10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计方案
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： 1、原料组成（质量%）
组别 1、2、3 4、5、6 乙苯 99% 98%
甲苯 0.8% 1.2%
苯 0.2% 0.8%
∑ 100% 100%
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% 4、5、6 （1）92%
（2）3%
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/m3 5、参考数据：
（3）7% （3）5%
（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：
表1
序号
常数名称
计量单位
常数值
备注
