畢業(yè)設(shè)計(jì)---乙苯生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文設(shè)計(jì)</b></p><p>　　年產(chǎn)一萬(wàn)噸乙苯生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　1設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)條件</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)主要依據(jù)</b></p><p>　　高橋化工廠乙苯生產(chǎn)裝置，常州石化廠，清江石化廠。</p>&l

2、t;p><b>　　2.2設(shè)計(jì)主要條件</b></p><p>　　一年工作曰按300天計(jì)，一天以24小時(shí)計(jì)；</p><p>　　苯單耗0.80噸（純）/噸乙苯（純）；</p><p>　　精苯（原料苯）組成（質(zhì)量%）：苯99.00%；甲苯0.95%；H2O 0.05%；</p><p>　　苯對(duì)乙苯的單程轉(zhuǎn)化率

3、35%；</p><p>　　乙烯總轉(zhuǎn)化率97.50%(生成乙苯91.00%、二乙苯4.00%、三乙苯及樹(shù)脂等2.50%)；</p><p>　　乙烯尾氣損失1%，機(jī)械損失1.5%；</p><p>　　原料乙烯組成（mol%）：C2H4=95.00%、CH4=1.60%、C3H8=1.00%；</p><p>　　催化劑絡(luò)合物組成（質(zhì)量%）

4、：AlCl3=25.00%、二乙苯=51.70%、三乙苯=23.30%；</p><p>　　AlCl3添加量為0.03噸/噸乙苯，循環(huán)的AlCl3絡(luò)合物量為0.35噸/噸乙苯；</p><p>　　烴化塔操作溫度95℃，操作壓力1.3atm，為簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)：</p><p>　　、尾氣中除含C2H4、CH4、C3H8外，還含有HCl、苯、甲苯、乙苯、不含二乙苯以上

5、物質(zhì)；</p><p><b>　　甲苯不參加反應(yīng)；</b></p><p>　　三乙苯以上按三乙苯計(jì)；</p><p>　　新AlCl3絡(luò)合物與循環(huán)絡(luò)合物組成相同。</p><p>　　冷凝器操作壓力1.3atm，尾氣在40℃下冷凝；</p><p>　　進(jìn)料溫度：精苯及原料氣 25℃；循環(huán)苯

6、 25℃；新AlCl3絡(luò)合物 65℃；循環(huán)絡(luò)合物 65℃；回流苯 40℃；</p><p>　　產(chǎn)品乙苯純度99.50%(質(zhì)量%)，尾氣及其它損失的乙苯為產(chǎn)量的1%；</p><p>　　烷基化反應(yīng)器頂部蒸出的芳烴中苯占70%、甲苯占20%、乙苯占10%（質(zhì)量%）；</p><p>　　熱損失為輸出熱的（5～10%）；</p><p>

7、;　　氣體空塔速度W=0.1m/s；</p><p>　　反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度為153kg～170kg/(m3.h)</p><p>　　2 設(shè)計(jì)規(guī)模、產(chǎn)品、原料規(guī)格、主要性質(zhì)和用途</p><p>　　2.1產(chǎn)品的主要性質(zhì)、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)能力</p><p>　　1．產(chǎn)品名稱：乙苯。</p><p>　　2．生產(chǎn)規(guī)模：10

8、000噸∕年</p><p>　　3．生產(chǎn)能力：10000×1000÷（300×24）=1388.89㎏／h</p><p>　　2.2產(chǎn)品的主要性質(zhì)、規(guī)格和用途</p><p><b>　　1乙苯的主要性質(zhì)</b></p><p>　　乙苯是無(wú)色液體，具有芳香氣味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳

9、和乙醚，幾乎不溶于水，易燃易爆，對(duì)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)物隨氧化劑的強(qiáng)弱及反應(yīng)條件的不同而異。在強(qiáng)氧化劑（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(yīng)條件氧化，則生成苯乙酮。 </p><p>　　乙苯的其它性質(zhì)如下表所示： </p><p><b>　　2乙苯的規(guī)格</

10、b></p><p>　　AR分析純 500ML/瓶 55.00</p><p><b>　　3乙苯的主要用途 </b></p><p>　　乙苯是一個(gè)重要的中間體，主要用來(lái)生產(chǎn)苯乙烯，其次用作溶劑、稀釋劑以及用于生產(chǎn)二乙苯、苯乙酮、乙基蒽醌等；同時(shí)它又是制藥工業(yè)的主要原料</p><p>　　2.3原料苯的主要性

11、質(zhì)、規(guī)格和主要用途</p><p><b>　　1原料苯的主要性質(zhì)</b></p><p>　　最簡(jiǎn)單的芳烴。分子式C6H6。為有機(jī)化學(xué)工業(yè)的基本原料之一。無(wú)色、易燃、有特殊氣味的液體。在水中的溶解度很小，能與乙醇、乙醚、二硫化碳等有機(jī)溶劑混溶。能與水生成恒沸混合物，沸點(diǎn)為69.25℃，含苯 91.2％。因此，在有水生成的反應(yīng)中常加苯蒸餾，以將水帶出。苯在燃燒時(shí)產(chǎn)生濃

12、煙。</p><p>　　苯是一種無(wú)色、具有特殊芳香氣味的液體，能與醇、醚、丙酮和四氯化碳互溶，微溶于水。苯具有易揮發(fā)、易燃的特點(diǎn)，其蒸氣有爆炸性。苯能夠起取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)。苯用硝酸和硫酸的混合物硝化，生成硝基苯，硝基苯還原生成重要的染料中間體苯胺；苯用硫酸磺化，生成苯磺酸，可用來(lái)合成苯酚；苯在三氯化鐵存在下與氯作用，生成氯苯，它是重要的中間體；苯在無(wú)水三氯化鋁等催化劑存在下與乙烯、丙烯或長(zhǎng)鏈烯烴作用

13、生成乙苯、異丙苯或烷基苯，苯催化加氫生成環(huán)己烷，它是合成耐綸的原料；苯在光照下加三分子氯，可得殺蟲(chóng)劑 666，由于對(duì)人畜有毒，已禁止生產(chǎn)使用。苯難于氧化，但在 450℃和氧化釩存在下可氧化成順丁烯二酸酐，后者是合成不飽和聚酯樹(shù)脂的原料。苯是橡膠、脂肪和許多樹(shù)脂的良好溶劑，但由于毒性大，已逐漸被其他溶劑所取代。苯可加在汽油中以提高其抗爆性能。苯在工業(yè)上由煉制石油所產(chǎn)生的石腦油餾分經(jīng)催化重整制得，或從煉焦所得焦?fàn)t氣中回收。苯蒸氣有毒，急性中

14、毒在嚴(yán)重情況下能引起抽筋，甚至失去知覺(jué)；慢性中毒能損害造血功能。</p><p>　　苯的其他性質(zhì)如下表所示： </p><p><b>　　2原料苯的規(guī)格</b></p><p>　　(1)海油苯乙烯裝置對(duì)寶鋼粗苯加氫產(chǎn)品苯的總N要求≤0.5ppm</p><p>　?。?）江蘇雙良苯乙烯裝置對(duì)苯的要求：堿性N≤0.1

15、ppm3苯的主要用途</p><p>　　苯的最大用途是作為生產(chǎn)苯乙烯的單體原料，約占世界苯消耗量的50%。環(huán)已烷和苯酚也是苯重要消費(fèi)領(lǐng)域。二者各占苯消費(fèi)量的15%-18%。此外，苯胺、烷基苯、順丁烯二酸酐也都是由苯生產(chǎn)的重要衍生物。</p><p>　　在芳烴中產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣。沿革  1849年C.曼斯菲爾德從中分離出苯。1876年后實(shí)現(xiàn)了從回收苯，此后至20世

16、紀(jì)50年代，苯幾乎全部來(lái)自焦?fàn)t煤氣和煤焦油。1949年，美國(guó)用，從輕質(zhì)石油餾分)生產(chǎn)苯。1961年實(shí)現(xiàn)烷基苯制苯。近年用歧化制苯和，還從中分離苯。上述各種石油制苯工藝的問(wèn)世,使得苯的主要來(lái)源從煤轉(zhuǎn)為石油,其生產(chǎn)也迅速發(fā)展。1950年，苯的世界年產(chǎn)量不足2Mt,1982年達(dá)10Mt以上。M.貝特洛于1866年曾用合成苯，因乙炔成本高，此法至今不具工業(yè)意義。</p><p>　　苯的主要用途是作汽油的摻合物，以提高汽

17、油的辛烷值。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，作為化工原料的苯的用量越來(lái)越大，其中制苯乙烯、環(huán)己烷和異丙苯所耗用的量最多，約占世界總產(chǎn)量的80％。我國(guó)70年代純苯的產(chǎn)量為16.67萬(wàn)噸，1983年達(dá)42.5萬(wàn)噸。</p><p>　　苯的主要用途是作汽油的摻合物，以提高汽油的辛烷值。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，作為化工原料的苯的用量越來(lái)越大，其中制苯乙烯、環(huán)己烷和異丙苯所耗用的量最多，約占世界總產(chǎn)量的80％。我國(guó)70年代純苯的

18、產(chǎn)量為16.67萬(wàn)噸，1983年達(dá)42.5萬(wàn)噸。</p><p>　　2.4原料乙烯的主要性質(zhì)、規(guī)格和主要用途</p><p>　　1原料乙烯的主要性質(zhì)</p><p>　　在通常狀況下，乙烯是一種無(wú)色、稍有氣味的氣體。乙烯難溶于水，在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的密度為1．25g/L，比空氣的寬度略小。</p><p>　　乙烯的分子里含有碳碳雙鍵，與只含碳

19、碳單鍵的烷烴相比，雙鍵的存在會(huì)對(duì)乙烯的化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生什么影響呢？</p><p><b>　　氧化反應(yīng)</b></p><p>　　【實(shí)驗(yàn)2】  點(diǎn)燃純凈的乙烯。觀察乙烯燃燒時(shí)的現(xiàn)象。</p><p>　　可以看到乙烯在空氣中燃燒，火焰明亮并伴有黑煙。跟烷烴一樣，乙烯在空氣中燃燒也生成二氧化碳和水。</p><p&g

20、t;　　CH2＝CH2＋3O22CO2＋2H2O</p><p>　　乙烯含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高，燃燒時(shí)由于碳沒(méi)有得到充分燃燒，所以有黑煙產(chǎn)生。</p><p>　　【實(shí)驗(yàn)3】  把乙烯通入盛有KMnO4酸性溶液的試管中，觀察試管里溶液顏色的變化?？梢钥吹?，通入乙烯后，KMnO4酸性溶液的紫色很快褪去，如圖3所示。這說(shuō)明乙烯能被氧化劑KMnO4氧化，它的化學(xué)性質(zhì)比烷烴活潑。利用這個(gè)

21、反應(yīng)可以區(qū)別甲烷和乙烯。</p><p><b>　　加成反應(yīng)</b></p><p>　　【實(shí)驗(yàn)3】  把乙烯通入盛有溴的四氯化碳溶液的試管中，觀察試管里溶液顏色的變化?？梢钥吹?，乙烯通入溴的四氯化碳溶液后，溴的紅棕色很快褪去，如圖4所示。說(shuō)明乙烯與溴發(fā)生了反應(yīng)。</p><p>　　在這個(gè)反應(yīng)中，乙烯雙鍵中的一個(gè)鍵斷裂，2個(gè)溴原子

22、分別加在兩個(gè)價(jià)鍵不飽和的碳原子上，生成無(wú)色的1，2-二溴乙烷液體。這種有機(jī)物分子中雙鍵（或三鍵）兩端的碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成的化合物的反應(yīng)，叫做加成反應(yīng)</p><p>　　乙烯不僅可以與溴發(fā)生加成反應(yīng)，還可以與水、氫氣、鹵化氫、氯氣等在一定的條件下發(fā)生加成反應(yīng)。例如：</p><p>　　CH2＝CH2＋H2OCH3－CH2OH</p><p>　　

23、工業(yè)上可以利用乙烯與水的加成反應(yīng)，即乙烯水化法制取乙醇。</p><p><b>　　聚合反應(yīng)</b></p><p>　　在適宜的溫度、壓強(qiáng)和有催化劑存在的條件下，乙烯的碳碳雙鍵中的一個(gè)鍵可以斷裂，分子間通過(guò)碳原子的相互結(jié)合能形成很長(zhǎng)的碳鏈，生成聚乙烯。</p><p>　　CH2＝CH2＋CH2＝CH2＋CH2＝CH2＋……－CH2-CH2

24、－CH2－CH2－CH2－CH2-……</p><p>　　這個(gè)反應(yīng)可以表示成：</p><p><b>　　nCH2＝CH2</b></p><p>　　聚乙烯的分子很大，相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)，這種相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物屬于高分子化合物，簡(jiǎn)稱高分子或高聚物。由相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)叫做聚合反應(yīng)。

25、在聚合反應(yīng)中，由不飽和的相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物的分子，這樣的聚合反應(yīng)同時(shí)也是加成反應(yīng)，所以這種聚合反應(yīng)叫做加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)。乙烯聚合成聚乙烯的反應(yīng)就屬于加聚反應(yīng)</p><p>　　2.乙烯的主要規(guī)格：</p><p>　?。?）乙烯的含量：95%（體積）</p><p>　?。?）CH4%=16%</p>

26、<p>　　（3） C2H6%=24%</p><p>　?。?） C3H8%=1%</p><p>　?。?） H2S含量＜0.0005%（體積%）</p><p>　　3原料乙烯的主要用途</p><p>　　乙烯是石油化學(xué)工業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料，它主要用于制造塑料、合成纖維、有機(jī)溶劑等。從20世紀(jì)60年代以來(lái)，世界上乙烯工

27、業(yè)得到迅速的發(fā)展。乙烯工業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了其他以石油為原料的石油化工的發(fā)展。因此一個(gè)國(guó)家乙烯工業(yè)的發(fā)展水平，已成為衡量這個(gè)國(guó)家石油化學(xué)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　我國(guó)的乙烯工業(yè)從無(wú)到有，近十幾年來(lái)發(fā)展較快，已新建和改造成一批以年產(chǎn)30萬(wàn)噸、40萬(wàn)噸45萬(wàn)噸乙烯為主的乙烯生產(chǎn)裝置，從1985年至1995年，10年間我國(guó)的乙烯年生產(chǎn)能力從7.2×105t上升為30×105t，增加了3.

28、2倍，一些規(guī)模更大、技術(shù)先進(jìn)的乙烯生產(chǎn)裝置正在建設(shè)中。</p><p>　　乙烯除了是石化工業(yè)的重要原料之外，還是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，用它可以催熟果實(shí)。在長(zhǎng)途運(yùn)輸中，為了避免果實(shí)發(fā)生腐爛，常常運(yùn)輸尚未完全成熟的果實(shí)，運(yùn)到目的地后，再向存放果實(shí)的庫(kù)房空氣里混入少量乙烯，這樣就可以把果實(shí)催熟。</p><p>　　2.5無(wú)水AlCl3的規(guī)格</p><p>　　1．Al

29、Cl3含量 ＞98.5%</p><p>　　2．FeCl3含量 ＜0.1%</p><p>　　3. 外觀： 白色或淡黃色粉末</p><p>　　4．顆粒度 ＜5mm</p><p>　　3. 乙苯生產(chǎn)方法評(píng)述和選擇</p><p>　　乙苯的工業(yè)生產(chǎn)在世界上有很多方法，但由于資源限制，經(jīng)濟(jì)價(jià)格昂貴（催化

30、劑）或技術(shù)上的落后等原因。目前，我國(guó)大都采用兩大類中幾種方法來(lái)生產(chǎn)乙苯。一類是從石油裂解所得的裂解汽油及鉑重整所得的重整產(chǎn)物中所含的C8餾分中分離制得；另一類是采用苯和乙烯為原料的烷基化法生產(chǎn)。</p><p>　　3.1由C8芳烴分離生產(chǎn)乙苯</p><p>　　石油裂解制乙烯、丙烯時(shí)副產(chǎn)的裂解汽油，催化裂化制得的裂化汽油以及鉑重整制得的重整油中所得的碳八餾分中都含有一定量的乙苯，將此餾

31、分用超精餾塔（塔板數(shù)達(dá)350塊）進(jìn)行精餾，可制得純度達(dá)99.7%的乙苯，該法生產(chǎn)乙苯的操作費(fèi)用相對(duì)低廉，但產(chǎn)量太少，而且設(shè)備操作費(fèi)用高。</p><p>　　3.2苯的烷基化生產(chǎn)乙苯</p><p>　　芳烴的烷基化法是指在芳烴分子中，苯環(huán)上的一個(gè)氫或幾個(gè)氫被烷基取代而生成烷基苯的反應(yīng)，烷基化的主要目的是用來(lái)制取乙苯、異丙苯和十二烷基苯等重要的有機(jī)化工原料。</p><

32、p>　　在烷基化反應(yīng)中，用于提供烷基的物質(zhì)稱為烷基化劑，一般采用的有烯烴，如：乙烯、丙烯、十二碳烯等。有時(shí)也可用鹵代烴、醇、醚等作烷基化劑。</p><p>　　由于所用的烷基化劑的不同，烷基化方法也不同，其中最常用、最重要的方法是用烯烴作為烷基化劑以生產(chǎn)各種重要的烷基苯的過(guò)程，其反應(yīng)通式為：</p><p>　　C6H6+CnH2n→C6H5R（R=CnH2n+1）</p&

33、gt;<p>　　在反應(yīng)過(guò)程中，除得到所需的烷基苯外，還生成一些多烷基苯副產(chǎn)物：</p><p>　　C6H6+2CnH2n→C6H4R2</p><p>　　C6H6+3CnH2n→C6H3R3</p><p>　　甚至生成四烷基苯、五烷基苯以及少量的稠環(huán)化合物。</p><p>　　苯烷基化法生產(chǎn)乙苯就是采用苯為原料，乙

34、烯為烷基化劑的生產(chǎn)方法，該法在具體生產(chǎn)過(guò)程中由于采用的催化劑不同，又可分為以下幾種方法：</p><p><b>　　1．氣液相烷基化法</b></p><p>　　此法是國(guó)內(nèi)外最普遍采用的生產(chǎn)乙苯的方法。用無(wú)水AlCl3作催化劑，HCl作助催化劑，反應(yīng)溫度為90～100℃，在常壓（或4～5kg/cm2）下進(jìn)行連續(xù)操作，反應(yīng)器的型式多為鼓泡式氣液相反應(yīng)器，在進(jìn)行烷基化

35、反應(yīng)的同時(shí)，還可進(jìn)行多烷基的脫烷基反應(yīng)。</p><p><b>　　該法有以下優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）反應(yīng)原料乙烯和苯來(lái)源都廣泛，而且經(jīng)濟(jì)也合理。</p><p>　?。?）反應(yīng)溫度和壓力都較低，故操作條件緩和，不需加壓和耐高溫設(shè)備，生產(chǎn)工藝成熟，生產(chǎn)安全。</p><p>　?。?）乙烯的轉(zhuǎn)化率高（

36、99%），收率高（96～97%），以乙烯計(jì)。</p><p>　?。?）進(jìn)行烷基化的同時(shí)，可使多烷基化產(chǎn)物進(jìn)行脫烷基化反應(yīng)。</p><p>　?。?）苯的乙烯配比小，即需從烷基化液中分離循環(huán)的苯量少。</p><p>　　（6）產(chǎn)品純度高，廢料少。</p><p>　?。?）可采用較低濃度的乙烯。</p><p>　

37、　其缺點(diǎn)是由于AlCl3復(fù)合體中有HCl存在，所以，對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；另外，催化劑的耗量相對(duì)也較大，原料中水分對(duì)反應(yīng)影響較大，因此，循環(huán)苯必須干燥。</p><p><b>　　2．氣固相烷基化法</b></p><p>　　該法采用固體磷酸作催化劑，在溫度為230～280℃，壓力為40～65kg/cm2條件下進(jìn)行連續(xù)操作。在進(jìn)行烷基化反應(yīng)的同時(shí)，不能使生成的多烷基苯脫

38、烷基。為防止高沸點(diǎn)物質(zhì)生成而使催化劑活性降低，須使用過(guò)量苯（乙烯與苯的mol比為0.2～0.25）。因此產(chǎn)率雖可高達(dá)99%，但未反應(yīng)的苯卻大量增加，動(dòng)力消耗較多。</p><p><b>　　此法有以下優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）催化劑易處理、價(jià)廉且無(wú)腐蝕性。</p><p>　?。?）對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高；</p>

39、<p><b>　　（3）操作方便。</b></p><p>　　缺點(diǎn)是未反應(yīng)苯循環(huán)量大，耗動(dòng)力多，不能進(jìn)行脫烷基化反應(yīng)，催化劑活性迅速下降，設(shè)備要求耐高壓，總之，生產(chǎn)不夠經(jīng)濟(jì)，故現(xiàn)已較少采用。</p><p>　　3．低濃度乙烯氣固相烷基化法</p><p>　　此法可用低濃度乙烯為原料（含5～100%乙烯的原料均可），所用催化劑為

40、氟化硼和過(guò)渡族金屬的氟化物，如：鐵的氟化物與氟化氫的混合物，反應(yīng)溫度為150～250℃，壓力為20～35kg/cm2，乙烯可100%轉(zhuǎn)化，得到99.9%以上的高純度的乙苯產(chǎn)品。</p><p><b>　　此法有以下優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）可以在進(jìn)行烷基化的同時(shí)使多烷基苯進(jìn)行脫烷基化反應(yīng)，生成單乙苯。</p><p>　　（2

41、）可使用低濃度的乙烯為原料，氣體中乙炔不須除去，但所含硫化物與水分必須除去。</p><p>　　缺點(diǎn)是此法催化劑制備條件較嚴(yán)格，費(fèi)用較大。</p><p>　　4．莫比爾——巴杰爾法（Mobil—Badger）</p><p>　　1975年莫比爾公司和巴杰爾公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了采用ZSM—5催化劑（改性沸石分子篩）使苯與乙烯氣相烷基化制乙苯的新工藝，新鮮苯與循環(huán)苯經(jīng)預(yù)

42、熱、蒸發(fā)后與烷基芳烴循環(huán)液和新鮮乙烯混合，進(jìn)入莫比爾公司開(kāi)發(fā)的固定床多相催化反應(yīng)器（兩臺(tái)、其中一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)、另一臺(tái)再生），在435～450℃，1.42～2.84MPa下進(jìn)行乞相反應(yīng)，反應(yīng)氣體經(jīng)三塔分離后可得生產(chǎn)苯乙烯的單體乙苯。</p><p>　　此法的特點(diǎn)是：裝置的排氣和殘液均可提供裝置所需燃料的25%，可回收輸入熱和反應(yīng)熱的95%，用于產(chǎn)生低壓及中壓蒸汽；過(guò)程中不產(chǎn)生污染環(huán)境的工藝廢物，所用催化劑無(wú)腐蝕性等。&

43、lt;/p><p>　　通過(guò)以上對(duì)各法的論述和比較及根據(jù)我國(guó)的具體情況，我采用苯的烷基化法中的氣液相法生產(chǎn)乙苯。此法雖在技術(shù)上不夠先進(jìn)，但安全可靠，工藝成熟，經(jīng)濟(jì)上也較合理。所以，該法目前還是我國(guó)生產(chǎn)乙苯的主要方法。</p><p>　　4. 氣液相烷基化基本原理及工藝影響因素</p><p><b>　　4.1反應(yīng)原理</b></p>

44、<p>　　1．主反應(yīng)：C6H6+C2H4→C6H5C2H5+Q</p><p>　　2．副反應(yīng)：C6H5C2H5+C2H4→C6H4(C2H5)2+Q</p><p>　　C6H4(C2H5)2+C6H6→2C6H5C2H5+Q</p><p>　　除此之外,還可能發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)生成間二烷基苯和鄰、對(duì)位二烷基苯；烯烴聚合反應(yīng)生成高沸點(diǎn)的焦油和焦炭

45、。</p><p>　　由此可知，芳烴是單烷基苯和各種二烷基苯異構(gòu)體的復(fù)雜混合物。它們之間存在著相互間的平衡關(guān)系。</p><p><b>　　4.2催化劑</b></p><p>　　工業(yè)上常用的酸性鹵化物有AlCl3、AlBr3、BF3－HF、BF3－H2SO4、ZnCl2、FeCl3等其活性大小次序?yàn)锳lBr3＞AlCl3＞FeCl3＞B

46、F3＞ZnCl2。一般采用的是AlCl3，該催化劑活性很高，可在100℃以下反應(yīng)，且兼具有使多烷基苯與苯發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的催化作用，使用時(shí)需加少量HCl或RCl進(jìn)行促進(jìn)，使其轉(zhuǎn)化為H+AlCl4-或R+AlCl4-。H+、R+可使烯烴變?yōu)檎裏N離子。</p><p>　　即：R++C6H6→C6H5R+H+</p><p>　　H++C2H4→C2H5+</p><p>

47、　　也可加少量水使生成少量HCl，使用AlCl3催化劑的主要缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備腐蝕性很大。但由于AlCl3價(jià)廉易得，催化活性高，所以工業(yè)上常被使用。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，配制催化劑絡(luò)合物時(shí)，必須注意AlCl3的用量和助催化劑HCl的來(lái)源。AlCl3的用量隨反應(yīng)溫度的不同而變動(dòng)，反應(yīng)溫度為80℃時(shí)，AlCl3用量不低于10%（以苯量基準(zhǔn)計(jì)），但在100℃時(shí)，用量只要7～8%就夠了，通常AlCl3用量約為9～

48、12%。</p><p>　　AlCl3用量對(duì)烷基化的影響如下表：</p><p>　　常用的催化絡(luò)合物配方如下:(質(zhì)量%)</p><p>　　AlCl3=10～12%、多烷基苯：25～30%、苯：50～60%</p><p>　　此外，還應(yīng)加入生成絡(luò)合物所需的氯化氫，或保證能放出一定量HCl的物質(zhì)。烷基化過(guò)程中若HCl的數(shù)量不夠，會(huì)導(dǎo)致反

49、應(yīng)不正常，烷基化產(chǎn)物中多烷基苯含量增加。</p><p>　　氯化氫的來(lái)源生產(chǎn)上一般采用兩種方法來(lái)獲得：</p><p>　　第一：加入一定量水或靠原料苯中所帶的微量水分使AlCl3水解而放出：</p><p>　　AlCl3+3H2O→3HCl+Al(OH)3</p><p>　　第二：加入一定量氯乙烷或氯丙烷，使它與苯反應(yīng)而生成：<

50、/p><p>　　C2H5Cl+C6H6→C6H5C2H5+HCl</p><p>　　一般每mol的AlCl3催化劑用0.5mol的HCl就可以滿足配成催化絡(luò)合物的要求,但生產(chǎn)中HCl呈氣態(tài),往往會(huì)被氣流帶走,所以必須加入稍過(guò)量的HCl。</p><p><b>　　4.3反應(yīng)機(jī)理</b></p><p>　　采用AlCl

51、3為催化劑時(shí)，必須有助催化劑HCl存在。真正對(duì)烷基化反應(yīng)起催化作用的是由苯、烯烴、三氯化鋁和氯化氫組成的三元絡(luò)合物，俗稱“紅油：”，它是油狀紅棕色的液體，密度大于1且不溶于烴。</p><p>　　絡(luò)合物在反應(yīng)過(guò)程中的催化機(jī)理按下列步驟進(jìn)行：</p><p>　　在HCl存在下，烯烴乙烯與三氯化鋁首先化合：</p><p>　　化合物再與苯化合生成三元絡(luò)合物：<

52、;/p><p>　　此絡(luò)合物與C2H4化合又生成新的給合物：</p><p>　　新生的給合物與苯起復(fù)分解反應(yīng)就生成了烷基苯：</p><p>　　以上過(guò)程中，AlCl3不僅可以和一個(gè)烷基，也可以和兩個(gè)、三個(gè)甚至更多烷基作用生成三元絡(luò)合物。如：；；。這些絡(luò)合物一方面和苯進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成多烷基苯，如：</p><p>　　同時(shí)又可與反應(yīng)物中多烷

53、基苯起復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行脫烷基化，多烷基苯不斷脫烷基而生成烷基苯，如：</p><p>　　以上所有反應(yīng)都處于動(dòng)態(tài)平衡，即烷基不斷地由這一絡(luò)合物轉(zhuǎn)變到另一絡(luò)合物。</p><p>　　烷基化反應(yīng)的結(jié)果生成了一烷基化苯和多烷基化苯。同時(shí)，絡(luò)合物的碳?xì)浠衔锝M成也部分地隨著產(chǎn)物的組成變化而變化。在絡(luò)合物與反應(yīng)物之間產(chǎn)生了烷基的置換作用，并且反應(yīng)很快達(dá)到平衡，此時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物有一定組成，這個(gè)組成僅與反

54、應(yīng)混合物中烷基與苯核的比例有關(guān)，而和原料的組成無(wú)關(guān)。</p><p>　　所以，在絡(luò)合物周?chē)橘|(zhì)中的烷基濃度愈大，則絡(luò)合物中所含的烷基愈多，生成的烷基苯也就愈多。因此，隨著烷基對(duì)苯核比例的增加，生成多烷基的數(shù)量就愈多。反之，則有利于生成一烷基苯。</p><p>　　由此所得，實(shí)際生產(chǎn)中選擇好原料配比，對(duì)獲得最佳一烷基苯收率是具有十分重要意義的。</p><p>　

55、　4.4 影響烷基化反應(yīng)的主要因素</p><p><b>　　1．溫度和壓力</b></p><p>　　烷基化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，由熱力學(xué)分析可知，在較低的溫度下，有較好的平衡收率，隨溫度升高，一烷基苯收率反而下降。同時(shí)，在非均相烷基化過(guò)程中，溫度過(guò)高，不利于烯烴的吸收，催化絡(luò)合物容易樹(shù)脂化而遭破壞，超過(guò)120℃絡(luò)合物明顯樹(shù)脂化。</p><p&g

56、t;　　反應(yīng)溫度低些雖然有利于一烷基苯生成，但反應(yīng)速度太慢，對(duì)反應(yīng)進(jìn)行不利。適宜的反應(yīng)溫度隨所用催化劑的不同而不同，采用三氯化鋁為催化劑時(shí)，乙烯對(duì)苯烷基化溫度一般控制在90～100℃。</p><p>　　原料烴類的轉(zhuǎn)化率隨溫度的降低和氣體在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間的縮短而降低。在一定的反應(yīng)容積中，氣體通入量增加則其停留時(shí)間就相應(yīng)縮短，因此，氣體通入量應(yīng)嚴(yán)格控制在使原料在反應(yīng)區(qū)有較適宜的停留時(shí)間，有利于提高反應(yīng)溫度。<

57、;/p><p>　　壓力對(duì)氣液相反應(yīng)平衡影響不大，根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算，在生產(chǎn)的操作溫度下烯烴在常壓下已完全轉(zhuǎn)化，但當(dāng)采用的烯烴濃度低時(shí)，為了提高反應(yīng)設(shè)備的生產(chǎn)能力，可在稍高的壓力（5～6atm）下操作，通常在使用三氯化鋁催化劑時(shí)，乙烯與苯烷基化反應(yīng)均在常壓下進(jìn)行。</p><p><b>　　2．原料配比</b></p><p>　　在反應(yīng)體系中所有催

58、化劑絡(luò)合物都處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，絡(luò)合物周?chē)橘|(zhì)中乙烯濃度越大，三氯化鋁絡(luò)合物中所含烷基愈多，生成烷基苯亦愈多。因此，隨著所吸收乙烯對(duì)苯的比例的增加，反應(yīng)將向生成多烷基苯的方向進(jìn)行。由此可見(jiàn)，烯烴與苯的比例對(duì)烷基苯的組成有很大影響。用三氯化鋁催化劑，隨著乙烯與苯的比例的增加，一烷基苯收率開(kāi)始是增加到一定程度后又隨之下降而多烷基苯的收率卻一直是增加的，這說(shuō)明生成的一烷基苯又轉(zhuǎn)化成多烷基苯。此時(shí)，苯轉(zhuǎn)化率的增加，只能說(shuō)明更多的原料消耗于生成副產(chǎn)

59、物。</p><p>　　由此可見(jiàn)，反應(yīng)產(chǎn)物的組成，在其它工藝條件一定的情況下，主要決定于烯烴和苯的比例。為了獲取較高收率，乙烯與苯烷基化時(shí)，乙烯與苯的mol比以0.5～0.6為宜。當(dāng)有多烷基苯循環(huán)使用時(shí)，這個(gè)比例數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是原料混合物中烷基和苯核的比值。</p><p><b>　　3．原料純度</b></p><p>　　原料純度是指乙烯和苯

60、的純度，要求苯的沸點(diǎn)范圍為79.55～80.55℃，用三氯化鋁催化劑進(jìn)行液相烷基化反應(yīng)時(shí)，可以采用不同濃度的烯烴，由于原料來(lái)源不同，其中所含雜質(zhì)也不同，通常原料中存在下列雜質(zhì)時(shí)，必須除去。</p><p>　?。?）含氧化合物，如：乙醛、乙醚等，它們會(huì)使催化絡(luò)合物鈍化。</p><p>　　（2）乙炔與丁二烯會(huì)引起催化絡(luò)合物樹(shù)脂化而失去活性，四碳烯烴含量＜1.0%(體積)、乙炔＜0.5%(

61、體積)。</p><p>　?。?）硫化物使催化劑中毒而失去催化作用。苯中含硫量應(yīng)小于＜0.1%(質(zhì)量)。</p><p>　?。?）在用乙烯烷基化時(shí)，要特別注意控制高碳烯烴的含量，因?yàn)楦咛枷N較乙烯更容易進(jìn)行烷基化反應(yīng)，使烷基化產(chǎn)物復(fù)雜化，造成分離困難，增加原料苯耗量。</p><p>　?。?）苯中不分會(huì)使三氯化鋁催化劑水解生成沒(méi)有活性的氫氧化鋁沉淀，并造成管道

62、堵塞。為了獲取生成HCl所需的水份，必須注意計(jì)量，而且水分最好隨同氣體烯烴加入，以便于操作控制。如果是采用苯中帶入水分使三氯化鋁催化劑進(jìn)行水解以產(chǎn)生HCl，則苯中水一定要精確計(jì)算，不可過(guò)量太多。一般含水量小于500～700ppm。</p><p>　　5. 氣液相烷基化法工藝流程</p><p>　　乙烯與苯的氣液相烷基化法生產(chǎn)乙苯的工藝流程由催化絡(luò)合物的配制，烷基化反應(yīng)，絡(luò)合物的沉淀與分

63、離，中和除酸，粗乙苯的精制與分離等工序組成。</p><p><b>　　5.1三氯化鋁溶解</b></p><p>　　三氯化鋁復(fù)合體在裝有攪拌裝置的三氯化鋁溶解鍋（配制槽）中配制而成，多乙苯由多乙苯貯槽經(jīng)泵送至多乙苯高位槽，靜止放水后，再經(jīng)沉降槽入溶解鍋，在不斷攪拌下將固體三氯化鋁倒入溶解鍋，然后緩慢地加入約1～2kg水，借設(shè)備外夾套蒸汽加熱，使物料溫度維持在60

64、～80℃下連續(xù)攪拌溶解4～6小時(shí)，停止攪拌，沉降1小時(shí)即可。每小時(shí)2kg/cm2（表）的乙烯—乙烷氣壓送到沉降槽，靜止沉降30～60分鐘后，再壓送到三氯化鋁計(jì)量槽供烷基化使用，沉降槽底部的未溶解固體三氯化鋁殘?jiān)苑呕厝芙忮伬^續(xù)溶解。</p><p><b>　　5.2廢復(fù)合體回收</b></p><p>　　由廢復(fù)合體貯槽出來(lái)的廢復(fù)合體，于廢復(fù)合體分解槽加水進(jìn)行分解，

65、分解后的物料送至蒸餾釜，進(jìn)行水蒸汽蒸餾，分解槽中水從底部打污口放出。</p><p>　　由蒸餾釜蒸出的物料及水蒸汽，經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝后，再經(jīng)冷卻器進(jìn)入油水分離器，未冷凝的氣體分出后放空，污水由油水分離器底部放出，回收烴化液由分離器頂部溢流入烴化液中間貯槽。</p><p>　　5.3烴化反應(yīng)即烷基化反應(yīng)</p><p>　　精苯由苯貯槽，及回收苯貯槽由苯泵送入烴化塔

66、底部，乙烯由造氣車(chē)間經(jīng)乙烯緩沖罐以進(jìn)苯量的8～10%進(jìn)入烴化塔，催化劑復(fù)合體根據(jù)反應(yīng)的實(shí)際情況，間歇地用乙烯氣自催化劑計(jì)量槽壓入烴化塔中。</p><p>　　苯和乙烯在三氯化鋁催化劑存在下，進(jìn)行烷基化反應(yīng)，反應(yīng)溫度維持在95±5℃，反應(yīng)壓力0.3～0.5kg/cm2（表）。反應(yīng)溫度的調(diào)節(jié)可由苯進(jìn)量和烴化塔外夾套，采用通入水蒸汽或冷卻水及回流烴化液溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>

67、　　烴化塔內(nèi)的過(guò)量苯蒸汽及未反應(yīng)的乙烯氣，由烴化塔頂部出塔，經(jīng)捕集器捕集，使帶出的烴化液回到烴化液沉降槽，其余氣體進(jìn)入循環(huán)苯冷凝器冷凝，并控制使之冷到40℃左右，經(jīng)氣液分離器后，回收苯送入水解塔，分離出來(lái)的尾氣（即HCl）進(jìn)入尾氣洗滌塔洗滌。</p><p>　　烴化液及其被帶出的一部分AlCl3復(fù)合體，在烴化塔上部出口溢流而出，經(jīng)氣液分離器進(jìn)入烴化液冷卻器，冷卻到65～75℃，再進(jìn)入烴化液沉降槽，沉降下來(lái)的Al

68、Cl3復(fù)合體返回?zé)N化塔內(nèi)作回流。沉降槽上部烴化液流入烴化液緩沖缸，根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行情況，間歇地從烴化液沉降槽放一部分廢復(fù)合體去廢復(fù)合體貯槽進(jìn)行分解。</p><p>　　進(jìn)入緩沖缸的烴化液，由于烴化系統(tǒng)本身的壓力，壓進(jìn)水解塔底部進(jìn)口，水解塔水解用水，由水解塔上部入口加入，夾帶在烴化液中的AlCl3復(fù)合體，遇水分解。水解塔上部出口溢流出的烴化液進(jìn)入烴化塔中間貯槽，水解塔中的污水由底部出口通過(guò)h型液柱管控制油水液面，將污

69、水排至污水處理系統(tǒng)。</p><p>　　由烴化液中間缸出來(lái)的烴化液與堿液缸出來(lái)的30%NaOH溶液或油堿分離器出來(lái)的大于5%的堿液，一起經(jīng)中和泵中和之后的混合液進(jìn)入油堿分離器沉降槽內(nèi)沉降分離，分離后的烴化液入第二油堿分離沉降槽內(nèi)再分離，烴化液從上部溢流出，去烴化液貯槽，供精餾進(jìn)料用，油堿分離器中的堿液由底部出口被中和泵抽出循環(huán)使用。</p><p><b>　　5.4分離崗位&

70、lt;/b></p><p>　　1.粗乙苯精制方案的選擇</p><p>　　烴化液經(jīng)沉降、中和處理后，其組成為含苯50%、乙苯35%、二乙苯12%、多乙苯3%，由于這些組分沸點(diǎn)差都比較大，采用一般精餾方法就可將它們分開(kāi)。</p><p>　　按沸點(diǎn)不同，可將粗乙苯中各組分分成如下表所示的四個(gè)部分：</p><p>　　按多組分精餾原

71、則，采用四塔或三塔體系組成分離系統(tǒng)，一般采用的有下面兩種方案。</p><p>　?。?）第一方案： 首先將苯、乙苯及部分多乙苯（主要是二乙苯）在第一塔塔頂蒸出，塔頂餾出物進(jìn)入第二塔，將苯自第二塔塔頂蒸出，釜液進(jìn)入第三塔，將乙苯自第三塔塔頂蒸出，第一塔塔釜液送入第四塔，用減壓精餾將多乙苯自塔頂蒸出，第一方案。</p><p>　?。?）第二方案： 按沸點(diǎn)不同將各組分逐一分離。在第一塔中

72、將苯自塔頂蒸出，在第二塔中將乙苯自塔頂蒸出，在第三塔中再將二乙苯自塔頂蒸出，釜液送至蒸發(fā)器脫出焦油得到多乙苯。第二方案。</p><p>　?。?）兩個(gè)方案的比較：</p><p>　　以上兩個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，第二方案按沸點(diǎn)高低逐步分離，塔負(fù)荷逐步減小，因此塔徑及動(dòng)力消耗都較小，但是其中較重組分須經(jīng)三個(gè)塔的高溫加熱，停留時(shí)間較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生樹(shù)脂狀焦化物，造成損失，為了克服這一缺點(diǎn)，第三塔往往

73、采用減壓精餾，但若較重組分的側(cè)鏈含有不飽和雙鍵時(shí)，則不宜采用此分離方案。</p><p>　　為了避免較重組分在塔釜內(nèi)高溫加熱和停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以減少焦化損失，多采用第一方案進(jìn)行分離，但此方案不是按沸點(diǎn)高低逐一分離，所以能量消耗要大些。</p><p>　　目前國(guó)外兩種方案均有采用，我國(guó)多采用第二方案，本設(shè)計(jì)主要從能耗考慮，采用第二方案。</p><p><b&

74、gt;　　2.分離流程</b></p><p><b>　　(1) 苯回收</b></p><p>　　烴化液貯槽中的烴化液，由苯塔進(jìn)料泵抽出，經(jīng)苯塔進(jìn)料預(yù)熱器，打入塔，進(jìn)煽動(dòng)位置為（19、21、23）塊板，苯塔塔頂溫度為80±2℃，壓力為0.1kg/cm2(表)，塔底溫度為152±2℃，壓力為0.25～0.5kg/cm2(表)，塔頂部

75、出來(lái)的苯蒸汽經(jīng)冷凝器和尾氣冷凝器，用河水進(jìn)行冷卻，冷凝后的物料進(jìn)回流缸，由回流泵從回流缸中抽出，一部分揚(yáng)送回塔作回流，一部分入回流液貯槽。苯塔塔釜內(nèi)殘液為乙苯、二乙苯、多乙苯和微量苯，經(jīng)第一、第二冷卻器冷凝，作乙苯塔進(jìn)料。</p><p><b>　　（2）乙苯精餾</b></p><p>　　乙苯塔流程與苯塔完全相似。苯塔釜液經(jīng)過(guò)濾，冷凝由乙苯塔進(jìn)料泵打入預(yù)熱器，進(jìn)

76、入乙苯塔，進(jìn)料位置也為第19、21、23塊板。采用減壓操作，塔頂真空度為684mmHg柱；塔頂溫度為78±2℃，塔釜溫度為142±2℃，塔釜真空度為320mmHg柱。乙苯蒸汽自塔頂出塔，進(jìn)入冷凝器冷凝后入回流缸。由泵抽出一部分送回流塔作回流；其余部分作為精乙苯成品，流入乙苯計(jì)量槽。乙苯塔釜液含有部分乙苯及二乙苯、多乙苯和少量焦油，由乙苯塔釜液泵送去脫焦。</p><p><b>　　

77、（3）脫焦</b></p><p>　　貯存在乙苯塔釜液貯槽內(nèi)的釜液由泵打入脫焦預(yù)熱器，再送入脫焦釜，脫焦釜溫為140℃，真空度為200mmHg柱左右，脫焦釜內(nèi)氣相進(jìn)入多乙苯分餾塔，進(jìn)一步蒸餾。出料經(jīng)冷凝器送至多乙苯受槽，再入多乙苯貯槽，一部分回脫焦塔作回流，一部分由多乙苯泵打入高位槽及烴化塔。脫焦塔塔釜底部焦油抽入焦油釜，裝桶出廠。</p><p>　　6、乙苯生產(chǎn)工藝計(jì)算&

78、lt;/p><p><b>　　6.1設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　1．一年工作曰按300天計(jì)，一天以24小時(shí)計(jì)；</p><p>　　2．苯單耗0.80噸（純）/噸乙苯（純）；</p><p>　　3．精苯（原料苯）組成（質(zhì)量%）：苯99.00%；甲苯0.95%；H2O 0.05%；</p><

79、p>　　4．苯對(duì)乙苯的單程轉(zhuǎn)化率35%；</p><p>　　5．乙烯總轉(zhuǎn)化率97.50%(生成乙苯91.00%、二乙苯4.00%、三乙苯及樹(shù)脂等2.50%)；</p><p>　　6．乙烯尾氣損失1%，機(jī)械損失1.5%；</p><p>　　7．原料乙烯組成（mol%）：C2H4=95.00%、CH4=1.60%、C3H8=1.00%；</p>

80、<p>　　8．催化劑絡(luò)合物組成（質(zhì)量%）：AlCl3=25.00%、二乙苯=51.70%、三乙苯=23.30%；</p><p>　　9．AlCl3添加量為0.03噸/噸乙苯，循環(huán)的AlCl3絡(luò)合物量為0.35噸/噸乙苯；</p><p>　　10．烴化塔操作溫度95℃，操作壓力1.3atm，為簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)：</p><p>　?。?）甲苯不參加反應(yīng)；

81、</p><p>　?。?）三乙苯以上按三乙苯計(jì)；</p><p>　?。?）新AlCl3絡(luò)合物與循環(huán)絡(luò)合物組成相同。</p><p>　　11．冷凝器操作壓力1.3atm，尾氣在40℃下冷凝；</p><p>　　12．進(jìn)料溫度：精苯及原料氣 25℃ </p><p><b>　　循環(huán)苯 25℃；<

82、;/b></p><p>　　新AlCl3絡(luò)合物 65℃ </p><p>　　循環(huán)絡(luò)合物 65℃</p><p><b>　　回流苯 40℃ </b></p><p>　　13．產(chǎn)品乙苯純度99.50%(質(zhì)量%)，尾氣及其它損失的乙苯為產(chǎn)量的1%；</p><p>　　14．烷基化反

83、應(yīng)器頂部蒸出的芳烴中苯占70%、甲苯占20%、乙苯占10%(質(zhì)量%)；</p><p>　　15．熱損失為輸出熱的（5～10%）；</p><p>　　16．氣體空塔速度W=0.1m/s；</p><p>　　17．反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度為153kg～170kg/(m3.h)。</p><p>　　18．用于吸收塔頂（烴化塔）尾氣中的苯的二乙苯量為6

84、00kg/h，溫度為25℃，該二乙苯溢流后進(jìn)入烷基化液中。</p><p><b>　　6.2 物料衡算</b></p><p>　　1、烷基化反應(yīng)器工藝流程圖</p><p><b>　　2．物料平衡示意圖</b></p><p><b>　　———→尾氣⑥</b></

85、p><p>　　3．過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)方程式</p><p>　　主反應(yīng)：C6H6+C2H4→C6H5C2H5+Q</p><p>　　副反應(yīng)：C6H5C2H5+C2H4→C6H4(C2H5)2+Q </p><p>　　C6H4(C2H5)2+C6H6→2C6H5C2H5+Q</p><p>　　4．計(jì)算基

86、準(zhǔn)：以每小時(shí)生產(chǎn)乙苯量為基準(zhǔn)（純乙苯）</p><p>　　10000×1000÷（300×24）=1388.889kg/h</p><p>　　因損失的乙苯量為產(chǎn)量的1%，則反應(yīng)生成的乙苯量為：</p><p>　　1388.889÷（1－1%）=1402.918kg/h</p><p>　　5．原料

87、乙烯氣進(jìn)料量的計(jì)算</p><p>　?、?乙烯理論消耗量為：</p><p>　　1402.918×M乙烯÷M乙苯=1402.918×28÷106=370.582kg/h</p><p>　?、?乙烯實(shí)際消耗量為：</p><p>　　370.582÷91%=407.233kg/h</

88、p><p>　?、?乙烯在生成物中的分配量為：</p><p>　　用于乙苯的量：407.233×91%=370.582kg/h</p><p>　　用于二乙苯的量：407.233×4%=16.289kg/h</p><p>　　用于三乙苯的量：407.2332×2.5%=10.181kg/h</p>

89、<p>　　總損失量為：407.2332×2.5%=10.181kg/h</p><p>　　合 計(jì)：407.233kg/h</p><p>　　④將原料乙烯氣的mol%換算成質(zhì)量%如下：</p><p>　　如C2H4(質(zhì)量)%=0.9500×28÷(0.9500×28+0.0160×16

90、+0.0240×30+0.010×44)=94.95%</p><p>　　⑤原料乙烯氣總質(zhì)量為：</p><p>　　407.233÷94.95%=428.892kg/h</p><p>　　其中：C2H4為：428.892×94.95%=407.233kg/h</p><p>　　CH4為：428.

91、892×0.91%=3.903kg/h</p><p>　　C2H6為：428.892×2.57%=11.023kg/h</p><p>　　C3H8為：428.892×1.57%=6.734kg/h</p><p>　　合計(jì)：428.892kg/h</p><p>　　6．原料新鮮苯量的計(jì)算</p>

92、<p><b>　?、僭闲迈r苯量：</b></p><p>　　因苯單耗為0.80噸/噸乙苯計(jì)(純)，故原料新鮮苯量為：</p><p>　　0.80×1402.918÷0.99=1133.671kg/h</p><p>　　其中：純苯為 1133.671×99%=1122.334kg/h<

93、/p><p>　　甲苯為 1133.671×0.95%=10.770kg/h</p><p>　　水為 1133.671×0.05%=0.567kg/h</p><p>　　合計(jì)： 1133.671kg/h</p><p>　?、谠闲迈r苯中苯量的分配為：</p><p>　　用于生產(chǎn)乙苯的苯量為

94、：370.582÷28×78=1032.336kg/h</p><p>　　用于生產(chǎn)二乙苯的苯量為：16.289÷28×0.5×78=22.688kg/h</p><p>　　用于生產(chǎn)三乙苯的苯量為：10.181÷28÷3×78=9.454kg/h</p><p>　　合計(jì)：1

95、064.478 kg/h</p><p>　?、郾綋p失量（包括尾氣中的損失）為：1122.334－1064.478=57.856 kg/h</p><p><b>　?、苌傻漠a(chǎn)物量為：</b></p><p>　　生成乙苯為：370.582÷28×106=1402.918kg/h</p><p>　

96、　生成二乙苯為：16.289÷28×0.5×134=38.977kg/h</p><p>　　生成三乙苯為：10.181÷28÷3×162=19.635kg/h</p><p>　　合計(jì)：1461.530kg/h</p><p><b>　　7．循環(huán)苯量的計(jì)算</b></p&

97、gt;<p>　?、龠M(jìn)入反應(yīng)器的苯量（不包括回流苯）</p><p>　　因苯的單程轉(zhuǎn)化率為35%，故進(jìn)入烷基化反應(yīng)器的苯量為：</p><p>　　1064.478÷35%=3041.366 kg/h</p><p>　　②循環(huán)苯量為：3041.366－1122.334=1919.032kg/h</p><p>　　

98、8．新鮮絡(luò)合物用量的計(jì)算</p><p>　　因添加新鮮AlCl3量為0.03噸/噸乙苯，所以新鮮絡(luò)合物量為：</p><p>　　0.03×1402.918÷0.25=168.350kg/h</p><p>　　由絡(luò)合物組成：AlCl3=25.00%、二乙苯=51.70%、多乙苯=23.30%得：</p><p>　　新

99、鮮絡(luò)合物中各物質(zhì)的量為：AlCl3為：168.350×25.00%=42.088kg/h</p><p>　　二乙苯為：168.350×51.70%=87.037kg/h</p><p>　　多乙苯為：168.350×23.30%=39.226kg/h</p><p>　　合計(jì)： 168.350kg/h</p><

100、p>　　9．循環(huán)絡(luò)合物量的計(jì)算</p><p>　　因循環(huán)AlCl3絡(luò)合物量為0.35噸/噸乙苯，故循環(huán)AlCl3絡(luò)合物量為：</p><p>　　0.35×1402.918=491.021kg/h</p><p>　　其中：AlCl3為：491.021×25.00%=122.755kg/h</p><p>　　二

101、乙苯為：491.021×51.70%=253.858kg/h</p><p>　　多乙苯為：491.021×23.30%=114.408kg/h</p><p>　　合計(jì)： 491.021kg/h</p><p>　　10．尾氣（冷凝器出口）量的計(jì)算</p><p><b>　?、?尾氣中的乙烯量</b&g

102、t;</p><p>　　因尾氣中的乙烯損失量為1%，故尾氣中的乙烯量為：</p><p>　　407.233×0.01=4.072kg/h</p><p>　　② 尾氣中的惰性氣體量</p><p>　　因原料C2H4中帶入的CH4、C2H6、C3H8不參加反應(yīng)，則尾氣中各組分的量為：</p><p>　　

103、③ 尾氣中夾帶的HCl的計(jì)算</p><p>　　假定由原料新鮮苯中帶入的水與三氯化鋁反應(yīng)生HCl全部跑到尾氣中去，因：</p><p>　　3H2O(l) + AlCl3 Al(OH)3 + 3HCl(g)</p><p>　　3×18133.5 78 3×36.5</p><p>　　0

104、.567 z y x</p><p>　　設(shè)生成HCl為x kg、Al(OH)3為y kg、消耗AlCl3為z kg，則：</p><p>　　生成的HCl量為：x=3×36.5×0.567÷(3×18)=1.150kg</p><p>　　生成的Al(OH)3量為：y=78×0.567

105、47;(3×18)=0.819kg</p><p>　　消耗的AlCl3量為：z=133.5×0.567÷(3×18)=1.402kg</p><p>　?、?尾氣中夾帶的苯、甲苯、乙苯量的計(jì)算</p><p>　?。俣ㄎ矚庵胁缓冶揭陨系耐榛?，尾氣中苯、甲苯、乙苯餾分達(dá)飽和量）</p><p>

106、<b>　　由：得：</b></p><p>　?。ㄊ街校簽楸?、甲苯、乙苯的飽和蒸汽壓；p氣為除了苯、甲苯、乙苯以外的氣體的分壓；n氣為除了苯、甲苯、乙苯以外的氣體的摩爾數(shù)；為苯為摩爾數(shù)）</p><p>　　尾氣中n氣量為：n氣=0.9097+0.567÷18=0.9412kmol</p><p>　　由《化工工藝及計(jì)算》查得苯、甲

107、苯、乙苯的安托因方程為：</p><p>　　苯：ln P=14.1603－2948.78÷(T－44.5633) (k Pa)</p><p>　　甲苯：ln P=14.2515－3242.38÷(T－47.1806) (k Pa)</p><p>　　乙苯：ln P=13.9698－3257.17÷(T－61.0096) (k

108、 Pa)</p><p>　　將T=40+273.15=313.15K代入上述三式可得苯、甲苯、乙苯的飽和蒸汽壓分別為：</p><p>　　P苯=24.0810 k Pa=0.2377atm；P甲苯=7.8515 k Pa=0.0775atm；</p><p>　　P乙苯=2.8626 k Pa=0.0283atm</p><p>　　尾氣

109、中帶走的苯量為：</p><p>　　=0.2339kmol</p><p>　　m苯=0.2339×78=18.2431kg</p><p>　　同理可得尾氣中帶走的甲苯量為：n甲苯=0.0763kmol、m甲苯=0.0763×92=7.016kg</p><p>　　尾氣中帶走的乙苯量為：n乙苯=0.0278kmol、

110、m甲苯=0.0278×106=2.952kg</p><p>　　尾氣的總質(zhì)量為：25.732+1.150+18.243+7.016+2.952=55.093 kg</p><p>　　將尾氣中各組分的量整理成如下表：</p><p>　　11．烷基化液量的計(jì)算：</p><p>　　① 烷基化液的總重量=循環(huán)苯+（產(chǎn)物乙苯－尾氣損

111、失乙苯）+二乙苯（包括生成的+新鮮絡(luò)合物中的+循環(huán)絡(luò)合物中的）+三乙苯（生成的+新鮮絡(luò)合物中的+循環(huán)絡(luò)合物中的）+AlCl3[（新鮮絡(luò)合物+循環(huán)絡(luò)合物）－反應(yīng)掉的]+（新鮮原料苯中甲苯量－尾氣中甲苯量）+生成的Al(OH)3量</p><p>　　=1919.032+(1402.918－2.952)+(38.977+87.037+253.858) +(19.635+39.266+114.408)+(42.088+

112、122.755－1.402)+0.819+(10.770－7.016)</p><p>　　=4040.153kg/h</p><p>　　② 烷基化液經(jīng)沉降分離后，分離出三氯化鋁絡(luò)合物后苯、乙苯餾分量為：</p><p>　　循環(huán)苯+(產(chǎn)物乙苯－尾氣帶走乙苯)+(生成二乙苯+生成三乙苯)+(甲苯－尾氣帶走甲苯)=1919.032+(1402.918－2.952)+

113、(38.977+19.635)+(10.770－7.016)=3381.364 kg/h</p><p>　?、?排除的廢絡(luò)合物量的計(jì)算</p><p>　　排除的廢絡(luò)合物量為：進(jìn)入系統(tǒng)的絡(luò)合物總量－循環(huán)絡(luò)合物量，即為：</p><p>　　新鮮絡(luò)合物+循環(huán)絡(luò)合物量－反應(yīng)掉的三氯化鋁+生成的Al(OH)3量－循環(huán)絡(luò)合物量=168.350－1.402+0.819=16

114、7.767 kg/h</p><p>　　12．生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械損失量的計(jì)算</p><p>　?、?乙苯機(jī)械損失量為：乙烯總損失量－尾氣中帶走的量=10.181－4.072=6.109 kg/h</p><p>　?、?苯的機(jī)械損失量為：苯的總損失量－尾氣中帶走的量=57.856－18.243=39.613 kg/h</p><p>　　13

115、．烷基化反應(yīng)器部分物料平衡表（不包括回流部分）</p><p>　　注：吸收尾氣中苯所用的二乙苯的量為600kg，全部進(jìn)入分離后的烷基化液中。</p><p><b>　　6.3 熱量衡算</b></p><p>　　1．烷基化反應(yīng)器工藝流程及溫度控制圖（見(jiàn)物料衡算）</p><p>　　2．熱量平衡示意圖如下：<

116、/p><p>　　3．選基準(zhǔn)溫度為25℃</p><p>　　4．物料帶入熱的計(jì)算</p><p>　?、?原料乙烯帶入熱Q1 ∵ t1=25℃=t0 ∴Q1=0</p><p>　?、?新鮮原料苯帶入熱Q2 ∵ t2=25℃=t0 ∴Q2=0</p><p>　?、?回流苯帶入熱Q3 Q3=m3(t3－t0

117、)</p><p>　　式中恒壓平均熱容由苯、甲苯、乙苯三部分組成，查得25~40℃上述三者的恒壓平均熱容分別為：1.6469、1.6880、1.7474k J/(kg．K)，回流苯的組成分別為0.70、0.20、0.10，代入公式可得：Q3=24.9776m3 k J</p><p>　?、?循環(huán)苯帶入熱Q4 ∵t4=25℃=t0 ∴Q4=0</p><p>

118、;　?、?新鮮絡(luò)合物和循環(huán)絡(luò)合物帶入熱Q5+Q6</p><p>　　Q5+Q6=(t5－t0)</p><p>　　二乙苯、多乙苯以同樣的恒壓熱容處理，查得：AlCl3、二乙苯的恒壓熱容值分別為：3.3472、2.0334 k J/(kg．K)代入公式得：</p><p>　　Q5+Q6=[(42.088+122.755)×3.3472+(87.037+