苯乙烯实用工艺设计任务及要求

xx理工大学 课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门：

一、课程设计题目 年产xx万吨苯乙烯工艺设计 二、课程设计内容

1．文献检索、分析、综述设计项目的目的和意义； 2．工艺方法选择及其论证； 3．工艺流程设计及论证； 4. 物料衡算、热量衡算； 5. 部分设备的选型及管路设计；

6. 绘制工艺流程图、车间平面布置图、车间设备布置图； 7．撰写、排版设计说明书。 三、进度安排

第15周：课程设计动员，下达任务书；

第15-17周（业余时间）：查阅文献、综述设计项目的目的和意义；确定生产方法和生产工艺流程。

第18周（4整天）：物料衡算、热量衡算；

第19周（业余时间）：部分设备的选型及管路计算，整理说明书； 第20周（4整天）：绘图和答辩。 四、基本要求

1．学生要刻苦钻研，勇于创新，独立完成课程设计任务，不准弄虚作假、抄袭别人的成果，保质保量地完成课程设计的任务。

2．严格遵守纪律，在指定的地点进行课程设计，不得擅自带离

文案大全

实用标准

学校。

3．自觉遵守教室使用的相关规则，定期打扫课程设计工作现场的卫生，保持良好的工作环境。

4．课程设计成果及资料按时提交。 5. 认真准备答辩。

文案大全

教研室主任签名：

2011年6月1日

实用标准

摘 要

本书重点介绍化工生产工艺设计的流程及工艺设计的所有必要部分。设计的主要内

容包括一下六个部分：进行国内外市场分析、生产工艺方法选定、物料和能量衡算、生产设备的设计、车间布置设计、利润评估。 本设计题目为年产83万吨苯乙烯工艺设计，主要根据中科院发明的稀乙烯合成乙苯

和参照鲁姆斯公司生产苯乙烯的技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯工艺，其具有以下优势：高能量回收；操作简单方便；安全性能高 ；低耗能；高经济效益等

本设计注重理论联系实际，并突出化工工艺的概念。在设计过程中以“低耗能、低

污染、低成本、切实可行”的设计理念进行设计，在现有的生产工艺基础上，参考中国科学院的先进乙苯合成工艺进行设计，设计方案现实可靠，且又不失创新性。

本设计书由初学者所编而且时间比较仓促，有些设计因素被忽略，设计思路不够严

谨，但其影响有限，所以基本能满足化工工艺生产设计的要求。本设计尚有不足之处，请各位读者和指导老师提出您的宝贵意见。 关键词：工艺设计 市场分析 衡算 催化脱氢 可靠

文案大全

实用标准

Abstraction

This book is mainly about the necessary parts of the design for theprocess of chemic production and process planning. The main content ofdesign consists of six parts: to analyze the market of styrene of domestic and abroad ,to choose the way of produce ,the calculation of energyand material ,to design the equipment , to dispose the equipment and to evaluate the profit.

The subject of design is “to produce 830 hundred tons of styrene”，mainly based on the Chinese Academy of Sciences technology to produce ethylbenzene and James, company technology to produce styrene ,which has flowing advantages:large energy to recover ,simple

operation ,safe ,low energy exhaust and high profit.

This book was edited by a beginner so that some points may be ignored and the ideal may not be strict with limit effect , so the design should Be able to satisfy the requirement of design .I am sincerely hope the reader point out the error when you find and give your precious suggestions. Key words: process planning , market analysis ,entropy balance， catalytic dehydrogenation , reliable

文案大全

实用标准

目录

北京理工大学珠海学院......................................................... I 摘 要 .................................................................... III Abstraction ................................................................. IV 第一章 绪论 ............................................................... 1 第二章 物料衡算 ........................................................... 6

2.1、计算依据 ............................................................ 6 第三章 热量衡算 ............................................................ 14

3.1、热量衡算图 ......................................................... 14 3.2、各物质热系数 ....................................................... 14 3.3 热量计算 ............................................................ 15 第四章 主要设备的计算与选型................................................ 17

4.1 、乙苯—苯乙烯精馏塔计算 ............................................ 17 4.2、泵的计算和选择 ..................................................... 20 4.3接管选择 ............................................................ 22 4.4、换热器设计 ......................................................... 24 第五章 自动化控制和优化 .................................................... 27

5.1乙苯合成反应器温度控制方案 .......................................... 27 5.2进料比例控制 ........................................................ 27 第六章 经济概算 ............................................................ 28 第七章 存在问题和建议 ...................................................... 29 结束语 ..................................................................... 30 参考文献.................................................................... 31

文案大全

实用标准

第一章 绪论

1.1 设计依据

根据北京理工大学珠海学院下发的化工工艺课程设计书以及中科院大连化物所、抚顺石化公司石油二厂、洛阳石化工程公司联合开发的稀乙烯工艺，鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯的技术进行设计

1.2 产品规格、性质、用途及市场分析

①苯乙烯产品规格：(外观：无色透明液体，无机械杂质，无游离水) 表1-1 苯乙烯产品规格

色度号 苯乙烯含量% 聚合物PPm 二乙烯基苯% 总芳烃% 苯甲醛% 一级 ≤ ≥ ≤ ≤ ≤ ≤ 二级 15 99.6 10 0.003 0.5 0.02 50 99.0（wt） 50(wt) 0.005(wt) 1.0(wt) 0.4(wt)

②苯乙烯性质

苯乙烯是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是有机化工重要产品之一，为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯难溶于水，25摄氏度时其溶解度为0.066%，能溶于甲醇，乙醇，乙醚等溶剂中 ③苯乙烯用途

苯乙烯（SM） 是合成高分子工业的重要单体，它不但能自聚为聚苯乙烯树脂，也易与丙烯腈共聚为AS塑料，与丁二烯共聚为丁苯橡胶，与丁二烯、丙烯腈共聚为ABS塑料，还 能与顺丁烯二酸酐、乙二醇、邻苯二甲酸酐等共聚成聚酯树脂等。由苯乙烯共聚的塑料可加工成为各种日常生活用品和工程塑料，用途极为广泛。目前，其生产总量 的三分之二用于生产聚苯乙烯，三分之一用于生产各种塑料和橡胶。 ④苯乙烯国内外市场分析 国内市场

进入本世纪以来，我国苯乙烯的表观需求量逐年增长，2001-2007年由220万吨增加到548万吨，七年累计增加了150%。国内苯乙烯产量在2001-2004年变化不大，自2005年开始，随着上海申科，中海壳牌，江苏双良，常州东吴等装置的建成投产，产量出现了较大的增长。以此对应的是进口量开始下降，05-06连续两年出现了负增长。

文案大全

实用标准

国内苯乙烯进口依存度由04年74.5%下降到51%，但还是很大程度上长期处于短缺状态一直以进口来满足国国内市场需求

据调查，2012年之前，国内将新建或拟建苯乙烯项目大约有十个，总产量达到250万吨，但随着国外苯乙烯产能逐步向中国转移，国内苯乙烯产业将面临着越来越大的挑战，尤其是中东国家苯乙烯的几口比重将明显增加，鉴于其低成本优势，国内苯乙烯市场将面临更加激烈的竞争。

国外市场

目前，全球苯乙烯的产量不断的增大，根据美国析迈（CMAI）公司2008年9月的分析预测，鉴于低成本的中东生产商对市场的较大影响，全球到2013年的苯乙烯市场将会供过于求高达250万吨/年

同时，CMAI称，由于经济增速放慢，全球苯乙烯的需求增长率预计会降低。

1.3 工艺路线论证

本次设计是以苯和乙烯为原料进行合成生产苯乙烯，其过程主要包括两部分:乙烯和

苯合成乙苯；乙苯进一步合成苯乙烯 A乙烯和苯合成乙笨

目前以乙烯和苯为原料合成乙苯主要有纯乙烯法和稀乙烯法 ①纯乙烯工艺

纯乙烯工艺主要有气相分子筛法、液相分子筛法和催化精馏法。 ②稀乙烯工艺

中科院大连化物所、抚顺石化公司石油二厂、洛阳石化工程公司联合开发的稀乙烯工艺，在沸石催化剂存在下和苯进行烃化反应，烃化反应过程采用干气和／或低温气相苯取热，减少反应温升；烃化反应产物汽液分离后，尾气经低温吸收排出装置，中间副产物二乙苯与苯混合进入反烃化反应器在分子筛催化剂上进行反烃化反应进一步转化为乙苯。本发明有效降低稀乙烯制乙苯过程的苯耗和能耗，乙烯转化率不低于99％，生成乙苯的总选择性不低于99％，尾气携带苯回收率不低于99.5％，乙苯中二甲苯含量在800ｐｐｍ以下。

目前国内外比较多地采用纯乙烯工艺，但本次设计考虑到要经过中间反应才能得到目的产物，故要求乙烯和苯合成的乙苯具有高纯度，这样可以减少中间的分离能耗和设备投资，从而减少经济成本，故采用稀乙烯法，采用惰性气体纯乙烯混合，对乙烯进行稀释，其反应过程如下方程式

苯 + C2H2 乙苯 乙苯 + C2H2 二乙苯 二乙苯+苯 乙苯

此过程的中间主要副产物二乙苯和笨能够发生反烃化反应进一步转化为乙苯，这样既能生产出高纯度的乙苯，又不需要在这道生产工艺中设置精馏系统，大大降低了生产成本

B 乙苯进一步合成苯乙烯

目前苯乙烯主要由乙苯转化而成，可通过如下四条工艺路线进行 （1） 苯乙酮法

这种方法是较早以前采用的，其步骤主要为氧化，还原和脱水三步，方程式：

C6H5C2H5 + O2 C6H5COCH3 + H2O C6H5COCH3+ H2 C6H5CHOHCH3 C6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 + H2O

文案大全

实用标准

该法苯乙烯产率为75-80%，略低于苯乙烯脱氢法的产率，但中间副产物苯乙酮的产值较高，苯乙烯的精制部分分离较容易，故此法在国外仍有采用 （2）乙苯和丙烯共氧化法

本法在碱性催化剂作用下，使乙苯液相氧化成过氧化氢乙苯，然后和苯乙烯进行环氧化反应生成环氧丙烷，一本过氧化物则变为乙苯乙醇，乙苯过氧化物则变为乙苯乙醇，再经脱水变成苯乙烯

C6H5C2H5 + O2 C6H5CHOOHCH3

C6H5CHOOHCH3 + CH3CHCH2 C6H5CHOHCH3+ C3H6O C6H5CHOHCH3 C6H5CHCH2 + H2O

本方法产率约为65%，低于脱氢法的差率，但他能生产有机重要原料环氧丙烷，综合平衡仍有工业化价值，故目前国外也有采用此法生产 （3）乙苯氧化脱氢法

乙苯氧化脱氢法是目前尚处于研究阶段的生产苯乙烯的方法，在催化剂和过热蒸汽的存在下进 2C6H5C2H5 + O2 2C6H5CHCH2 + 2H2O （4）乙苯催化脱氢法

这是目前生产苯乙烯的主要方法，目前世界上大约90%的苯乙烯采用该方法生产。它以乙苯为原料，在催化剂的作用下脱氢生成苯乙烯和氢气。反应方程式如下： 主反应 C6H5C2H5 C6H5CHCH2 + H2 副反应 C6H5C2H5 + H2 C6H5CH3+ CH4 C6H5C2H5+ H2 C6H6 + CH3CH3 C6H5C2H5 C6H6 + CH2CH2

本设计就采用乙烯和苯为原料，采用稀乙烯工艺和乙苯催化脱氢法结合生产苯乙烯 工艺特点和优点：

（a） 高产率高纯度的乙笨生产工艺

采用干气合成，高转化率和高选择率 （b） 低耗能

在合成乙苯后不需要进行蒸馏分离，直接作为合成苯乙烯的原料 （c） 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。 （d）高能量回收：

利用乙苯/苯乙烯蒸馏塔顶产物的冷凝热来汽化乙苯和水的共沸物，并直接送至脱氢反应器进行供热，而不需要任何压缩设备。 （e）操作简单方便：

该设计生产流程简单，生产设备比较先进和成熟，稳定性比较好 （f）高选择性和高稳定性催化剂 （g）安全性能高

利用自动化连锁系统，当在任何一个环节出问题时，整个生产系统将会自动进入停车状态，从而保证生产的安全 （f）加入阻聚剂

阻聚剂能阻止苯乙烯在生产和保存过程中集合成集苯乙烯，从而保证了产品质量

1.4工艺流程设计

笨 文案大全 稀乙烯气 烷基化工序 烃化液 预 热 乙苯 脱氢粗产品 工 序 苯乙烯蒸 馏 副产品 苯乙烯 分离 回收 产品 保存 乙烯 预热 图1-1 工艺流程设计 实用标准

1.5 生产工艺与流程叙述

本次工艺流程主要包括三个部分：乙苯合成、乙苯催化脱氢、苯乙烯精制 将原料乙烯干气进过预热器进行预热，然后和笨一起经过泵打进烷基化反应器，反应器温度控制在380~4200C，得到纯度为98%乙苯（纯度较高，不需经过分离），经过与过热水蒸气混合预热，然后打入一个两段、绝热的径向催化反应系统内脱氢反应器进行脱氢，出来的混合液经过冷凝使甲烷，氢气等轻组分分离，甲烷和氢气等回收作为燃料用，利用冷凝器的热量生产水蒸气，苯乙烯、未反应乙苯、苯、甲苯和少量高沸物中加入一种不含硫的阻聚剂(NSI)以减少聚合而损失苯乙烯（SM）单体，然后在乙苯/苯乙烯单体（EB /SM）分馏塔进行分离，塔顶轻组分(EB及轻组分(苯/甲苯)从塔顶取得)去乙苯分离塔，从而从乙苯分离出苯和甲苯，甲苯返回乙苯合成段作为原料，回收的乙苯返回脱氢反应器原料中。 EB/SM塔底物（苯乙烯单体和高沸物）在最后苯乙烯分馏塔内进行分馏，塔顶产品即为苯乙烯（SM）单体产品，少量的塔底焦油用作蒸汽过热器的燃料，蒸汽 过热器所需大部分燃料来自脱氢废气和苯乙烯焦油。

1.5综合利用及三废处理

1副产品处理一览表

表1-2 副产品处理一览表

名称 苯、甲苯 焦油 单位 T/a T/a 处理方法 作为有机溶剂出厂 作为燃料

文案大全

实用标准

2废物处理一览表

表1-3 废物处理一览表

名称 触媒残渣 脱氢尾气 油水分离器污水

单位 T/a Kg/a T/t 状态 固体 气体 液体 毒性 有 微 微 处理方法 挖坑掩埋 作补充燃料 符合国家标准排入下水道

文案大全

实用标准

第二章 物料衡算

2.1、计算依据

本次设计是从乙烯和苯为原料先合成中间产物乙苯，乙苯再经过脱氢生成苯乙烯。 乙苯的合成采用的是新工艺（由中科院大连物化研究所张仲利等人发明设计的，集体分析看绪论中的工艺比较），基本上不产生副产物，其转化率达到99%，选择率99%，按1:1进料原理如下方程式

笨 + C2H2 乙苯 （1）

笨 + C2H2 二乙苯 笨 乙苯 （2）

而乙苯脱氢制苯乙烯装置包括脱氢和精馏两个单元，是具有循环物流的复杂化工过程，

其流程框图如附图1。 乙苯脱氢反应在装有铁系催化剂的列管反应器中进行，反应方程式为：

主反应 C6H5C2H5 C6H5CHCH2 + H2 (3) 副反应 C6H5C2H5 C6H6 +CH2CH2 (4) C6H5C2H5 + H2 C6H5CH3 + CH4 (5) 水蒸汽作稀释剂，水蒸汽和乙苯质量比为2.6：1反应压力为150000Pa（绝），反应温度为590℃，反应器进口温度630℃,乙苯总转化率为65%，各反应选择性分别为：(a)90%、(b)3%、(c)7%、 为简化计算，假定：

(1) 反应 混合原料组成：苯：纯度为 99.8%( W% )，乙烯：纯度99.8%( W% )， (2) 水蒸汽为惰性组分，不发生水蒸汽转化反应，并且无结焦反应。

(3) 冷凝液经油水分离器分离成水和有机混合物，水中夹带芳烃量为500mg/L，夹带芳

烃组成同有机混合物相同。有机混合物中水量很少可忽略。 (4) 阻聚剂加入量为有机混合物量的0.03(W%)。

(5) 精馏塔塔顶苯乙烯回收率大于95%。精馏塔真空操作，塔顶压力<50mmHg。

(6) 乙苯－苯乙烯塔真空操作，塔顶压力<200mmHg。塔顶苯乙烯含量<0.25%，塔釜乙苯

<0.3%。

(7) 苯－甲苯塔塔顶压力<160mmHg，塔顶甲苯<0.5%，塔釜苯<0.2%。 (8) 乙苯回收塔，塔顶乙苯<0.1%，塔釜甲苯<0.4%。

2.2、合成与分离衡算

按每年300天生产，每天不停产，既是每天24小时，则一年7200小时 则产品流量为83×107kg/7200=1.16×105kg/h 即1.16×105/104=1100kmol/h

笨 + C2H2 乙苯

1100 kmol/h 1100 kmol/h 1100 kmol/h

则需要苯和乙烯进料量=1100/（0.65×0.90×0.99×0.99×0.98） =1880 kmol/h

A乙苯的合成（采用质量比为2.8:1进料） 反应器进料G1

文案大全

实用标准

乙烯：68.5kg/h 68.5*28=1918kom/L 笨 ：24.6kg/h 24.5*78=1918 kom/L 根据方程式（1）得

乙苯产量=1918×0.99×0.99×0.998=1880 kom/L B 反应器出料G2 乙苯：1918 kom/L 乙烯：19.18 kom/L 笨 ：19.18 kom/L C苯乙烯合成 反应器的出料G4 根据方程式（3）得

①苯乙烯产量=1918×0.65×0.9=1100 kom/L ②生成氢气的量=1100 kom/L 副反应：

据化学反应式(2) C8H10---C6H6+C2H4 选择性 3%

(1) 生成的苯：1880× 0.003×0.65=36.66 (2) 生成的乙烯： 36.66

据化学反应式(3) C8H10+H2---C7H8+CH4 选择性 7%

(1) 消耗H2量 1880×0.007×0.65=85.54kmol/h (2) 生成的甲苯量 85.54 kmol/h (3) 生成的甲烷量 85.54kmol/h 则反应器出口的物料组成

乙苯 1880×(1-65%)=658 kmol/h 苯乙烯 1100kmol/h 甲苯 85.54kmol/h

苯 36.66+19.18=55.84 kmol/h 乙稀 19.18 + 36.66=55.84kmol/h 甲烷 85.54 kmol/h

氢气 1100-85.54=1014.46kmol/h D、进反应器的蒸汽量 G3

1880×106×2.6=518128kg/h

518128/18=28785kmol/h

反应器出口的有机混合物质量组成

名称 kg/h W%

乙苯 658×106=69748 35.74 苯乙烯 1100×104=114400 58.61 甲苯 85.54×92=6672 3.42 苯 55.84×78=4356 2.23 合计 195176 100.00 E、冷凝器顶物料G5

氢气 1014.64 kmol/h

文案大全

实用标准

甲烷 55.84kmol/h 乙稀 85.54 kmol/h F、冷凝器底物料G6

乙苯 658 kmol/h 苯乙烯 1100 kmol/h 甲苯 85.54 kmol/h 苯 55.84 kmol/h

水 28785 kmol/h G、分离器底的废水组成 G7

因废水中夹带的芳烃量为500mg／L，芳烃组成同有机混合物 废水中夹带的芳烃量28785×0.0005=259kg/h 则废水中损失的芳烃量

kg/h kmol/h 乙苯 259×35.74%=92.6kg/h 0.0551 苯乙烯 259×56.61%=146.6 kg/h 0.0606 甲苯 259×3.42%=8.86kg/h 0.00591 苯 259×2.23%=5.88kg/h 0.00237 H、分离器顶的有机混合物组成G8

乙苯 658-0.87=657.13kmol/h 苯乙烯 1100-1.41=1098.59kmol/h 甲苯 85.84-0.096=85.44kmol/h 苯 55.84-0.075=55.77kmol/h I、阻聚剂加入量 G9

因为阻聚剂加入量为有机混合物的0.03W%

阻聚剂加入量=195176×0.03%=58.55kg/h ， 即58.55/184=0.318kmol/h

乙苯－苯乙烯塔

J.乙苯－苯乙烯塔的进料 G10 乙苯 657.13 kmol/h 苯乙烯 1098.59kmol/h 甲苯 85.44 kmol/h 苯 55.77kmol/h 阻聚剂 0.318 kmol/h

进料量 F1＝657.13+1098.59+85.44+55.77+0.318=1897.25kmol/h 进料组成 mol%

乙苯 657.13/1897.25=0.346 苯乙烯 1098.59/1897.25=0.579 甲苯 85.44/1897.25=0.045 苯 55.77/1897.25=0.030 阻聚剂 0.318 /1897.25=0.00017

K、乙苯－苯乙烯塔顶的物料 G11(选轻关键组份为乙苯，重关键组份为苯乙烯)

D1=657.13×（1-0.003）+1098.59×0.0025+85.44+55.77=800kmol/h 注意事项 (乙苯－苯乙烯塔真空操作，塔顶压力<200mmHg。塔顶苯乙烯含量<0.25%，塔釜乙苯<0.3%。)

文案大全

实用标准

XDB=55.77/800=0.07

XDEB=657.13×(1-0.003)/800=0.82 XDSTY=1098.59×0.0025/800=0.003 XDTB=85.44/800=0.10

L、乙苯－苯乙烯塔底的物料 G12

W1=F1—D1=1897.25-800=1097.25kmol/h XWEB=657.13×0.003/1097.25=0.0018

XWSTY=1098.59×（1-0.0025）/1097.25=0.998 X阻聚剂=0.318/1097.25=0.00029

甲苯/乙苯塔 （ 乙苯回收塔，塔顶乙苯<0.1%，塔釜甲苯<0.4%。） 选轻关键组份为甲苯，重关键组份为乙苯 进料量 F2＝D1＝800kmol/h

M、乙苯回收塔塔顶的物料G13

D2=55.77+85.44×（1-0.4%）+657.13×（1-0.003）×0.1%=141.5 kmol/h XDB=55.77/141.5=0.338

XDTB=85.44×（1-0.4%）/141.5=0.658 XDEB=1-0.658-0.338=0.004 N、乙苯回收塔塔底的物料G14

W2=F2-D2=800-141.5=658.5kmol/h XWB=85.44×0.4%/658.5=0.0005

XWEB=657.13×（1-0.003）*（1-0.1%）/658.5=0.998 XWSTY=1098.59×0.1%/658.5=0.0017

苯－甲苯塔（苯－甲苯塔塔顶压力<160mmHg，塔顶甲苯<0.5%，塔釜苯<0.2%。） 选轻关键组份为苯，重关键组份为甲苯 进料量 F3=D2=141.5 kmol/h

O、苯－甲苯塔塔顶的物料G15

D3=55.77×（1-0.2%）+85.44×（1-0.5%）×0.2%=55.80kmol/h XDB=55.77×（1-0.2%）/55.8=0.997

XDTB=85.44×（1-0.5%）×0.2%/55.8=0.003 P、苯－甲苯塔塔底的物料G16

W3=F3-D3=141.5-55.8=85.7 kmol/h

XWB=55.77×（1-0.5%）*（1-0.2%）/4.3093=0.9721 XWEB=40.0149*（1-0.003）*0.3%/4.3093=0.0273

苯乙烯精馏塔

选轻关键组份为苯乙烯，重关键组份为焦油 F4=W1=1097.5kmol/h Q、苯乙烯精馏塔塔顶的物料G17

D4=657.13×0.003+1098.25×（1-0.25%）×95%=1042.70 kmol/h

文案大全

实用标准

XDEB=657.13×0.003/1042.70=0.002

XDSTY=1098.25×（1-0.25%）*95%/41.83=0.9971 R、苯乙烯精馏塔塔底的物料G17

W4=F4-D4=1097.25-1042.70=54.55 kmol/h

XWSTY=1098.25×（1-0.25%）×5%/54.55=0.997

X阻聚剂=0.318/54.55=0.003

物料衡算表

表2-1 合成乙苯进料组成G1

序号 1 2

表2-2 合成苯乙烯进料（合成乙苯出料）组成G2

序号 1 2 3 合计

物料名称 乙苯 乙烯 苯 ×

kmol/h 1918 19.18 19.18 1956.36

kg/h 203308 537 1496 205341

W% 98 1 1 100

mol% 98.81 0.09 0.18 100

物料名称 乙烯 笨

kmol/h 1918 1918

kg/h 53704 149604

W% 26.4 73.8

mol% 50 50

表2-3 平衡后水蒸气的量G3

序号 1

物料名称 水蒸气

kmol/h 28785

kg/h 518128

W% 100

mol% 100

表2-4 出反应器物料组成G4 序号 1 2 3 4 5 6 7 合计

物料名称 乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 氢气 甲烷 乙烯 ×

kmol/h 658 1100 85.54 55.84 1014.46 85.54 55.84 3055.22

mol% 21.5 36.0 2.8 1.8 33.2 2.8 1.8 100

（为热量恒算方便，省略焦油和水蒸气）

表2-5 冷凝器顶物料组成G5

序号 1 2 3 合计

文案大全

物料名称 氢气 甲烷 乙烯 ×

kmol/h 1014.64 55.84 85.84 1156.32

kg/h W% mol% 0.877 0.048 0.075

100.0

2029.2 0.381 893.44 0.168 2403.5 0.451 5326.12 100.0

实用标准

表2-6 冷凝器底物料组成G6

序号 1 2 3 4 5 合计

表2-7 油水分离器底的废水组成G7

序号 1 2 3 4 5 合计

表2-8 有机混合物组成G8

序号 1 2 3 4 合计

物料名称 乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 ×

kmol/h 658 1100 85.54 55.84 1899.38

kg/h 69748 114400 6672 4356 195176

W% 35.74 61 3.42 2.23 100

mol% 34.6 57.9 4.5 2.9

100

物料名称 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 水 ×

kmol/h 0.00237 0.00591 0.0551 0.0606 1430 1430.124

kg/h 0.185 0.544 5.839 6.302 25740 25752.87

W% 31.1 51.1 30 1.9 12.9

100.0

mol% 2.1 3.6 3 2 93.8

100.0

物料名称 乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 水蒸汽 ×

kmol/h 658 1100 85.54 55.84 28785 30684.38

kg/h 69748 114400 6672 4356 28785 223961

W% 12.1 13.06 1.13 0.38 73.33 100.0

mol% 2.64 2.9 0.28 0.11 94.07 100.0

表2-9 加入阻聚剂G9

序号 1

物料名称 阻聚剂

kmol/h 0.318

kg/h 2.808

W% 100

mol% 100

文案大全

实用标准

表2-10 加入阻聚剂后的乙苯－苯乙烯塔进料组成G10 序号 1 2 3 4 6 合计

物料名称 乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 阻聚剂 ×

kmol/h 658 1100 85.54 55.84 0.0153 90.0613

kg/h 69748 114400 6672 4356 2.808 9351.33

W% 35.73 61 3.41 2.22 0.03 100

mol% 34.65 57.98 4.5 2.9 0.02 100

表2-11 乙苯－苯乙烯塔顶物料组成G11

序号 1 2 3 4 合计

物料名称 甲苯 乙苯 苯 苯乙烯 ×

kmol/h 85.44 655.2 55.77 2.75 799.16

kg/h 7860.48 69451.20 4350.06 286.00 81947.5

W% 0.096 0.848 0.053 0.003 100

mol% 0.107 0.820 0.070 0.003 100

表2-12 乙苯－苯乙烯塔底物料组成G12

序号 1 2 3 合计

表2-13 甲苯/乙苯塔塔顶物料组成G13

序号 1 2 3 合计

物料名称 甲苯 乙苯 苯 ×

kmol/h 85.1 0.66 55.77 141.5

kg/h 7829.200 69.

W%

mol%

物料名称 乙苯 苯乙烯 阻聚剂 ×

kmol/h 1.97 1095.8 0.318 1098.1

kg/h 208.8

W% 0.0018

mol% 0.0018 0.9979 0.0003

100

113963 0.9977 58.5 114230

0.0005

100

0.634 0 .601 0.006 0.005

4350.06 0.352 0.394 12349.16

100

100

文案大全

实用标准

表2-14 乙苯回收塔塔底物料组成G14

序号 1 2 3 合计

物料名称 甲苯 苯乙烯 乙苯 ×

kmol/h 0.34 2.10 654.5 658.5

kg/h 31.28 218.40

W% 0.0004 0.0031

mol% 0.0005 0.0032 0.9939

100

69377.00 0.9964 69626.7

100

表2-15 苯－甲苯塔顶物料组成G15

序号 1 2 合计

物料名称 甲苯 苯 ×

kmol/h 0.14 55.66 55.8

kg/h 12.88 4341.48 4354.36

W% 0.003 0.997 100

Mol% 0.0025 0.9975

100

表2-16 苯－甲苯塔底物料组成G16

序号 1 2 3 合计

物料名称 甲苯 苯 乙苯 ×

kmol/h 83.74 0.10 1.96 85.7

kg/h 7704.08 7.8 207.76 7

W% 0.973 0.001 0.026 100

mol% 0.977 0.001 0.023

100

表2-17 精馏塔顶物料组成G17

序号 1 2 合计

物料名称 苯乙烯 乙苯 ×

kmol/h 1040.73 1.97 1042.7

kg/h 108236 209 108444

W% 0.998 0.002 100

mol% 0.998 0.002

100

表2-18 精馏塔底物料组成G18

序号 1 2 合计

物料名称 苯乙烯 阻聚剂 ×

kmol/h 54.23 0.318 54.55

kg/h 5640 59 5699

W%

mol%

0.990 0.994 0.010 0.006 100

100

文案大全

实用标准

第三章 热量衡算

3.1、热量衡算图

3.2、各物质热系数

①查《化工热力学》，计算公式：Cp/R=A+BT+CT2 （kJ/kmol K）

表3-1 热力学系数

序号 1

2 3 4 5

物质名称 甲烷 乙烯 苯乙烯 苯 甲苯

A 1.702 1.424 2.050 -0.206 0.290

10B 9.081 14.394 50.192 39.064 47.052

3

10C -2.164 -4.392 -16.662 -13.310 -15.716

6

②查《化工计算》，Cp=a+b×10-2T+c×10-5T2+d×10-9T3（kJ/kmol K）

表3-2

序号 1 2

物质名称 乙苯 氢气

a -8.398 6.953

b 15.935 -0.046

c -10.003 0.096

d 23.95 -0.21

③查汽化潜热表（ kJ/mol）

表3-3

名称 数值

甲苯 37.99

乙苯 42.26

苯 33.85

苯乙烯 40.830

乙烯 17.14

④各物质 hfi（ kJ/mol）

表3-4

名称 HF0

甲烷 -74.85

乙烯 52.26

苯乙烯 103.9

苯 82.9

甲苯 50.00

乙苯 25.79

氢气 0

文案大全

实用标准

3.3 热量计算

反应器：

(A)带入反应器热(以25℃为基准) 1）蒸汽带入：Q1=m×（h1-h0） 2）反应物带入：Q2=ΔH1+ΔHV’

由设计要求知：（乙烯和笨）进料温度为T1=630℃，故取 T=（T1+T0）/2+273.15=（630+25

2

）/2+273.15=600.65K，根据物质C表可计算得：

p

乙烯：Cp平均=（A+BT+CT）*R =62.18（kJ/kmolK）

笨：Cp平均=（A+BT+CT2 ）*R=135.55（kJ/kmolK） Cp m平均=∑yi Cp i平均=98.87（kJ/kmol K）

ΔHV’=∑niΔHVi’=1880×17.14+1880×33.85=95861.2(kJ/h) ΔH1= n反应物 Cp m平均×(T-T0)+ ∑ni HVi’

=3760×98.87×(495.65-298.15)+95861.2=7.35×107(kJ/h) （B）带出反应器热量

1) 反应吸收热量：Q吸=ΔHRθ

乙苯脱氢反应在装有铁系催化剂的固定床反应器中进行，反应方程为： 乙苯合成

笨 + C2H2 乙苯 （1）

笨 + C2H2 二乙苯 笨 乙苯 （2）

主反应 C6H5C2H5 C6H5CHCH2 + H2 (3) 副反应 C6H5C2H5 C6H6 +CH2CH2 (4) C6H5C2H5 + H2 C6H5CH3 + CH4 (5) 由各物质ΔHf列表可得：

对于(1)反应：ΔHRθ1=52.56+82.9-25.97=109.49 kJ/mol 对于(2)反应：ΔHRθ2=52.56+82.9-25.97=109.49 kJ/mol 对于(3)反应：ΔHRθ3=103.9-25.79=78.11 kJ/mol

对于(4)反应：ΔHRθ4=82.9+52.26-25.79=109.37 kJ/mol 对于(5)反应：ΔHRθ5=50-74.85-25.79=-50.64 kJ/mol 由物料衡算可得：（1）和（2）转化乙烯1880 kmol /h ，(3) 反应中转化乙苯：1100kmol /h；(4) 反应中转化乙苯：33.66kmol /h；(5) 反应中转化乙苯：85.54 kmol /h； ΔHRθ=∑niΔHRi’=1880×109.49×2+1100×78.11+33.66×109.37+85.54×50.6 =5.06×106 (kJ/h) 2）反应物带出热量：Q3=ΔHV”+ΔH2 1、ΔHV”=∑niΔHI=9.677×107 (kJ/h) 2、ΔH2= n Cp m平均 (T2-T0) Cp m平均=∑yi Cp i平均

根据Cp列表，累加得

文案大全

实用标准

表3-5 Cp系数总结

序号 1 2 3

4 5 6 7 合计

名称 甲烷 乙烯 苯乙烯 苯 甲苯 乙苯 氢气

A 1.702 1.424 2.050 -0.206 0.290 -8.398 6.953 3.121

B×110 9.081 14.394 50.192 39.06 47.05 159.35 -0.046 295.320

-3

C×110 -2.164 -4.392 -16.662 -13.301 -15.716 -100.03 0.096 138.239

-6

D×110

23.95 -0.21 17.65

-9

∴Cp m平均=3.185+0.319×T-1.52×10-4T2+2.37×10-8T3

（C）蒸汽带出热量：Q4=m×（h2-h0）

(3) 利用：带入反应器=带出反应器热量，进行试差计算求得反应器出口温度T2。经试差计算求得反应器出口温度t2=600℃。

文案大全

实用标准

第四章 主要设备的计算与选型

4.1 、乙苯—苯乙烯精馏塔计算

1、 乙苯—苯乙烯塔操作条件的确定 I）塔顶温度的确定

已知乙苯—苯乙烯塔顶压力为185mmHg，具体步骤如下：假设温度查或计算苯、甲苯 乙苯、苯乙烯之蒸汽压由Ki=Pi/PD计算出Ki由xi=yDi/ Ki计算出xi计算xi是否等 1，若是，则假设成立，否则重新假设温度，重复上述计算。 饱和蒸汽压计算公式(安托因方程)：lnP=A－B/(T+C) mmHg 苯：A=15.9008 B=2788.51 C=－52.36 甲苯：A=16.0137 B=3096.52 C=－53.67 乙苯：A=16.0195 B=3279.47 C=－59.95 苯乙烯：A=19.0193 B=3328.57 C=－63.72 焦油：A=19.0193 B=3328.57 C=－63.72 设：tD=40℃

将T=40+273.15代入计算式，具体结果列表如下：

表4-1 相对挥发度

组成 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 合计

塔顶气相组成 yDi /mol%

2.63 8.19 88.53 0.25 100.00

饱和蒸汽压（mmHg） 942.71 372.00 164.92 121.54

Ki=Pi/PD 5.11 2.01 0.90 0.66

ij

7.78 3.02 1.32 1

通过计算机试差求得塔顶温度就可认为87.27℃。 II）塔釜温度的确定

已知乙苯—苯乙烯塔底压力为261.44mmHg， 设：tW=40℃

将T=40+273.15代入计算式，具体结果列表如下：

表4-2

组成 乙苯 苯乙烯 阻聚剂 合计

塔釜气相组成yDi

饱和蒸汽压（mmHg）

mol%

0.27 99.69 0.035 100.00

343.999 261.313 261.313

Ki=Pi/PD 1.316 0.999 0.999

ij

1.316 1 1

通过计算机试差求得塔釜温度就可认为108.98℃。 III）进料温度的确定

设进料为饱和液体，具体步骤同前，P=0.5(PD+PW)=0.5(1.05+1.4)=224.58 mmHg 具体计算结果如下表30：

文案大全

实用标准

通过计算机试差求得塔进料温度就可认为97.77℃。 2、理论板数的计算 最小理论板数 G10 塔顶

a1=164.823/121.57=1.356

G11塔进料

a2=238.336/178.436=1.336

G12 塔釜

a3=343.999/261.313=1.316

1.336

NM=lg((XA/XB)D/(XA/XB)W)/lgaAB-1=43.6

表4-3

组成 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 焦油 合计

塔进料气相组成yDi 饱和蒸汽压

mol% （mmHg）

1.91 4.77 44.43 48.87 0.02 100.00

1270.81 519.726 238.336 178.436 178.436

Ki=Pi/PD 5.659 2.314 1.061 0.795 0.795

ij

7.122 2.913 1.336 1 1

A、实际回流比下的理论板数

因为泡点进料，所以 q=1

根据恩特伍德公式,用牛顿迭代法计算机算出：

∑

ixi,F1-q=0 θ=1.226 ii(xi,D)m∑RM+1 RM=3.97

i按R=1.3RM

R=5.56 NM=43.6

据吉利兰关系式得出：

Y=0.75-0.75X0.5668

X=R-RM/R+1 Y=N-NM/N+1

N=78.4

B、实际塔板数

根据筛板塔的经验数据,全塔效率为70—80%，我们取 74% 实际塔板数： N1=78.4/0.74=106

文案大全

实用标准

C、加料板位置的确定

在泡点进料的情况下，可以应用下面的半经验公式来确定精馏段和提馏段的板数。具体如下：

m+n= N1

式中：m—提馏段塔板数；n—精馏段塔板数。

D=800kmol/h、w=1097.25kmol/h XhF=0.579 XlF=0.346 XhD=0.0018 XlW=0.003 n/m=

=[(1097.05/800)(0.579/0.346)(0.003/0.0018)2]0.206=1.31

m+n=106

解之得：m=47 (提馏段板数)、n=106-49=57 (精馏段板数)，加料板从顶部数起的第48块板

D、塔径及内件的计算：

∵V=L+D， R=L/D， R=5.56；

∴L=RD=5.56×800=4448kmol，V=L+D=（R+1）D=(5.56+1)D=5248kmol；

为便于计算，塔顶以乙苯为主计算且以：P=185mmHg、t=83℃时的乙苯的物性参数为依据：

33

ρl=0.872×10kg/m M平均=∑xiMi

=78×0.07+106×0.82+104×0.003+92×0.10=96.9 ρg =PM/(RT)

=185/760×1.013×105×10－3×96.9/(101.3/273.15×(273.15+87.27)) =17.64kg/m3

μl=0.314CP=0.314×10－3Pa.S、μg=0.0092CP=0.0092×10－3Pa.S σl=21.1×10－3N/m （1）气体流量：

Vg=nRT/P=5248×101.3/273.15×(273.15+87.27)/(185/760×1.013×105×10－3) =28446.6m3/h=7.9m3/s （2）液体流量：

∵ml=4448kmol/h=4448×96.9=431011kg/h

∴Vl=ml/ρl=930240/(0.872×103)=494.3m3/h=0.137m3/s 液气流动参数：

选塔板间距：HT=0.600m，查图10-42（下册P179）得：C20=0.097m/s 气相负荷因子为：

泛点气速Uf为：

取实际气速为泛点气速Uf的75%，则：Uˊ=75%Uf=0.75×0.682=0.511m/s 气体的流通截面(即塔的横截面积扣除降液管所占面积)Aˊ为:

Aˊ=Vg/Uˊ=7.9/0.511=15.5m2

文案大全

实用标准

假定板上液流方式取单流型(也称径流型)，并取堰长(lw)为塔径D的0.75倍，查图10-40（下册P176）得降液管的截面积Af对塔的横截面积AT的比值为：Af/AT=0.115 故气体流通截面积Aˊ对于塔的横截面之比为：Aˊ/AT=（1－0.115）/1=0.885 ∴AT=Aˊ/0.885=15.5/0.885=17.5m2 塔径Dˊ为: D=

’

4ATπ''415.54.4m 3.14根据塔设备系列规格化，

取实际塔径D为4.5m； 则：塔的横截面积AT为： AT=π÷4×4.52=15.90m2； 气体通道截面A为：

2

A=15.90×0.885=14.07m；

降液管横截面Af= AT - A =15.90-14.07=1.83m2

3.塔高

106块塔板，安装4个人孔，孔径600mm，裙座取2m，塔釜2m，第一块板到塔顶取1m，板间距HT=0.60m，所以塔高H总=106×0.6+4×0.6+2+2+1=71m

4.2、泵的计算和选择

1管内流速的计算

以进料泵P-1为例，已知数据如下：

进料物料的平均密度：ρ=803kg/m3，MF平均=102.56 进料乙烯和苯泵输送物料的平均粘度： 1.05mpa 塔压：185mmHg=2.5mH2O=24kPa

原料流量： Qm=nF M平均=1897.25×102.56=195520/803=243.5m3/h 初选u=1.0 m/s A=

Q243.5=0.0676m2 u36001由A4D2得D4A40.0676=0.293m

3.14将直径圆整至0.295m，

A4D2=

3.142

0.2952=0.0683m 4文案大全

实用标准

uQm243.5=0.99 m/s A36000.0683与初选值接近，故D0.295m,u0.99m/s

du0.2950.99803=225620＞400031.0510雷诺数Re

d0.00030.0018，查得摩0.295则管内流动状态为湍流，取管壁的绝对粗糙0.3mm,e擦系数0.03。

2直管阻力和局部阻力降计算 其中直管当量长度大约为50m

hf1lu2500.992= 0.03=2.5 J/Kg

d20.2932局部阻力的计算

有900弯头1个，＝0.75，截止阀全开＝6.4 入口管＝0.5

lu2500.992(0.030.7516.420.5)hf2=(()=9.39 J/Kg

d20.2932总阻力hf=hf1+ hf2= 2.5+9.39=11.89 J/Kg 3理论压头计算和泵的选型

2P1u12P2u2HeZ2hf Z1+

g2gg2g其中Z1＝0，u1=0 取Z2=33.8m，p1=101.3kpa, p2=24kPa

ρ均＝803kg/m3,

p2p1u2hf(Z2Z1) He=

g2g文案大全

实用标准

24000101.3 1030.99211.89 33.835.9m =

8039.829.8则，He 35.9m，选得IS150-250型号，流量为460m3/h，扬程为127.8m

4.3接管选择

1.进料管

原料流量： Qm=1897.25×102.56=195520/803=243.5m3/h 初选u=1.0 m/s A=

Q243.5=0.0676m2 u36001由A4D2得D4A40.0676=0.293m

3.14将直径圆整至0.295m，则实际面积和流速

A4D2=

3.142

0.2952=0.0683m 4uQm243.5=0.99 m/s A36000.0683与初选值接近，故择管尺寸为32515。其内径为295mm 2.回流管

已知回流液流率：L=nMD平均=4448×96.9=376321.2kg/h 回流液密度：872kg/m3

则回流液体积流率： VR=376321.2/872=431.56m3/h 取管内流速：uR1.0m/s

4VR/36001/24431.561/2)()0.390m

uD36003.141则回流管直径：dR(根据管材规范，取进料管尺寸为42614。其内径为398mm。

文案大全

实用标准

实际流速：uR431.56/(36000.7850.3982)0.96m/s 3.釜液出口管

釜液密度：881kg/m3，MW平均=103.8

则釜液体积流率：VW=1097.25×103.8/881=129.28m3/h 取管内流速：uW1.0m/s则釜液出口管直径：

dW(4VW/36001/24129.28)()1/20..213m

uW36003.141.0取釜液出口管尺寸为24511。其内径为0.223m 实际流速：uW129.28/(36000.7850.2232)0.92m/s 4.加热蒸汽管

已知加热蒸汽流率：V196023.81kg/h

加热蒸汽密度：ρ11.60kg/m3（按220℃饱和蒸汽计） 则加热蒸汽体积流率：V196023.81/11.60=8277.91m3/h 取u125m/s，加热蒸汽管径

4V1/36001/248277.911/2)()0.342m u136003.1425d1(取加热蒸汽管尺寸为37714，其内径为0.349m。 实际流速：u18277.91/(36000.7850.3492)24.05m/s

文案大全

实用标准

表4-5 管路设计计算结果

序号 1 2 3 4

管线 进料管 回流管 釜液出口管 加热蒸汽管

流速(m/s) 0.99 0.96 0.92 24.05

管规格 Φ325×15 Φ426×14 Φ245×11 Φ377×14

4.4、换热器设计

1、塔顶冷凝器

冷凝后温度T=48℃=48+273=321K 塔顶温度87℃，冷凝水出口温度为40℃，进口温度

为25℃

1）物料冷凝放热

物料冷却平均温度T=（87+48）/2+273=340K 计算出各组分的Cpi(g)值： Cpi=A+BT+CT2+DT3

在查出各组分的△H值，然后根据公式Cp=ΣCpizi △H=Σ△Hixi 计算结果列表

表4-6 热力学结果汇总

序号 1 2 3 4 合计

物料名称 甲苯 乙苯 苯 苯乙烯 ×

kmol/h 85.44 655.2 55.77 2.75 799.16

mol% 0.107 0.820 0.070 0.003 100

Cpi

（kcal/kmol．K） 27.40 35.54 21.71 31.74

Cpizi 2.93 29.14 1.52 0.10 33.69

△Hi

（kcal/kmol．K）

8445.87 9825.74 7781.89 10075.15

△Hixi 903.71 8057.11 544.73 30.23 9535.78

所以塔顶物料放出的热量(假设有99%的物料汽化)

Q放=V（Cp△T+0.99△H）=5248×（33.69×(87-48)+0.99×9535.78）

=5.61×107kcal/h

2）冷却水用量

CpH2O(l)=1kcal/kg．K

GH2O(l)= Q放/[ CpH2O(l)(t出-t入)]= 5.61×107/（40-25）=2.24×106kg/h

3）换热面积

△tm=[(87-25)-(48-40)]/ln[(87-25)/(48-40)]=26.41℃

K取400kcal/m2h℃ （《化学工程手册》P6-117 表9-2） A=Q放/K△tm=5.61×107/（400×26.41）=5310.5m2

4）选型

根据工艺要求选择浮头式冷凝器

2再沸器设计

文案大全

实用标准

①冷凝器热量衡算

Q冷=（R+1）V（HVD-HLD）

(a)已知t顶=87℃ 查得Hvi ，HVD如下表：

表4-6

组分 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 Σ

yi 0.070 0.107 0.820 0.003 1.0000

Hvi(kcal/kmol) Hviyi(kcal/kmol) HLi(kcal/kmol) HLi ．xDi(kcal/kmol)

10198.67 11733.22 13181.01 13042.29

713.91 1255.46 10808.43 39.13 12817.08

3008.61 3476.36 3877.97 3839.05

210.60 371.97 3179.94 11.52 3774.03

∴Q冷=（R+1）V(HVD-HLD)

=(5.56 +1)×800×(12817.08-3774.03) =4.75×107kcal/h ②进料液带入的热量QF

已知：tf=97.77℃ Hf=Σhfixfi QF=FHf 计算结果列表：

表4-7

物料 苯 乙苯 乙烯

xfi 0.001 0.998 0.001

Hfi /（kcal/kmol）

3393.22 4344.703 1123.32

Hfi ．xfi /（kcal/kmol）

3.39 4336.01 1.12 4340.52

Σ 1.00000

∴QF=FHf=1956.36×4340.52=8.49×106kcal/h ③塔釜液带出的热量Qw

t釜=108.98℃ QW=WHLW HLw=ΣHLWixWi 计算结果列表：

表4-8

组分 EB Sty Tar Σ

xWi 0.0018 0.9979 0.0003 1.000

HLwi/（kcal/kmol）

4842.853 4794.248 4794.248

HLWixWi/（kcal/kmol） 8.72 4784.18 1.44 4794.35

∴QW=W HLw=1098.1×4794.35=5.26×106kcal/h

④再沸器的热量Q再 假设热损失率为5% Q再`=QW+Q冷-QF+DHLD

=5.26×106+4.75×107-8.49×106+800×3774.03 =4.73×107kcal/h

文案大全

实用标准

Q再=1.05 Q再`=4.97×107kcal/h B、再沸器的计算 1）加热蒸汽消耗量

在3kg/cm2和132.9℃下△HH2O=517.1kcal/kg GH2O=Q再/△HH2O=4.97×107/517.1=96023.81kg/h 2）换热面积

取K=400kcal/m2h℃

△tm=[(132.9-108)×2]/2=24℃

∴A= Q再/K△tm=4.97×107/(400×24) =5177.08m2

3）选型：根据计算结果应选用浮头式双壳程换热器。

文案大全

实用标准

第五章 自动化控制和优化

5.1乙苯合成反应器温度控制方案

乙苯合成需要保持温度在4000C 左右，如果只有当反应器温度变化时供热系统才后

发生相应的变化的话，那么原料进料量变化所引起的温度变化将会显得滞后，从而影响乙苯合成的产量和纯度，所以需要设计一个系统进行对这种滞后进行消除。

本设计采用串级双控自动系统同时对供热系统调节，从而更好地稳定反应器温度，原理图如下：

5.2进料比例控制

本设计在催化脱氢工段中，采用质量流量水蒸气：乙苯为2.6:1的比例，利用自动化控制系统能够稳定地控制其比例，从而提高转化率和产物的纯度，原理图如下：

文案大全

实用标准

第六章 经济概算

年产83万吨苯乙烯需要的设备及其规格如表所示：

表6-1 主要生产设备及其造价一览表

概算价值/万元 序号 项目 设备购置费 9.0 9.18 3.1 3.35 6.45 台 台 1 安装工程费 总计 单位 数量 过热蒸汽1 炉 2 烃化反应器 氧化脱氢反应器 18.18 1 3 3.1 1.7 0.4 3.35 6.45 台 1 4 1 4 冷凝器 5 气体压缩机 1.83 0.43 14.08 0.83 台 台 油水分离6 机 3.78 3.5 4.48 7.28 台 1 8.68 台 1 7 乙苯塔 苯乙烯精馏塔 甲苯与苯塔 4.2 4.48 8.68 台 8 4.2 1 9 4.0 0.2 4.28 8.28 台 1 6 20 10 动力泵 11 工人工资 0.25 3.6 2.25 台 位 0.2/月（珠海） 总概算=18.18+6.45×2+14.08+0.83+7.28+8.68×2+8.28+3.6+1.45+2.25=85.96万元

文案大全

实用标准

第七章 存在问题和建议

本设计催化脱氢阶段径向两段反应器中都采用的催化剂是活性高，选择性一般的

催化剂，这样所得到的粗产品中纯度不高，造成分离工段的困难和原料浪费。

议第一段采用高活性，选择性一般的催化剂，第二段采用高选择性，活性一般的催化剂

文案大全

实用标准

结束语

“上课，考试课程设计，考试，又是课程设计，烦死了！！！”这也许是这次工艺设计大部分同学心绪的写照……

不管怎样，经过四个星期的努力奋斗，我们还是顺利的完成了这次设计。在这里，我怀着一种非常兴奋的心情写下这篇结束语，以表我这次设计过程中的感想。

这次课程设计老师没有给我们任何的思路，这给了我们当头一捧，幸好，我们之前做过两个课程设计，有了一定的基础和经验，，随着我们查找资料和自己的不断努力，最终，我们需哦遇到的问题也迎刃而解。

这次课设不但丰富了我的知识面，让所学到的化工工艺理论知识得以应用和系统化，更重要的是让我体会到了当我们遇到困难时，我们应该选择的是用沉着冷静去解决问题，而不是去抱怨和逃避，只有这样我们才会在以后的人生当中取得好的成就。

在这里我要感谢在这次课设中所有帮助过我的老师和同学，尤其是我的指导老师王淑波老师，没有您的悉心的指导，我就不能这么顺利的完成这次设计以及获得这么大的收获。虽然我们做课设很辛苦，但您才是最辛苦的，非常感激您能在百忙中抽出时间来指导我们，真的很感激您！同时也祝您身体健康，工作顺利，越来越漂亮！！！

文案大全

实用标准

参考文献

[1]陈声宗.化工设计.北京：化学工业出版社.2008

[2]黄璐，王保国.化工设计.北京：化学工业出版社，2004

[3]中国石化集团上海有限公司.化工工艺设计手册.第三版.北京：化学工业出版社，2003

[4]陈声宗.化工过程开发与设计.北京：化学工业出版社，2005 [5]王红林，陈励.化工设计.广州：华南理工大学出版社.2001

[6]Simulation Scence Inc.pro/Ⅱ On-line Documentation,1996.

[7]Simulation Scence Inc.pro/Ⅱwith PROVISON On-line Documentation,1996. [8]Chemstations公司.heep;//www. Chemstations.net

[9]吴指南.基本有机化工工艺学.北京：化学工业出版社.2003 [10]熊洁羽.化工制图.北京：化学工业出版社.2007

文案大全

实用标准

附录

文案大全