1.6 冷凝器E-106的選型45</p><p>　　7.1.7 再沸器E-1

14、07的選型45</p><p>　　7.2 原料儲(chǔ)罐與產(chǎn)品儲(chǔ)罐的計(jì)算與選型46</p><p>　　7.2.1 原料儲(chǔ)罐V-10146</p><p>　　7.2.2 T-101塔頂回流罐V-10246</p><p>　　7.2.3 T-102塔頂回流罐V-10347</p><p>　　7.2.4 T10

15、2塔頂出料產(chǎn)品儲(chǔ)罐V-10447</p><p>　　7.2.5 T102塔釜出料產(chǎn)品儲(chǔ)罐V-10547</p><p>　　7.3管道的計(jì)算47</p><p>　　7.3.1主物料線的管徑計(jì)算47</p><p>　　7.3.2 輔物料線的管徑計(jì)算48</p><p>　　7.4 泵的計(jì)算和選型50&l

16、t;/p><p>　　7.4.1 P-101A/B原料進(jìn)料泵50</p><p>　　7.4.2 P-102A/B乙苯塔進(jìn)料泵50</p><p>　　7.4.3 P-103A/乙苯塔塔頂回流泵51</p><p>　　7.4.4 P-104A/B苯乙烯塔進(jìn)料泵51</p><p>　　7.4.5 P-105A/B

17、苯乙烯塔塔頂回流泵52</p><p>　　7.4.6 P-106A/B苯乙烯塔塔釜輸出泵52</p><p><b>　　8 經(jīng)濟(jì)核算53</b></p><p>　　8.1裝置原料及產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)53</p><p>　　8.2 裝置能耗分析54</p><p>　　8.3 裝置生產(chǎn)控

18、制分析54</p><p>　　8.4 裝置設(shè)計(jì)定員55</p><p>　　8.5 裝置布置原則55</p><p>　　8.6 裝置管道器材選用規(guī)則56</p><p>　　8.7 裝置自動(dòng)控制部分56</p><p>　　8.7.1 自動(dòng)控制水平56</p><p>　　8.7

19、.2 主要控制方案56</p><p>　　8.7.3 主要儀表選型57</p><p>　　8.8 裝置環(huán)境保護(hù)與安全58</p><p>　　8.8.1 裝置三廢情況58</p><p>　　8.8.2 安全59</p><p>　　8.8.3 裝置危險(xiǎn)源分析59</p><p>

20、;　　8.8.4 安全設(shè)計(jì)中采取的措施59</p><p>　　8.9 投資估算及經(jīng)濟(jì)分析60</p><p>　　8.9.1工藝設(shè)備費(fèi)用60</p><p>　　8.9.2 其他費(fèi)用61</p><p>　　8.9.3 預(yù)備費(fèi)用61</p><p>　　8.9.4 專項(xiàng)費(fèi)用61</p>&l

21、t;p><b>　　1 總論</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)苯乙烯，通過查閱各種資料和文獻(xiàn)，采用低活性、高選擇性催化劑，參照魯姆斯公司生產(chǎn)技術(shù)，以乙苯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯，連續(xù)操作。</p><p>　　化工生產(chǎn)的操作可分為全間歇、半間歇、連續(xù)、半

22、連續(xù)四種：在全間歇操作中，整批物料投在一個(gè)設(shè)備單元中處理一定時(shí)間，然后整批輸送到下一個(gè)工序；半間歇操作過程是間歇操作過程的連續(xù)操作過程。全間歇與半間歇（統(tǒng)稱間歇式操作）的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，改變生產(chǎn)品種容易；其缺點(diǎn)是原料消耗定額高，能量消耗大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。連續(xù)式操作，原料及能量消耗低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，因此比較經(jīng)濟(jì)；但總投資較大，占地面積較大，一般單線生產(chǎn)能力為2～10萬噸/年。半連續(xù)操作與連續(xù)操作相比設(shè)備費(fèi)用較少，操作較簡(jiǎn)單

23、，改變生產(chǎn)品種較容易，但產(chǎn)品質(zhì)量不如連續(xù)操作穩(wěn)定，與間歇操作相比，生產(chǎn)規(guī)模更大，勞動(dòng)生產(chǎn)率也更高，用與較大規(guī)模的品種生產(chǎn)，一般為1～2萬噸/年。由于苯乙烯用量很大，需連續(xù)化大生產(chǎn)。采用連續(xù)式操作比較有利。</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇乙苯脫氫法和連續(xù)操作。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件</p><p>　　(1)常州地區(qū)氣象資料<

24、/p><p>　　表1-1 常州地區(qū)氣象資料</p><p>　　(2)常州地區(qū)地質(zhì)資料</p><p><b>　　土壤性質(zhì)：中性 </b></p><p><b>　　地下水位：15米</b></p><p><b>　　1.3 生產(chǎn)制度</b><

25、/p><p>　　年操作300天，連續(xù)生產(chǎn)，四班三運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　2 文獻(xiàn)評(píng)述</b></p><p><b>　　2.1 簡(jiǎn)史概述</b></p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介</p><p>　　苯乙烯，分子式，結(jié)構(gòu)式,是不飽和芳烴最簡(jiǎn)單、最重要的成員

26、，是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于生產(chǎn)塑料、樹脂和合成橡膠。[1]如結(jié)晶型苯乙烯、橡膠改性抗沖聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚體（ABS）、苯乙烯-丙烯腈共聚體（SAN）、苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚體（SMA）和丁苯橡膠(SBR)等。另外，苯乙烯還應(yīng)用在制藥、染料、涂料等行業(yè)，或生產(chǎn)農(nóng)藥乳化劑及選礦劑等方面。</p><p>　　2.1.2 產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展史</p><p>　　苯乙烯是18

27、27年由M· Bonastre蒸餾一種天然香脂——蘇合香時(shí)發(fā)現(xiàn)的。[2]1893年E· Simon同樣用水蒸氣蒸餾法由蘇合香中得到該化合物并命名為苯乙烯。1867年Berthelot發(fā)現(xiàn)乙苯通過赤熱陶管能生成苯乙烯，這一發(fā)現(xiàn)被視為苯乙烯生產(chǎn)的起源。1930年美國(guó)道化學(xué)公司首創(chuàng)由乙苯脫氫法生產(chǎn)苯乙烯工藝，但因當(dāng)時(shí)精餾技術(shù)未解決而未工業(yè)化。直至1937年道化學(xué)公司和BASF公司才在精餾技術(shù)上有突破，獲得高純度苯乙烯單體并

28、聚合成穩(wěn)定、透明、無色塑料。1941～1945年道化學(xué)、孟山都化學(xué)、Farben等公司各自開發(fā)了自己的苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。</p><p>　　50年來，苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，到50年代和60年代已經(jīng)成熟，70年代以后由于能源危機(jī)和化工原料價(jià)格上升以及消除公害等因素，進(jìn)一步促進(jìn)老工藝以節(jié)約原料、降低能耗、消除三廢和降低成本為目標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)，取得了許多顯著成果，使苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到新的水平。<

29、;/p><p>　　2.1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　我國(guó)苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)50年代中期。[3]自中石油蘭州石油化工公司合成橡膠廠采用傳統(tǒng)的三氯化鋁液相烷基化工藝，建成一套5000噸/年苯乙烯生產(chǎn)裝置以來，我國(guó)苯乙烯的生產(chǎn)得到了飛速發(fā)展。2005年上海賽科石化公司50.0萬噸/年苯乙烯裝置的開車成功，標(biāo)志著我國(guó)苯乙烯生產(chǎn)裝置進(jìn)入世界級(jí)規(guī)模。[4]2006年，我國(guó)又有多套

30、苯乙烯裝置建成投產(chǎn)，其中包括中海油與殼牌化學(xué)公司合資在廣東惠州建設(shè)的一套55.0萬噸/年苯乙烯裝置，江蘇利士德化工（江蘇雙良集團(tuán)）在江陰建成的一套20.0萬噸/年生產(chǎn)裝置、中石油錦州石油化工公司建成的一套8.0萬噸/年生產(chǎn)裝置、海南實(shí)華嘉盛化工有限公司與江蘇嘉盛化學(xué)品工業(yè)有限公司共同出資建設(shè)的一套8.0萬噸/年生產(chǎn)裝置。近兩年來，我國(guó)又引進(jìn)了多套苯乙烯裝置，在消化、吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)苯乙烯的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新階段。</p&g

31、t;<p>　　隨著聚苯乙烯和ABS樹脂等苯乙烯下游產(chǎn)品消費(fèi)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，近年來世界苯乙烯的生產(chǎn)發(fā)展很快。2004年，世界苯乙烯的生產(chǎn)能力為2588.0萬噸/年，其中, 北美 /南美地區(qū)的生產(chǎn)能力為742.7萬噸/年,約占世界苯乙烯總生產(chǎn)能力的28.7%； 歐洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為704.1萬噸/年, 約占世界總生產(chǎn)能力的27.2%；中東地區(qū)的生產(chǎn)能力為119.5萬噸/年, 約占世界總生產(chǎn)能力的4.6%；亞洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為10

32、21.7萬噸/年, 約占世界總生產(chǎn)能力的39.5%。另外，近年來許多公司研究用甲苯代替苯制苯乙烯的方法，如Monsanto公司和三菱油化公司的甲苯-甲醇、甲苯-甲烷直接合成苯乙烯的方法，是一種全新的工藝路線。[5]引起了苯乙烯技術(shù)研究者的注意。膜催化法，甲苯二聚共歧化法和丁二烯二聚法制苯乙烯等方法都處于積極的試驗(yàn)探索階段，短時(shí)間內(nèi)難有大的突破。</p><p>　　2.1.4 產(chǎn)品的物化性質(zhì)</p>

33、<p>　　苯乙烯是無色透明油狀液體，不溶于水，溶于醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑。遇明火極易燃燒。光或存在過氧化物催化劑時(shí)，極易聚合放熱導(dǎo)致爆炸。與氯磺酸、發(fā)煙硫酸、濃硫酸反應(yīng)劇烈，有爆炸危險(xiǎn)。有毒，對(duì)人體皮膚、眼和呼吸系統(tǒng)有刺激性?？諝庵凶罡呷菰S濃度為100ppm。苯乙烯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％。</p

34、><p>　　苯乙烯具有乙烯基烯烴的性質(zhì)，反應(yīng)性能極強(qiáng)，如氧化、還原、氯化等反應(yīng)均可進(jìn)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。</p><p>　　表2-1 苯乙烯物性數(shù)據(jù)</p><p>　　表2-1 苯乙烯物性數(shù)據(jù)</p><p>　　2.

35、1.5 產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)</p><p>　　表2-2 苯乙烯質(zhì)量指標(biāo)</p><p>　　2.2 工業(yè)生產(chǎn)方法的選擇及論證</p><p>　　目前，工業(yè)上苯乙烯的生產(chǎn)方法主要有環(huán)球化學(xué)∕魯姆斯法、Fina∕Badger法、巴斯夫法、Halcon法、裂解汽油萃取分離法、環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法等。</p><p>　?。?）環(huán)球化學(xué)∕魯姆斯法</

36、p><p>　　以乙苯為原料，采用脫氫反應(yīng)器，由開始的單級(jí)軸向反應(yīng)器，中間經(jīng)歷開發(fā)了雙級(jí)軸向反應(yīng)器到雙徑向反應(yīng)器再到雙級(jí)徑向反應(yīng)器的各種組合優(yōu)化的多種反應(yīng)器；反應(yīng)器的操作壓力由開始的正壓發(fā)展到今天的負(fù)壓；汽油比由開始的2.5:1發(fā)展到今天1.3：1；蒸汽消耗由開始的10kg∕kgSM發(fā)展到今天的4kg∕kgSM。UOP∕Lummus的Classic SM流程中乙苯脫氫工藝裝置主要有蒸汽過熱爐、絕熱型反應(yīng)器、熱回收器、

37、氣體壓縮機(jī)和乙苯∕苯乙烯分離塔。過熱爐將蒸汽過熱至800℃而作為熱引入反應(yīng)器。乙苯脫氫的工藝操作條件為550～650℃，常壓或減壓，蒸汽∕乙苯質(zhì)量比為1.0～2.5。</p><p>　?。?）Fina∕Badger法</p><p>　　Badger工藝采用絕熱脫氫，蒸汽提供脫氫需要的熱量并降低進(jìn)料中乙苯的分壓和抑制結(jié)焦。蒸汽過熱至800～900℃，與預(yù)熱的乙苯混合再通過催化劑，反應(yīng)溫度

38、為650℃，壓力為負(fù)壓，蒸汽∕乙苯比為1.5%～2.2%。反應(yīng)器材質(zhì)為鉻鎳，反應(yīng)產(chǎn)物在冷凝器中冷凝。Fina／Badger與ABB Lummus公司一起幾乎壟斷了世界苯乙烯生產(chǎn)專利市場(chǎng)。</p><p><b>　?。?）巴斯夫法</b></p><p>　　巴斯夫法工藝特點(diǎn)是用煙道氣加熱的方法提供反應(yīng)熱，這是與絕熱反應(yīng)的最大不同。反應(yīng)產(chǎn)物與原料氣系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，列管

39、間加折流擋板，使加熱氣體徑向流動(dòng)，煙道氣進(jìn)口750℃，出口630℃，換熱后乙苯的進(jìn)料溫度達(dá)到585℃，直接與管內(nèi)脫氫催化劑接觸反應(yīng)。出口氣體經(jīng)急冷、換熱，再經(jīng)空氣冷卻，分離脫氫尾氣(Ｈ２、CH４、CO２等)、水和油，上層脫氫料液送精餾工序制得苯乙烯。</p><p>　?。?）Halcon法</p><p>　　Halcon法又稱PO－SM聯(lián)產(chǎn)法。Halcon法公司開發(fā)，于1973年在西班

40、牙實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。反應(yīng)過程中乙苯在液相反應(yīng)器中用氧化成過氧化物，反應(yīng)條件為壓力0.35MPa，溫度141℃，停留時(shí)間4h，生成的乙苯過氧化物經(jīng)提濃度到17%后，進(jìn)入環(huán)氧化工序。環(huán)氧化溫度為110℃、壓力為4.05MPa。環(huán)氧化反應(yīng)液經(jīng)蒸餾得環(huán)氧丙烷。環(huán)氧化另一產(chǎn)物甲基芐醇在260℃、常壓下脫水得苯乙烯。</p><p>　?。?）裂解汽油萃取分離法</p><p>　　日本日本東麗公司開發(fā)了S

41、tex法裂解汽油萃取分離苯乙烯技術(shù)，同時(shí)還開發(fā)了專用萃取劑，可分離出純度大于99.7%的苯乙烯，同時(shí)可生產(chǎn)對(duì)二甲苯，并降低裂解汽油加氫負(fù)荷，生產(chǎn)成本僅為乙苯脫氫法的一半。</p><p>　?。?）環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法</p><p>　　環(huán)氧烷聯(lián)產(chǎn)法是先將乙苯氧化成乙苯氫過氧化物，再使之在Mo、W催化劑存在下與丙烯反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷和－苯乙醇，后者脫水可得到苯乙烯。其優(yōu)點(diǎn)是克服了AlCl3法有污

42、染、腐蝕和需要氯資源的特點(diǎn)。但這項(xiàng)工藝缺點(diǎn)也是明顯的：工藝流程和反應(yīng)相對(duì)繁長(zhǎng)；一次性投入成本相對(duì)偏高；產(chǎn)物中副產(chǎn)物多導(dǎo)致苯乙烯的收率不高；相比于乙苯脫氫技術(shù)，各項(xiàng)消耗都比較大。</p><p>　　通過比較上述六種方法，可以看出方案（1）工藝流程簡(jiǎn)單，工藝條件合理，生產(chǎn)成本低，最適合工業(yè)化生產(chǎn)，并且具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，所以最終確定按照方案（1）進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，即魯姆斯法。其工藝特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下：</p>

43、<p><b>　　（a）成本減少：</b></p><p>　　苯乙烯裝置是在低蒸汽/油比下操作，因而可降低苯乙烯生產(chǎn)成本。</p><p><b>　?。╞）操作容易：</b></p><p>　　利用該技術(shù)的工業(yè)化裝置已證明它具有很高的可靠性。工業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和設(shè)備的良好設(shè)計(jì)可使操作無故障，從而可減少生產(chǎn)波

44、動(dòng)和損失。</p><p>　?。╟）催化劑壽命長(zhǎng)：</p><p>　　根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，脫氫催化劑的使用壽命是18～24個(gè)月。隨著乙苯裝置上催化劑壽命的延長(zhǎng)，乙苯和苯乙烯裝置更換催化劑的停工時(shí)間也可適應(yīng)盡量減少總停車時(shí)間的需求。</p><p><b>　?。╠）能量回收：</b></p><p>　　魯姆斯公司在苯乙烯

45、裝置上已實(shí)現(xiàn)了低品位能量（500大卡/公斤苯乙烯）的回收工藝，利用乙苯/苯乙烯蒸餾塔頂產(chǎn)物的冷凝熱來汽化乙苯和水的共沸物，并直接送至脫氫反應(yīng)器，而不需要任何壓縮設(shè)備。</p><p><b>　?。╡）生產(chǎn)安全：</b></p><p>　　一旦儀表系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有任何嚴(yán)重誤操作或故障時(shí)，脫氫反應(yīng)的自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)即啟動(dòng)，無需任何操作員工即可將裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入安全操作狀態(tài)或安全停工

46、。</p><p>　　2.3 產(chǎn)品的發(fā)展前景</p><p>　　我國(guó)苯乙烯主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯、ABS樹脂、SAN樹脂、不飽和聚酯樹脂、丁苯橡膠、丁苯膠乳以及苯乙烯系熱塑性彈性體等。2004年的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：55.6%用于生產(chǎn)聚苯乙烯, 11.6%用于生產(chǎn)ABS/SAN樹脂, 3.5%用于生產(chǎn)丁苯橡膠/丁苯膠乳, 7.3%用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂, 2.6%用于生產(chǎn)苯乙烯系熱塑性彈性體,

47、19.4%用于生產(chǎn)農(nóng)藥、醫(yī)藥和離子交換樹脂等其它產(chǎn)品。</p><p>　　總體上來看，我國(guó)對(duì)苯乙烯的需求量很大,而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力偏低,市場(chǎng)缺口較大,每年都需從國(guó)外進(jìn)口大量的苯乙烯。作為其下游產(chǎn)品的聚苯乙烯、ABS樹脂的需求也不斷增加。開發(fā)苯乙烯生產(chǎn)工藝,有利于緩解國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供需緊張的矛盾。</p><p><b>　　3 物料衡算</b></p><

48、p>　　3.1 原料的物料衡算</p><p>　　主反應(yīng)： 90% </p><p>　　副反應(yīng)： 6%</p><p><b>　　4%</b></p><p>　　年產(chǎn)35000噸苯乙烯車間工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　以

49、每年300天，7200小時(shí)計(jì)算，</p><p><b>　　。</b></p><p>　　設(shè)計(jì)裕度：年產(chǎn)量放大1.2倍，則</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》見表3-1</p><p>　　表3-1 物質(zhì)常溫下屬性</p><p>　　表3-1 物質(zhì)常溫下屬性</p>

50、<p>　　表3-2 反應(yīng)器進(jìn)料組成表</p><p>　　表3-3 反應(yīng)器出料組成表</p><p>　　阻聚劑流量=（6580.77+5810+290.51+228.47）×0.03%=3.87kg/h</p><p>　　3.87÷184.11=0.0210kmol/h</p><p>　　設(shè)經(jīng)油水分離器

51、油相損失不計(jì)。</p><p>　　3.2 乙苯塔T101物料衡算</p><p>　　苯乙烯聚合量=55.7903×10%=5.5790kmol/h</p><p>　　聚合物流量=5.5790÷5=1.1158kmol/h</p><p>　　則苯乙烯流量=50.2113kmol/h</p><p&

52、gt;　　50.2113×104.14=5229.00kg/h</p><p>　　焦油流量=1.1158×520.7=581.00kg/h</p><p>　　表3-4 T101進(jìn)料組成表</p><p>　　塔頂乙苯收率99.8%，塔釜苯乙烯收率93%分離過程為清晰分割。</p><p>　　已知各組分的沸點(diǎn)（從低到高

53、）：苯<甲苯<乙苯<苯乙烯<阻聚劑<焦油。</p><p>　　則塔頂組分有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯，塔釜為乙苯、苯乙烯、阻聚劑、焦油。設(shè)定為苯乙烯重關(guān)鍵組分，乙苯為輕關(guān)鍵組分。</p><p>　　表3-5 T101塔頂物料組成表</p><p>　　表3-6 T101塔釜物料組成表</p><p>　　3.3

54、苯乙烯塔T102物料衡算</p><p>　　塔頂苯乙烯收率99.9%，分離過程為清晰分割。</p><p>　　已知各組分的沸點(diǎn)（從低到高）：乙苯<苯乙烯<阻聚劑<焦油。</p><p>　　則塔頂組分有乙苯、苯乙烯、阻聚劑，塔釜為苯乙烯、阻聚劑、焦油。設(shè)定阻聚劑重關(guān)鍵組分，苯乙烯為輕關(guān)鍵組分。</p><p>　　表3-

55、7 T102塔頂物料組成表</p><p>　　表3-8 T102塔釜物料組成表</p><p><b>　　4 乙苯塔工藝計(jì)算</b></p><p>　　4.1 乙苯塔溫度計(jì)算</p><p>　　4.1.1 T101塔頂溫度計(jì)算</p><p>　　已知塔頂壓力為101.325KPa，氣相組

56、成見表4-1</p><p>　　表4-1 T101塔頂氣相組成</p><p>　　查《化工原理》下，P93 泡點(diǎn)溫度計(jì)算公式：</p><p><b>　　其中理想狀態(tài)下：</b></p><p>　　取溫度為120℃計(jì)算，塔頂各組分的氣相分壓見表4-2</p><p>　　表4-2 120

57、℃時(shí)塔頂氣相分壓</p><p>　　取溫度為130℃計(jì)算，塔頂各組分的氣相分壓表4-3</p><p>　　表4-3 130℃時(shí)塔頂各組分分壓</p><p>　　表4-3 130℃時(shí)塔頂各組分分壓</p><p>　　數(shù)據(jù)來源于《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　因?yàn)閥i/Ki=1介于120℃和130℃之

58、間</p><p>　　假設(shè)各物質(zhì)在120℃-130℃的飽和蒸汽壓隨溫度變化為線性變化（內(nèi)插法）</p><p>　　則1℃對(duì)應(yīng)于Kixi的變化為：（1.0148－0.7705）÷10=0.02443</p><p>　　所以相對(duì)于120℃而言溫度變化為：（1－0.7705）÷0.02443=9.4</p><p>　　塔

59、頂溫度TD=120＋9.4=129.4</p><p>　　4.1.2 T101塔釜溫度計(jì)算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，為了便于計(jì)算，采用多設(shè)計(jì)一塊理論板，而不再將再沸器看做一塊理論板計(jì)算，即假定再沸器只提供熱量使液體氣化，而不再改變相平衡。已知塔釜壓力為101.325KPa，氣相組成見表4-4</p><p>　　表4-4 T101塔釜?dú)庀嘟M成</p&

60、gt;<p>　　查《化工原理》下，P93露點(diǎn)溫度的計(jì)算公式：</p><p>　　取溫度為220℃計(jì)算,各組分yi見表4-5</p><p>　　表4-5 220℃時(shí)塔釜各組分yi</p><p>　　取溫度為230℃計(jì)算，各組分xi見表4-6</p><p>　　表4-6 230℃時(shí)塔釜各組分xi</p>&l

61、t;p>　　因?yàn)閥i/Ki=1介于220℃和230℃之間</p><p>　　假設(shè)各物質(zhì)220℃-230℃的飽和蒸汽壓隨溫度變化為線性變化（內(nèi)插法）</p><p>　　則1℃對(duì)應(yīng)于yi/Ki的變化為：(1.1332－0.7958)÷10=0.03374</p><p>　　所以相對(duì)于220℃而言溫度變化為：(1.1332－1)÷0.033

62、74=4.0</p><p>　　塔釜溫度Tw=220＋4.0=224.0</p><p>　　4.2 回流比的計(jì)算</p><p>　　塔頂TD=129.4℃，通過內(nèi)插法計(jì)算塔頂各組分的飽和蒸汽壓，</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　T101塔頂T=129.4℃時(shí)各組分的相對(duì)揮發(fā)度見

63、表4-7</p><p>　　表4-7 T101塔頂各組分的相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　其中，相對(duì)揮發(fā)度均為相對(duì)于重關(guān)鍵組分苯乙烯而言的</p><p>　　例如：ɑ苯=374.810÷65.523=5.72</p><p>　　同理T101塔釜T=224.0℃時(shí)各組分的相對(duì)揮發(fā)度，見表4-8</p><p&

64、gt;　　表4-8 T101塔釜各組分的相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　表4-8 T101塔釜各組分的相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　全塔乙苯的相對(duì)揮發(fā)度ɑ乙苯==1.27</p><p>　　所以對(duì)于全塔而言相對(duì)揮發(fā)度見表4-9</p><p>　　表4-9 T101全塔相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　參考《化工原理

65、》下P96的最小回流比的計(jì)算公式：</p><p>　　其中進(jìn)料狀態(tài)取為泡點(diǎn)進(jìn)料，所以q=1</p><p>　　取不同的θ值代入公式（1）用excel表格進(jìn)行試差計(jì)算，見表4-10</p><p>　　表4-10 θ值的試差計(jì)算</p><p>　　表4-10 θ值的試差計(jì)算</p><p>　　所以θ=1.1040

66、，代入公式（2）中</p><p>　　取回流比為最小回流比的1.52倍作為回流比</p><p>　　4.3 理論板的計(jì)算</p><p>　　參考《化工原理》下，P97理論板數(shù)的捷算公式：</p><p>　　其中，l代表輕關(guān)鍵組分，h代表重關(guān)鍵組分</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)</b>

67、;</p><p>　　查《化工原理》下，P74吉利蘭關(guān)聯(lián)圖（圖9-35）</p><p><b>　　N=60</b></p><p>　　所以理論板取為60塊板</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》，在塔頂T=129.4℃時(shí)</p><p>　　uL=0.243×0.864

68、3＋0.253×0.0491＋0.199×0.0520＋0.214×0.0346=0.240mPa·s</p><p>　　同理，在塔釜T=224℃時(shí)</p><p>　　uL=0.141×0.0026＋0.163×0.9737＋1.698×0.0233＋0.198×0.0004=0.199mPa·s

69、</p><p>　　所以，全塔粘度mP·s</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)，P118，圖10-19精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得，</p><p><b>　　=0.56</b></p><p><b>　　實(shí)際板數(shù)：塊</b></p><p>　　取塔板數(shù)N=1

70、08塊</p><p>　　4.4 加料板位置的確定</p><p>　　查《化工原理》下，P98</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 Nminl=10.76</p><p><b>　　又因?yàn)?lt;/b></p><p><b>　　所以Nl=18.6</b></p>

71、;<p><b>　　加料板取為第19塊</b></p><p>　　實(shí)際：，即進(jìn)料板為第34塊板。</p><p><b>　　4.5 塔徑的計(jì)算</b></p><p>　　4.5.1 進(jìn)料溫度的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)工藝要求，進(jìn)料選取進(jìn)料為常壓下的泡點(diǎn)進(jìn)料，參考《化工原理

72、》下，P92的泡點(diǎn)溫度計(jì)算公式：</p><p>　　通過試差計(jì)算，進(jìn)料溫度為135.1℃。</p><p>　　4.5.2 計(jì)算塔頂?shù)奈镔|(zhì)物性</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得，塔頂在T=129.4℃下的物性見表4-11</p><p>　　表4-11 塔頂各組分的物性</p><p>　　甲醇塔塔頂

73、的平均相對(duì)分子質(zhì)量MD</p><p>　　MD=106.16×0.8643+104.14×0.0491＋78.11×0.0520+92.14×0.0346=104.12g/mol</p><p><b>　　塔頂?shù)臍庀嗝芏萈V</b></p><p>　　塔頂?shù)囊合嗝芏萈L、</p>&l

74、t;p>　　PL=（0.7672×0.8643＋0.8108×0.0491＋0.7574×0.052+0.7601×0.0346）×1000=768.58kg/m3</p><p><b>　　塔頂?shù)囊后w粘度uL</b></p><p>　　uL=0.243×0.8643＋0.253×0.04

75、91＋0.199×0.0520＋0.214×0.0346=0.240mPa·s</p><p><b>　　塔頂?shù)臍怏w流量WV</b></p><p>　　V=(R+1)D=(8+1)×71.5789=644.2101kmol/h</p><p>　　WV=V×MD=644.2101×

76、104.12=67075.15kg/h</p><p><b>　　塔頂?shù)囊后w流量WL</b></p><p>　　L=RD=8×71.5789=572.6312kmol/h</p><p>　　WL=L×MD=572.6312×104.12=59622.36kg/h</p><p>　　塔

77、頂?shù)奈镔|(zhì)性質(zhì)匯總，見表4-12</p><p>　　表4-12 塔頂物質(zhì)性質(zhì)匯總</p><p>　　4.5.3 計(jì)算塔釜的物質(zhì)物性</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得，塔釜在T=224℃下的物性見表4-13</p><p>　　表4-13 塔釜各物質(zhì)的物性</p><p>　　甲醇塔塔釜的平均相對(duì)分子質(zhì)

78、量MW</p><p>　　MW=106.16×0.0026＋104.14×0.9737＋184.11×0.0004＋520.7×0.0233=113.88g/mol</p><p><b>　　塔釜的氣相密度PV</b></p><p>　　塔釜的液相密度PL、</p><p>

79、　　PL=(0.6631×0.0026+0.7119×0.9737+0.9547×0.0233＋0.7240×0.0004）×1000=717.50kg/m3</p><p><b>　　塔釜的液體粘度uL</b></p><p>　　uL=0.141×0.0026＋0.163×0.9737＋1.6

80、98×0.0233＋0.198×0.0004=0.199mPa·s</p><p><b>　　塔釜的氣體流量WV</b></p><p>　　V'=(R+1)D=(8+1)×71.5789=644.2101kmol/h</p><p>　　WV=V'×MW=644.2101&#

81、215;113.88=73362.65kg/h</p><p><b>　　塔釜的液體流量WL</b></p><p>　　L'=RD+F=8×71.5789+119.5362=692.1674kmol/h</p><p>　　WL=L'×113.88=692.1674×113.88=78824.0

82、2kg/h</p><p>　　8.96×0.0026＋10.88×0.9737＋16.94×0.0233+10.89×0.0004=11.02</p><p>　　塔釜的物質(zhì)性質(zhì)匯總，見表4-14</p><p>　　表4-14 塔釜的物質(zhì)性質(zhì)匯總</p><p>　　4.5.4 全塔的物質(zhì)物性<

83、;/p><p><b>　　全塔的氣相密度</b></p><p><b>　　全塔的液相密度</b></p><p><b>　　全塔的液體粘度</b></p><p><b>　　全塔的氣體流量</b></p><p><b&

84、gt;　　全塔的液體流量</b></p><p>　　全塔的物質(zhì)性質(zhì)匯總，見表4-15</p><p>　　表4-15 全塔的物質(zhì)性質(zhì)匯總</p><p>　　4.5.5 空塔氣速計(jì)算</p><p>　　精餾段的氣、液相體積流率為</p><p>　　取板間距HT=0.45</p><

85、p>　　查《化工原理》下冊(cè)P129圖10-42，得 =0.081 </p><p>　　取泛點(diǎn)百分率為0.8，則空塔氣速為</p><p>　　=0.80.8×1.20=0.96m∕s</p><p>　　單流塔板取堰長(zhǎng)lw=0.7D</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)P127圖10-40弓形降液管的寬度與面

86、積</p><p><b>　　D=m</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑園整后為 D=3.0m</p><p><b>　　塔截面積為 </b></p><p><b>　　溢流管面積</b></p><p><b>　　氣體通過有

87、效面積</b></p><p>　　un=6.5674÷6.465=1.016m/s</p><p><b>　　校驗(yàn)實(shí)際泛點(diǎn)百分率</b></p><p>　　4.5.6 塔高計(jì)算</p><p>　　-實(shí)際塔板數(shù) -人孔數(shù)</p><p>　　-塔頂空

88、間高度 -設(shè)人孔處的板間距</p><p>　　-進(jìn)料板處板間距 -塔底空間高度</p><p>　　-封頭 -裙座</p><p>　　N=108 S=19</p><p><b>　　取 </b></p><p><b&g

89、t;　　塔體總高：</b></p><p>　　4.6 流體力學(xué)校核</p><p><b>　　取堰長(zhǎng)</b></p><p><b>　　出口堰高</b></p><p><b>　　降液管底隙高度</b></p><p><b&g

90、t;　　篩孔孔間距</b></p><p>　　參考《化工原理》下P128式10-24</p><p><b>　　開孔率</b></p><p><b>　　篩孔數(shù)</b></p><p><b>　　篩孔氣速</b></p><p>　　

91、4.6.1 板壓降校核</p><p><b>　　干板壓降</b></p><p>　　取板厚δ=3mm δ/=3/6=0.5</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)P132圖10-45得=0.74</p><p>　　u0=10.08m/s</p><p><b>　　所以&

92、lt;/b></p><p><b>　?。╞）板上液層阻力</b></p><p>　　參考《化工原理》下冊(cè)P132式10-31</p><p>　　參考《化工原理》下冊(cè)P133式10-34</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)P134圖10-48得E=1.03</p><p><

93、b>　　所以m</b></p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)圖10-46得液層充氣系數(shù)=0.58</p><p><b>　　板壓降</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為常壓塔，對(duì)板壓降無特殊要求，所以合適</p><p>　　4.6.2 液沫夾帶量的校核</p><p>　　

94、參考《化工原理課程設(shè)計(jì)》P113式3-36</p><p>　?。阂耗瓓A帶量（kg液/kg氣）</p><p>　?。核迳瞎呐輰拥母叨?lt;/p><p><b>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　4.6.3 溢流液泛條件

95、校核</p><p>　　參考《化工原理》下P133式10-33</p><p>　?。喊l(fā)泡系數(shù)，一般物系中=0.5</p><p>　　參考《化工原理》下P111式10-8</p><p>　　降液管內(nèi)的清液高度為</p><p>　　已知 </p><p>　　參考《化工原理

96、》下P134式10-38</p><p><b>　　降液管阻力</b></p><p>　　滿足條件，不會(huì)發(fā)生溢流液泛</p><p>　　4.6.4 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核</p><p>　　參考《化工原理》下P134式10-39</p><p>　　滿足條件，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氣泡夾帶&

97、lt;/p><p>　　4.6.5 漏液點(diǎn)校核</p><p>　　參考《化工原理課程設(shè)計(jì)》P114式3-34</p><p><b>　　、</b></p><p>　　參考《化工原理課程設(shè)計(jì)》P114式3-38</p><p><b>　　實(shí)際孔速</b></p>

98、<p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>　　表明塔板具有足夠的彈性。</p><p><b>　　5 苯乙烯塔工藝</b></p><p>　　5.1 苯乙烯塔溫度的計(jì)算</p><p>　　5.1.1 T102塔頂溫度計(jì)計(jì)算</p><p>　　

99、已知塔頂壓力為101.325KPa，氣相組成見表5-1</p><p>　　表5-1 T102塔頂氣相組成</p><p>　　取溫度為140℃計(jì)算，塔頂各組分的氣相分壓見表5-2</p><p>　　表5-2 140℃時(shí)塔頂氣相分壓</p><p>　　取溫度為150℃計(jì)算，塔頂各組分的氣相分壓表5-3</p><p&

100、gt;　　表5-3 150℃時(shí)塔頂各組分分壓</p><p>　　數(shù)據(jù)來源于《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　因?yàn)閥i/Ki=1介于140℃和150℃之間</p><p>　　假設(shè)各物質(zhì)在140℃-150℃的飽和蒸汽壓隨溫度變化為線性變化（內(nèi)插法）</p><p>　　則1℃對(duì)應(yīng)于Kixi的變化為：（1.1342－0.8702）&

101、#247;10=0.0264</p><p>　　所以相對(duì)于140℃而言溫度變化為：（1－0.8702）÷0.0264=4.9</p><p>　　塔頂溫度TD=140＋4.9=144.9</p><p>　　5.1.2 T102塔釜溫度計(jì)算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，為了便于計(jì)算，采用多設(shè)計(jì)一塊理論板，而不再將再沸器看做一塊

102、理論板計(jì)算，即假定再沸器只提供熱量使液體氣化，而不再改變相平衡。</p><p>　　已知塔釜壓力為101.325KPa，氣相組成見表5-4</p><p>　　表5-4 T102塔釜?dú)庀嘟M成</p><p>　　取溫度為330℃計(jì)算,各組分xi見表5-5</p><p>　　表5-5 330℃時(shí)塔釜各組分xi</p><

103、p>　　取溫度為340℃計(jì)算，各組分xi見表5-6</p><p>　　表5-6 340℃時(shí)塔釜各組分xi</p><p>　　因?yàn)閥i/Ki=1介于330℃和340℃之間</p><p>　　假設(shè)各物質(zhì)在330℃-340℃的飽和蒸汽壓隨溫度變化為線性變化（內(nèi)插法）</p><p>　　則1℃對(duì)應(yīng)于yi/Ki的變化為：(1.1018－0

104、.8620)÷10=0.02398</p><p>　　所以相對(duì)于330℃而言溫度變化為：(1.1018－1)÷0.02398=4.3</p><p>　　塔釜溫度Tw=330＋4.3=334.3</p><p>　　5.2 回流比的計(jì)算</p><p>　　塔頂TD=144.9℃，通過內(nèi)插法計(jì)算塔頂各組分的飽和蒸汽壓，&

105、lt;/p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　T102塔頂T=144.9℃時(shí)各組分的相對(duì)揮發(fā)度見表5-7</p><p>　　表5-7 T102塔頂各組分的相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　T102塔釜T=334.3℃時(shí)各組分的相對(duì)揮發(fā)度，見表5-8</p><p>　　表5-8 T102塔釜各組分

106、的相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　全塔乙苯的相對(duì)揮發(fā)度ɑ苯乙烯==3.70</p><p>　　所以對(duì)于全塔而言相對(duì)揮發(fā)度見表5-9</p><p>　　表5-9 T102全塔相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　參考《化工原理》下P96的最小回流比的計(jì)算公式：</p><p>　　其中進(jìn)料狀態(tài)取為泡點(diǎn)進(jìn)料，所以q=1<

107、;/p><p>　　取不同的θ值代入公式（1）用excel表格進(jìn)行試差計(jì)算，見表5-10</p><p>　　表5-10 θ值的試差計(jì)算</p><p>　　所以θ=1.0003，代入公式（2）中</p><p>　　取回流比為最小回流比的1.9倍作為回流比</p><p>　　5.3 理論板的計(jì)算</p>

108、<p>　　參考《化工原理》下，P97理論板數(shù)的捷算公式：</p><p>　　其中，l代表輕關(guān)鍵組分，h代表重關(guān)鍵組分</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)</b></p><p>　　查《化工原理》下，P74</p><p>　　所以理論板的計(jì)算公式為：</p><p><b&

109、gt;　　代入數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　N=13.9</b></p><p>　　所以理論板取為14塊板</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》，在塔頂144.9℃時(shí)塔頂?shù)囊后w粘度uL</p><p>　　uL=0.22×0.0027＋0.244×0.9972＋0.

110、42×0.0001=0.244mPa*s</p><p>　　同理，在塔釜148.26℃時(shí)塔釜的液體粘度uL</p><p>　　uL=0.075×0.0762＋0.505×0.9107＋0.096×0.0131=0.467mPa*s</p><p>　　所以，全塔粘度mP·s</p><p>

111、;　　查《化工原理》下冊(cè)，P118，圖10-19精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得，</p><p><b>　　=46%</b></p><p><b>　　實(shí)際板數(shù)：塊</b></p><p><b>　　取塔板數(shù)N=31塊</b></p><p>　　5.4 加料板位置的確定<

112、/p><p>　　查《化工原理》下，P98</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 Nminl=1.08</p><p><b>　　又因?yàn)?lt;/b></p><p><b>　　所以Nl=3.62</b></p><p>　　理論加料板取為第4塊</p><p&g

113、t;　　實(shí)際：，即進(jìn)料板為第8塊板。</p><p><b>　　5.5 塔徑的計(jì)算</b></p><p>　　5.5.1 進(jìn)料溫度的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)工藝要求，進(jìn)料選取進(jìn)料為常壓下的泡點(diǎn)進(jìn)料，參考《化工原理》下，P92的泡點(diǎn)溫度計(jì)算公式：</p><p>　　通過試差計(jì)算，進(jìn)料溫度為145.9℃。<

114、/p><p>　　5.5.2 計(jì)算塔頂?shù)奈镔|(zhì)物性</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》</p><p>　　塔頂在T=144.9℃下的物性見表5-11</p><p>　　表5-11 塔頂各組分的物性</p><p>　　塔頂?shù)钠骄鄬?duì)分子質(zhì)量MD</p><p>　　MD=106.16&

115、#215;0.0027+104.14×0.9972＋184.11×0.0001=104.15g/mol</p><p><b>　　塔頂?shù)臍庀嗝芏萈V</b></p><p>　　塔頂?shù)囊合嗝芏萈L、</p><p>　　PL=（0.7518×0.0027＋0.7960×0.9972＋0.8076

116、5;0.0001）×1000=795.88kg/m3</p><p><b>　　塔頂?shù)囊后w粘度uL</b></p><p>　　uL=0.22×0.0027＋0.244×0.9972＋0.42×0.0001=0.244mPa*s</p><p><b>　　塔頂?shù)臍怏w流量WV</b>

117、;</p><p>　　V=(R+1)D=(0.07+1)×46.7321=50.0033kmol/h</p><p>　　WV=V×MD=50.0033×104.15=5207.84kg/h</p><p><b>　　塔頂?shù)囊后w流量WL</b></p><p>　　L=RD=0.07&#

118、215;46.7321=3.2712kmol/h</p><p>　　WL=L×MD=3.2712×104.15=340.70kg/h</p><p>　　16.04×0.0027＋18.30×0.9972＋17.22×0.0001=18.29</p><p>　　塔頂?shù)奈镔|(zhì)性質(zhì)匯總，見表5-12</p>

119、<p>　　表5-12 塔頂物質(zhì)性質(zhì)匯總</p><p>　　5.5.3 計(jì)算塔釜的物質(zhì)物性</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得，塔釜在T=334.3℃下的物性見表5-13</p><p>　　表5-13 塔釜各物質(zhì)的物性</p><p>　　塔釜的平均相對(duì)分子質(zhì)量MW</p><p>　　

120、MW=104.14×0.0762＋520.7×0.9107＋184.11×0.0131=484.55g/mol</p><p><b>　　塔釜的氣相密度PV</b></p><p>　　塔釜的液相密度PL、</p><p>　　PL=(0.546×0.0762+0.8469×0.9107+0.

121、5667×0.0131）×1000=820.30kg/m3</p><p><b>　　塔釜的液體粘度uL</b></p><p>　　uL=0.075×0.0762＋0.505×0.9107＋0.096×0.0131=0.467mPa*s</p><p><b>　　塔釜的氣體流量W

122、V</b></p><p>　　V'=(R+1)D=(0.07+1)×46.7321=50.0033kmol/h</p><p>　　WV=V'×MW=50.0033×484.55=24229.10kg/h</p><p><b>　　塔釜的液體流量WL</b></p>&

123、lt;p>　　L'=RD+F=0.07×46.7321+47.9573=51.2285kmol/h</p><p>　　ML=L'×484.55=51.2285×484.55=24822.77kg/h</p><p>　　2.15×0.0762＋10.03×0.9107＋3.10×0.0131=9.34mN/

124、m</p><p>　　塔釜的物質(zhì)性質(zhì)匯總，見表5-14</p><p>　　表5-14 塔釜的物質(zhì)性質(zhì)匯總</p><p>　　5.5.4 全塔的物質(zhì)物性</p><p><b>　　全塔的氣相密度</b></p><p><b>　　全塔的液相密度</b></p&g

125、t;<p><b>　　全塔的液體粘度</b></p><p><b>　　全塔的氣體流量</b></p><p><b>　　全塔的液體流量</b></p><p>　　全塔的物質(zhì)性質(zhì)匯總，見表5-15</p><p>　　表5-15 全塔的物質(zhì)性質(zhì)匯總<

126、/p><p>　　5.5.5 空塔氣速計(jì)算</p><p>　　精餾段的氣、液相體積流率為</p><p>　　取板間距HT=0.45，查《化工原理》下冊(cè)P129圖10-42，得 =0.08</p><p><b>　　mN/m</b></p><p>　　取泛點(diǎn)百分率為0.8</p>

127、<p>　　單流塔板取堰長(zhǎng)lw=0.7D</p><p>　　查《化工原理》下冊(cè)P127圖10-40弓形降液管的寬度與面積</p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑園整后為 D=1.2m</p><p><b>　　塔板面積 </b></p><p><b>　　溢流管面積 </b><

128、/p><p><b>　　氣體通過有效面積</b></p><p>　　根據(jù)氣體通過面積計(jì)算流速</p><p>　　校驗(yàn)實(shí)際泛點(diǎn)百分率 </p><p>　　5.5.6 塔高計(jì)算</p><p>　　-實(shí)際塔板數(shù) -人孔數(shù)</p><p>　　-塔頂空間高

129、度 -設(shè)人孔處的板間距</p><p>　　-進(jìn)料板處板間距 -塔頂空間高度</p><p>　　-封頭 -裙座</p><p>　　N=31 S=5</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　

130、塔體總高：</b></p><p><b>　　6 能量衡算</b></p><p>　　6.1 反應(yīng)器R101的熱負(fù)荷</p><p>　　以25℃為基準(zhǔn)，進(jìn)料溫度為600℃。</p><p>　　查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》、《物理化學(xué)（下）》進(jìn)料各物質(zhì)的屬性，見表6-1</p><p&

131、gt;　　表6-1 各組分的比熱容</p><p><b>　　原料帶入熱量：</b></p><p><b>　　產(chǎn)品帶出熱量：</b></p><p>　　主反應(yīng)：C6H5CH2CH3 →C6H5C2H3+ H2 117.8kJ/mol</p><p>　　副反應(yīng): C6