乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺设计样本

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1资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。摘要本设计是以年产5万吨苯乙烯为生产目标,采用乙苯脱氢制得苯乙烯的工艺方法,本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算,热量衡算,对整个工段进行工艺设计和设备选型。然后根据物料平衡分别对进出脱氢反应器和气提塔进行物料衡算。根据热力学定律对工艺中的第一预热器第二预热器,热交换器和反应器进行了能量衡算。对油水分离器,物料泵,热交换器理论上进行了尺寸计算及选择。为满足设计要求,达到所需要的工艺条件,本设计本着理论联系实际的精神,用现行的乙苯脱氢制取苯乙烯的方法为设计基础,主要对乙苯脱氢工段进行工艺设计和优化。关键词:乙苯脱氢苯乙烯物料衡算能量衡算工艺ABSTRACTThedesignisbasedonanannualoutputof50,000tonsofstyreneproductiontargetofdehydrogenationofethylbenzenetostyreneprocess,Processforthewholeprocessdesignandthemainequipmentselection.Basedonthedesignrequirementsoftheentireprocessofthematerialbalanceandenergybalance.Accordingtothematerialbalancewerecirculatingoil-waterseparator,materialpumps,heateexchangersand

2资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。dreacters.Accordingtothelawsofthermodynamicstheenergybalanceoftheprocesspreheaterpreheaters,heatexchangersanddreactoroperator.Asfaraspossibletomeetthedesignrequirementstoachievetherequiredconditions.Keyword:ethylbenzene;styrene;materialbalance;energybalance;distillation;第一章文献综述1.1苯乙烯的性质及用途1.1.1苯乙烯的性质苯乙烯的分子式为C8H8分子量为104.14,化学结构式如下:—CH=CH2—CH=CH2或者苯乙烯又名乙烯基苯,系无色至黄色的油状液体。具有高折射性和特殊芳香气味。熔点-30.6。C,沸点为1450C,凝固点－30.40C,相对密度(水的为1)0.91,闪点34.4oC。性质比较稳定,不可与阳光接触,

3资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。难溶于水,能溶于甲醇、乙酸及乙醚等醇醚等多数有机溶剂。苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧,生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。苯乙烯蒸气与空气能形成爆炸混合物,其爆炸范围为1．1％～6．01％。苯乙烯具有乙烯基烯烃的性质,反应性能极强,如氧化、还原、氯化等反应均可进行,并能与卤化氢发生加成反应。苯乙烯暴露于空气中,易被氧化成醛、酮类。苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯(PS)树脂。也易与其它含双键的不饱和化合物共聚[1,2]。1.1.2苯乙烯的用途苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于生产聚苯乙烯和共聚树脂、离子交换树脂不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体SBS等和其它树脂的生产,另外还可用于纺织,制药和涂料,农药及选矿等工业。其应用广泛,本设计采用乙苯脱氢生产苯乙烯,具有较好的生产效益和经济效益。苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯,另外苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚,其共聚物可用以生产ABS工程塑料;与丙烯腈共聚可得AS树脂;与丁二烯共聚可生成丁苯乳胶或合成丁苯橡胶。另外,苯乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织等工业[1,2]。1.2苯乙烯生产方法1.2.1常见的生产方法当前,世界上工业生产苯乙烯的方法除传统乙苯脱氢的方法外,出现了乙苯和丙烯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺、

4资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。乙苯气相脱氢工艺等新的工业生产路线,同时积极探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路线。迄今工业上乙苯直接脱氢法生产的苯乙烯占世界总生产能力的90％,依然是当前生产苯乙烯的主要方法。它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺,乙苯催化脱氢是工业上生产苯乙烯的传统工艺[3,4]。工业上,乙苯脱氢反应除采用低压或负压外,还采用惰性气体作稀释剂来降低烃的分压,以提高平衡转化率。常见的稀积剂是水蒸气,它不但提高了乙苯脱氢反应的平衡转化率,还可消除催化剂表面的碳。有时也用作载热体,供给乙苯脱氢所需的热量。脱氢反应器是乙苯脱氢工艺的核心,整个工艺是围绕它来展开的.1.2.2乙苯脱氢制苯乙烯的工艺原理以乙苯为原料,按1:3～1:8水比加入过热水蒸汽,在轴径向反应器内,高温、负压条件下,催化剂床层进行乙苯脱氢反应,生成苯乙烯主产品,副反应生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、氢气和二氧化碳。主反应:C6H5CH2CH3→C6H5CHCH2＋H2这是一个强吸热可逆增分子反应。副反应是热裂解、氢化裂解和蒸汽裂解反应:C6H5CH2CH3→C6H6＋C2H4C6H5CH2CH3＋H2→C6H5CH3＋CH4C6H5CH2CH3＋H2→C6H6＋C2H6C＋2H2O→2H2＋CO2C2H4＋2H2O→2CO＋4H2

5资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。水蒸汽变换反应:CO＋H2O→H2＋CO2在水蒸汽浓度很高时,生成苯、甲苯的反应式可能被下列反应所代替:C6H5CH2CH3＋2H2O→C6H5CH3＋CO2＋3H2C6H5CH2CH3＋2H2O→C6H6＋CH4＋CO2＋2H2在乙苯脱氢反应中,原料乙苯中的化学杂质也发生反应,生成物还会进一步发反应,为此,最终生成物中还含有另一些副产物,如二甲苯、异丙苯、焦油等[3,4]。1.3国内外生产和发展现状当前,世界上生产苯乙烯的方法主要有环氧丙烷—苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法,乙苯脱氢法以及丁二烯合成法等。乙苯脱氢法是当前国内外生产苯乙烯的主要方法,有乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺,乙苯催化脱氢是工业上生产苯乙烯的传统工艺。,世界上共生产苯乙烯2930万吨/年,其中美国600万吨/年,中国55万吨/年。由于PS和ABS树脂等下游产品消费的强劲拉动,近年来世界苯乙烯的生产发展很快。世界苯乙烯的消费构成为:聚苯乙烯是苯乙烯最大的下游衍生物,气消费量约占总消费量的63.2%。苯乙烯需求的巨大缺口和持续强劲增长态势,是中国苯乙烯生产不断扩大的原动力。中国苯乙烯的工业生产始于20世纪50年代中期,自兰州石油化工公司合成橡胶厂采用传统的三氯化铝液相烷基化工艺,建成一套5000吨／年苯乙烯生产装置以来,中国苯乙烯的生产得到了飞速发展。中国苯乙烯的生产厂家有12家,总生产能力达到105万吨,其中有8套为引进生产装置,生产能力合计为72.9万吨／年,约占国内苯乙烯总生

6资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。产能力的69.4％。扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司的14.5万吨／年装置是当前国内最大的苯乙烯生产装置,生产能力约占国内苯乙烯总生产能力的13.8％;其次是吉林石化公司,生产能力为14.0万吨,约占国内总生产能力的13.3％。随着中国苯乙烯生产能力的不断增加,产量也不断增加。1995年中国苯乙烯的产量只有2558万吨,1998年增至56.30万吨,增加到76.38万吨,1995-产量的年均增长率达到24.5％。中国苯乙烯的产量进一步增加到89.56万吨,比增长13.8％,1997-产量的年均增长率为18.5％。中国苯乙烯产量达到94.82万吨,比增长5.87％,其中中国石化集团公司的产量为45.20万吨,约占总产量的47.67％;中国石油天然气集团公司的产量为37.89万吨,约占总产量的39.96％。中国石油吉林石化公司的产量最大,达至15.98万吨,约占中国苯乙烯总产量的16.85％,位居全国第一;其次是扬予巴斯夫苯乙烯系列有限公司,产量达至2.34万吨,约占国内总产量的13.01％;再次是中石化茂名石化公司,产量达10.7万吨,约占国内总产量的10.97％[5-7]。

7资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第二章工艺流程设计2.1乙苯脱氢制苯乙烯工艺乙苯脱氢工艺主要分为烃化工段,乙苯精馏工段,乙苯脱氢工段和苯乙烯精馏工段,以下分别进行简述。2.1.1烃化工段来自中间仓库的干苯和来自乙烯车间的乙烯和苯以0.4-0.5:1的配比,从塔底送入反应器。同时,将配好的催化剂溶液经复合体加料泵加入反应器,在此反应器内进行烷基化反应。反应产物自烃化反应器上部各自流至冷却器,冷却650C后进行烃化液沉降槽沉降分离,分离出的Alc13络合物自槽底部返回烃化反应器底部,上层烃化液自流至水解塔。没反应的乙烯气体和苯蒸汽等从烃化反应器顶部出来经冷却器用循环水使大部分蒸汽冷凝后进入尾气吸收塔,用二乙苯吸收未凝蒸汽和HCl气后,未凝气放空,二乙苯吸收液反烃化,

8资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。烃化液自上部直接流至中间仓库烃化液罐中。2.1.2乙苯精馏工段1．干燥苯塔[8,9]来自中间仓库原料苯罐经原料泵送来的含水900ppm的原料苯,进入回流罐油相区;来自循环苯塔的含水量2500ppm的循环苯,与苯干燥塔顶蒸出的经过冷凝的苯冷却后进入回流罐分相区．塔顶气相温度810C经预热器与进料换热器后,进入冷凝器用循环水冷凝,冷凝后循环苯塔回流泵送来的循环苯一起进入冷却器用循环水冷却器用循环水冷却后进入回流罐分层区,上层脱水苯溢流至油相区,下层水相从集水包间断排入管线塔釜为干燥苯,采出送至中间仓库干燥苯罐。2．循环苯塔来自中间仓库的烃化液进入循环苯塔加料区．塔顶气相馏分冷凝回流后冷却进入苯干燥塔回流罐分层区。塔釜液(主要是乙苯和二乙苯)用釜液泵送至乙苯塔。3．精乙苯塔由循环苯塔釜液泵送出的釜液,进入精乙苯塔加料层,塔顶气相馏分乙苯经冷凝回流采出至精乙苯塔,塔釜液送至二乙苯塔。4．二乙苯塔来自精乙苯塔釜液的料液根据不同组成进入二乙苯塔不同进料板．塔顶得二乙苯,塔釜得到多乙苯。2.1.3乙苯脱氢来自中间仓库乙苯泵送来的乙苯与管网来的蒸汽进入乙苯蒸发器,

9资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。乙苯与蒸汽量比为1:1.4,经过过热器壳程与脱氢反应器出来的6500C烟气过热至5800C后,配料气进入脱氢反应器进行脱氢反应．反应产物经空冷,水冷,盐冷后进入沉降槽,分离后加入阻聚剂阻止聚合,然后进入粗苯乙烯塔。2.1.4苯乙烯精馏工段1．粗苯乙烯塔炉油自中间仓库送来,进入粗苯乙烯塔由再沸器加热精馏,塔顶产物苯,甲苯,乙苯轻组分进入循环乙苯塔的底部产物苯乙烯和苯乙烯焦油。2．精苯乙烯塔精苯乙烯塔加料为粗苯乙烯塔经过冷却后的釜液,由再沸器加热进行精馏。塔顶产品苯乙烯,纯度99.6(重量),塔釜苯乙烯焦油(废渣之一)。3．循环乙苯塔粗笨乙烯塔塔顶馏分由回流泵送出,经循环乙苯塔进料预热器,用循环乙苯塔釜液进行预热后,进入循环乙苯塔,由再沸器用1．6MPa蒸汽加热精馏,塔顶苯,甲苯馏分,送至中间仓库苯,甲苯罐。塔釜即循环乙苯,进入循环乙苯塔冷却器,送到中间仓库循环乙苯罐[9]。2.2工艺影响因素分析本设计用现行的乙苯脱氢制取苯乙烯的方法为设计基础,

10资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。主要对乙苯脱氢工段进行工艺设计和优化。影响脱氢反应的因素主要有:反应温度、反应压力和水蒸汽/乙苯比(简称水比)。另外,该反应还受到反应物经过催化剂床层的液体体积时空速度(LHSV)、催化剂性能、原料乙苯中含杂质情况等影响。2.2.1水蒸汽/乙苯比(水比)在恒定的反应温度和压力下,较高的水比可使乙苯转化率提高。因为,蒸汽降低了反应组分的分压,达到类似于降低反应压力的效果。水蒸汽可与催化剂上生成的碳发生反应,起到减少催化剂表面结焦的作用;水蒸汽还可防止催化剂的活性组份还原为金属,有利于延长催化剂寿命。在相同的乙苯液体空速和反应压力下,随着水比的降低,为维持一定的苯乙烯单程收率,就需要升高反应温度,炉油中副产苯和甲苯明显增加乙烯选择性下降。尽管加入水蒸汽有许多好处,但水蒸汽加入量受到反应系统允许压力降和能耗二个因素的制约。由于高温过热水蒸汽的比容很大,过多加入水蒸汽必增大反应物流的体积流量,从而增加系统压力降,不利于降低反应区域压力。另外,增加水蒸汽加入量,必将增加成本,一旦水蒸汽加入量增加到在经济上得不偿失的程度,那么提高水比将是没有意义的。当前,先进的乙苯脱氢工艺均追求以较低的水比获得较高的苯乙烯收率。降低水蒸汽单耗已成为衡量一个乙苯脱氢工艺路线是否先进的重要判别指标。乙苯转化率随水蒸气用量加大而提高。当水蒸气用量增加到一定程度时,如乙苯与水蒸气之比等于16时,再增加水蒸气用量,

11资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。乙苯转化率提高不显著。在工业生产中,乙苯与水蒸气之比一般为l:1.2～1.6(质量比)[10-12]。2.2.2反应温度乙苯脱氢生成苯乙烯的反应为强吸热反应,升温对脱氢反应有利,故乙苯转化率随着反应温度的升高而增加。当温度升高后,不但生成苯乙烯的正反应增加,而且消耗苯乙烯的逆反应以更高的速度增加。另外,当反应温度提高后,虽然乙苯转化率提高,但副反应(指吸热的副反应)也将加剧,故生成苯乙烯的选择性将降低,因而反应温度不宜过高。从降低能耗和延长催化剂寿命出发,希望在保证苯乙烯单程收率的前提下,尽量采用较低的反应温度。可是,由于烃类物质在高温下不稳定,容易发生许多副反应,甚至分解成碳和氢,因此脱氢适宜在较低温度下进行。然而,低温时不但反应速度很慢,而且平衡产率也很低。因此脱氢反应温度的确定不但要考虑获取最大的产率,还要考虑提高反应速度与减少副反应。在高温下,要使乙苯脱氢反应占优势,除应选择具有良好选择性的催化剂,同时还必须注意反应温度下催化剂的活性。2.2.3反应压力对于给定的反应温度和水比,乙苯的转化率随着反应压力的降低而显著增加。在相同的乙苯液体空速和水比下,随着反应压力降低,可相应降低反应温度,而苯乙烯的单程收率维持不变,苯乙烯选择性提高。这一特性是由乙苯脱氢生成苯乙烯系增分子反应所决定的。另外,苯乙烯是容易聚合的物质。反应压力高,将有利于苯乙烯自聚,生成对装置正常运转十分不利的聚合物,它会造成管道、

12资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。设备的堵塞。降低系统压力,则在一定程度上可抑制苯乙烯聚合。乙苯脱氢反应是体积增大的反应,降低压力对反应有利,其平衡转化率随反应压力的降低而升高。反应温度、压力对乙苯脱氢平衡转化率的影响如表2—1所示。表2-1温度和压力对乙苯脱氢平衡转化率的影响Table2-1Temperatureandpressureofethylbenzenedehydrogenationequilibriumconversion0.1MPa温度,℃0.01MPa温度,℃转化率,％0.1MPa温度,℃0.01MPa温度,℃转化率,％5655856204504755003040506456755305606070由表可看出,达到同样的转化率,如果压力降低,温度也能够采用较低的温度操作,或者说,在同样温度下,采用较低的压力,则转化率有较大的提高。因此生产中就采用降低压力操作。为了保证乙苯脱氢反应在高温减压下安全操作,在工业生产中常采用加入水蒸气稀释剂的方法降低反应产物的分压,从而达到减压操作的目的。2.2.4催化剂中国乙苯脱氢催化剂的开发始于60年代,已开发成功的催化剂有兰州化学工业公司315型催化剂;1976年,厦门大学与上海高桥石油化工公司化工厂合作开发了XH-11催化剂,随后又开发了不含铬的XH-210和XH-02催化剂。80年代中期以后,催化剂开发工作变得较为活跃,出现了一系列性能优良的催化剂,例如:

13资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。上海石油化工研究院的GS-01和GS-05、厦门大学的XH-03,XH-04、兰州化学工业公司的335型和345型及中国科学院大连化物所的DC型催化剂等。脱氢反应是乙苯在催化剂床层中,于600℃左右高温下发生的催化脱氢反应。所用催化剂的性能除了脱氢活性之外,特别重要的是对于生成苯乙烯的选择性要高,而且在高温和水蒸汽存在条件下的稳定性要好,使用寿命要长,这些都是至关重要的。脱氢催化剂的毒物是氯离子,必须控制进料中的氯离子含量,以防催化剂中毒失效,更重要的是在催化剂床层中不能有游离水。催化剂床层进水,则催化剂结块和有效成份流失,导致床层阻力上升,最终影响转化率、选择性指标。2.2.5原料乙苯中杂质的影响原料乙苯的质量,应符合SH/t1140中的一级品的指标,此时,即能满足催化剂对原料乙苯中氯离子含量的要求。为了减少副反应发生,保证生产正常进行,要求原料乙苯中二乙苯的含量＜0.04%。因为二乙苯脱氢后生成的二乙烯基苯容易在分离与精制过程中生成聚合物,堵塞设备和管道,影响生产。另外,要求原料中乙炔＜10ppm(体)、硫(以H2S计)＜2ppm(体)、氯(以HCl计)≤2ppm(质)、水≤10ppm(体),以免对催化剂的活性和寿命产生不利的影响。在乙苯中所含的异丙苯对脱氢反应也产生一定的影响。异丙苯在乙苯脱氢工艺条件下同样发生脱氢反应,生成α-甲基苯乙烯。它的反应必定占据一些催化活性中心。乙苯异构化脱氢也生成α-甲基苯乙烯,故副产物α-甲基苯乙烯的生成量既与原料乙苯中异丙苯含量有关,

14资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。也与乙苯异构化脱氢反应有关。2.2.6乙苯液体空速(LHSV)在不考虑返混的前提下,可把乙苯液体空速理解为催化剂床层中反应物在1小时内被置换的次数。空速的倒数具有”时间”因次,称为”空时”。可粗略地用它来衡量反应物料在催化剂床层中停留时间的长短(相对值)。因此,空速反映了停留时间对反应的影响。对于乙苯脱氢反应,在相同的反应压力和水比条件下,随着乙苯投料量的增大,即乙苯液体空速增大,欲维持苯乙烯单程收率不变,就得相应提高反应温度。液体空速是催化剂性能的重要标志之一。液体空速大,意味着反应器单位体积的生产能力大。因此,在相同的反应条件(温度、压力、水比)下,在工艺允许范围内,追求用较大的液体空速进行生产[13-15]。2.3工艺流程简图图2-1工艺流程简图

15资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。工艺流程简图如图2-1所示,由苯及乙烯发生烷基化反应得到粗乙苯,进入乙苯分离塔将重组分二乙苯,三乙苯及焦油从塔釜回收循环,塔顶得到苯与乙苯的混合物,进入乙苯精馏塔,塔顶得到的苯进行回收,在烷基化反应塔中再次进行反应。在精馏塔中制得的乙苯,进入乙苯脱氢反应器,得到苯乙烯粗产品及其它杂质。进入乙苯/苯乙烯分离塔,将粗苯乙烯从塔顶进入苯乙烯蒸馏塔,经过苯乙烯蒸馏塔,得到符合产品要求的精制苯乙烯,塔底有焦油等杂质排出。乙苯/苯乙烯分离塔塔顶得到的是粗乙苯,进入甲苯/乙苯分离塔,能够从其塔底得到较高纯度的乙苯,经过循环回收乙苯,让乙苯重新进入脱氢反应器。甲苯/乙苯塔塔顶得到甲苯,进入苯/甲苯进行分离,塔顶得到苯,塔底得到甲苯[16-18]。第三章工艺计算3.1物料衡算3.1.1物料衡算原始数据

16资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。外购乙苯质量应符合SH/t1140标准中相关项目指标[19-22]:表3-1外购乙苯原料质量指标Table3-1purchasedethylbenzenequalityindicatorsofrawmaterials分析项目质量指标分析方法优级品一级品外　观无色透明均匀液体,无机械杂质和游离水目测纯　度%99.7099.50SH/t1148二甲苯%0.100.15SH/t1148异丙苯%0.030.05SH/t1148二乙苯%0.0010.001SH/t1148硫%0.0003不测定不测定表3-2互供乙苯原料质量指标Table3-2interactionforethylbenzenequalityindicatorsofrawmaterials序号项目质量指标分析方法1外观无色透明均匀液体,无机械杂质和游离水目测注2纯度,%≥99.5SH/t11483二甲苯,%≤0.20SH/t11484异丙苯,%≤0.05SH/t11485二乙苯(含正丁苯),%≤0.001SH/t1148根据设计任务,苯乙烯的年生产能力为5万吨/年。开工因子=生产装置开工时间/年自然时间。为了充分利用设备,开工因子应取的较大,接近1,但又不能等于1。因为还要考虑到设备的检修以及开停车等情况。开工因子一般取为0.7～0.8。全年365天,则年生产250～300天;

17资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。因此除去季保养、月保养、修理、放假等总计65天,则年工作日为(365-65)天=300天共计7200小时。按年工作日300天计算,单程转化率42%选择性92%乙苯原料纯度99%全车间进料中:苯:0.995(wt)乙烯:0.997(wt)每小时精苯乙烯(100%)的量:其中年产量:5万吨=50000000kg生产时间:7200h则苯乙烯产量50000000/7200=6944.445kg/h纯苯乙烯量6944.445×99.5%=6909.722kg/h每小时产量中纯苯乙烯量/(1-3%),苯乙烯生成量6909.722/(1-3%)=7123.425kg/h所需新鲜苯乙烯的量7123.425×106/(90%×99%×104)=8148.613kg/h所需乙苯总量7123.425×106/(42%×92%×99%×104)=18979.688kg/h循环乙苯量18979.688-8148.613=10831.075kg/h水蒸气所需量18979.688×1.5=28469.532kg/h新鲜乙苯中含二甲苯的量8148.613×1%=814.861kg/h循环乙苯中含二甲苯量及苯乙烯量10831.075×0.5%=54.155kg/h表3-3新鲜乙苯组成Table3-3freshethylbenzene组成乙苯二甲苯∑Wt%991100Kg/hr8067.12781.4868148.613

18资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。已知各反应转换率:C6H5CH2CH3→C6H5C2H3+H292%C6H5CH2CH3→C6H6＋C2H42.5%C6H5CH2CH3＋H2→C6H5CH3＋CH44.7%C6H5CH2CH3→C16H18＋H20.5%C＋2H2O→2H2＋CO20.3%反应后各种产物的生成量计算结果如下:表3-4各种产物的生成量Table3-4theformationofvariousproducts组分分子量进料量出料量Kg/hrKmol/hrKg/hrKmol/hrYi%乙苯10618979.688177.26310898.136102.8135.602二甲苯106135.6521.280135.6521.2800.069苯乙烯10454.1550.5217123.42568.4503.732氢气200140.11670.0583.817乙烯280052.1151.8610.101甲烷160055.9853.4990.191甲苯9200321.9243.4990.191

19资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。二氧化碳440078.6191.7870.097水1828469.531581.64128423.8681579.85486.078苯7800145.1791.8620.101二聚体2100078.1730.37230.020∑—47449.2371760.70447466.6921835.37899.9993.1.2物料衡算(1)油水分离器水油组成表3-5各物质在水中溶解度Table3-5substancesinthewatersolubility名称苯甲苯乙苯苯乙烯聚苯乙烯二甲苯溶解度g/100gH2O0.180.050.02170.040.10计算油水分离器加入量,并计算出油层水层总量及其组成:Li=Li水冷+Li盐冷被溶解量=溶剂量×溶解度未溶解量=Li-被溶解量如:乙苯Li水冷=10886.147kg/hrLi盐冷=10.182kg/hrLi=10886.147+10.182=10896.329kg/h被溶解量=28430.926×0.0217/100=6.170kg/hr未溶解量=10896.329-6.170=10890.159kg/hr计算结果列表如下:

20资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表3-6油层水层总量及其组成Table3-6reservoiroftotalwaterlayeranditscomponents组分Li水冷kg/hrLi盐冷kg/hrLikg/hr被溶量kg/hr未容量kg/hrXi水wt%Xi油wt%乙苯10886.14710.1820896.3296.17010890.1590.021658.5893苯乙烯7118.0724.6177122.68911.3737111.3170.039838.2591水28356.89474.03228430.92614215.463099.60890二甲苯133.8251.202135.0270135.02700.7264甲苯320.9880.790321.67814.216307.4630.04981.6541苯143.5981.144144.74251.17693.5660.17930.5034二聚体78.173078.17328.43149.7420.09960.2676∑47037.69791.86647129.56328542.289018587.27399.999999.9999(2)对反应系统进行物料衡算表3-7反应系统进行物料衡算结果Table3-7ResponseSystemforthematerialbalanceresults组分进入反应系统kg/hr盐水冷凝器放空量kg/hr被溶量kg/hr未溶量kg/hr乙苯18789.8901.7966.17010890二甲苯135.6520.6000135.027苯乙烯54.1660.73911.3737111.317氢气0140.116//乙烯051.15//甲烷055.987//甲苯00.23014.216307.463二氧化碳078.619//水28469.536.43828430.9230苯00.45651.16693.561二聚体0028.43149.742∑47449.237337.09628542.29018587.273

21资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。计算总进出物料量∑进料=18789.890+135.652+54.166+28469.530=47449.237kg/hr∑出料=337.096+28542.290+18587.273=47466.659kg/hr[19,20]3.2能量衡算3.2.1蒸发器原料:为计算方便,把原料全部看成乙苯已知:乙苯常压下沸点为136.2oC,蒸发器出口温度140oC把乙苯从20oC加热到140oC所需热量计算如下:(1)求所需热量Q把乙苯从20oC加热到136.2oC(液到液)所需热量Q1:先求平均温度吨m再查tm下的乙苯的Cpm,最后计算Q1=GCPm(t2-t1)由石油化工计算图表查得tm=(136.2+20)/2=78.1oCCPm=36kcal/kgoC即Q1=GCPm(t2-t1)=47449.237×36×(136.2-20)=.127kcal把乙苯从136.2oC(液)转化为136.2oC(气)所需热量Q2先查136.2oC乙苯气化潜热,△H=82kcal/kgoC再计算Q2=G△H=47449.237×82=3890837.434kcal把乙苯从136.2oC(气)加热到140oC(气)所需热量Q3先求平均温度再查tm下的乙苯的Cpm,tm=(136.2+140)/2=138.1oCCpm=40.7kcal/kgoC

22资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。最后计算Q3=GCPm(t2-t1)=47449.237×40.7(140-136.2)=733848.917kcal把乙苯从20oC(液)加热到140oC(气)所需的热量Q总:Q总=Q1+Q2+Q3=.127+3890837.434+733848.917=.4kcal(2)加热所需蒸气量:配比水蒸气所放出的热量Q蒸:已知配比水蒸气的蒸气压力6kg/cm2(表)先求出平均温度吨m,再查吨m下的水蒸气的cpm,tm=(164.2+140)/2=152.1oCCPm=8.12kcal/kgoC最后计算Q蒸=GCPm(t2-t1)=28469.53×8.12×(164.2-140)=594376.523kcal加热所需水蒸汽量G蒸气:把乙苯从20oC(液)加热到140oC(气)实际所需的热量Q实际:即Q实际=Q总-Q蒸=.4-594376.523=.9kcal查蒸气压力为7kg/cm2下的水蒸气气化潜热,△H=493.774kcal/kg即G蒸气=Q实际/△H=.9/493.774=423552.084kg3.2.2第一预热器(1)把原料乙苯从140oC(气)加热到300oC(气)所需热量Q1先求出平均温度tm,再查tm下的乙苯(气)的Cpm,tm=(300+140)/2=220oCCpm=46.11kcal/kgoC最后计算Q1=GCPmt2-t1)=47449.237×46.11(300-140)=.203kcal(2)把水蒸气从140oC(气)加热到300oC(气)所需热量Q2

23资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。先求出平均温度tm=220oC,再查tm下的水蒸气(气)的Cpm=8.3kcal/kgoC(3)最后计算Q2=GCpmt2-t1)=413396.829×8.3(300-140)=.5kcal第一预热器把乙苯和水蒸气混合物从140oC(气)加热到300oC(气)所需热量Q总=Q1+Q2=.203+.5=.703kcal3.2.3热交换器利用反应器出来的高温气体把物料从300oC(气)加热到430oC(气),计算如下:(1)把原料乙苯从300oC(气)加热到430oC(气)所需热量Q1先求出平均温度tm=365oC,再查tm下的乙苯(气)的Cpm=57.7kcal/kgoC最后计算Q1=GCpmt2-t1)=47449.237×57.7(430-300)=kcal(2)把水蒸气从300oC(气)加热到430oC(气)所需热量Q2先求出平均温度tm=365oC,再查tm下的水蒸气(气)的Cpm=8.3kcal/kgoC最后计算Q2=GCpm(t2-t1)=413396.829×8.3(430-300)=.384kcal热交换器把乙苯和水蒸气混合物从300oC(气)加热到430oC(气)所需热量Q总Q总=Q1+Q2=+.384=.36kcal3.2.4第二预热器(1)把原料乙苯从430oC(气)加热到550oC(气)所需热量Q1先求出平均温度tm=490oC,再查tm下的乙苯(气)的Cpm=65.5kcal/kgoC最后计算Q1=GCpm(t2-t1)=47449.237×65.5(550-430)=.89kcal

24资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(2)把水蒸气从430oC(气)加热到550oC(气)所需热量Q2先求出平均温度tm=490oC,再查tm下的水蒸气(气)的Cpm=8.51kcal/kgoC最后计算Q2=GCpm(t2-t1)=413396.829×8.51(550-430)=.775kcal第二预热器把乙苯和水蒸气混合物从430oC(气)加热到550oC(气)所需热量Q总Q总=Q1+Q2=.89+.775=.665kcal3.2.5反应器(1)原料从550oC(气)加热到580oC(气)所需热量Q加把原料乙苯从550oC(气)加热到580oC(气)所需热量Q1先求出平均温度tm=565oC,再查tm下的乙苯(气)的Cpm=67.7kcal/kgoC最后计算Q1=GCpm(t2-t1)=47449.237×67.7(580-550)=96369399.332kcal(2)把水蒸气从550oC(气)加热到580oC(气)所需热量Q2先求出平均温度tm=565oC,再查tm下的水蒸气(气)的Cpm=8.65kcal/kgoC(3)最后计算Q2=GCpm(t2-t1)=413396.829×86.5(580-550)=.126kcal第二预热器把乙苯和水蒸气混合物从550oC(气)加热到580oC(气)所需热量Q加Q加=Q1+Q2=96369399.332+.126=.457kcal(2)计算各反应器所需热量Q反25oC下反应热△H0298=(∑ni△H0i)产-(∑ni△H0j)反,Cp=a+bt+ct2

25资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。a’=(∑niai)产-(∑njaj)反b’=(∑nibi)产-(∑njbj)反c’=(∑nici)产-(∑njcj)反△H0吨2=△H0吨1+∫吨1吨2∑niCpdt=△H0吨1+∫吨1吨2∑(a’+b’+c’)dt=△H0298+a’(t2-t1)+1/2b’(t22-t12)+1/3c’(t23-t13)各物质25oC标准生成焓△H0298一律查《基本有机化学工程》下册,比热Cp查《基本有机化学工程》上册,查得结果列表如下:表3-8各物质25oC标准生成焓Table3-8substanceat25oC,thestandardenthalpyofformation组分△H0298kcal/kgoCCp=a+bt+ct2kcal/kgoCab×10-3c×10-6乙苯7150-8.77144160.295-100.798苯乙烯35300-6.7462147.119-96.0684氢06.4241.039-0.07804乙烯125002.83028.601-8.726苯19810-0.40977.621-26.429甲苯119900.57693.493-31.227甲烷-178903.38118.044-4.300碳04.11.02主反应所需热量△H0吨主主反应:C6H5CH2CH3→C6H5C2H3+H292%△H02987150353000△H0298=(∑ni△H0i)产-(∑ni△H0j)反=35300×68.474-7150×68.474=kcala’=(6.424-6.746+8.77144)×68.474=578.722

26资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。b’=(1.039+147.119-160.295)×10-3×68.474=-0.8315c’=(-0.07804-96.0684+100.798)×10-6×68.474=3.186×10-4H0吨主=+578.722×(580-25)+1/2×(-0.8315)×(5802-252)+1/3×3.186×10-4(5803-253)=2130415.817kcalQi=Gi△H0吨iQ1=7260.414×2130415.817=1.547×1010kcal副反应所需热量△H0吨副的计算如主反应所示C6H5CH2CH3→C6H6＋C2H42.5%Q2C6H5CH2CH3＋H2→C6H5CH3＋CH44.7%Q3C＋2H2O→2H2＋CO20.3%Q4反应所需热量:Q2=197.294×48795.722=9.628×106kcalQ3=-370.913×48745.772=-1.774×107kcalQ4=23.68×3506.7954=8.3×104kcal则Q总=Q1+Q2+Q3+Q4=1.546×1010kcal

27资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第四章设备的计算与选型4.1热交换器根据能量守恒原理,假设热损失可忽略不计,则单位时间内热流体放出的热量等冷流体吸收的能量[21]。热负荷Q为:式中KJ/(Kg·℃);t－冷流体的温度,℃。其中Q=37614633.69kJ

28资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。管壳式换热器的对数平均温度按逆流计算,即℃查得,因此℃故换热面积为查<<化工原理>>上册得,选用TB∕4715-92,列管尺寸为直径19mm;管心距为25mm;管程数为1;管子总根数1267个;中心排管数为39个;管程流通面积为0.2239m2列管长度6000mm,换热面积446.2m2,因此需要2个这样的换热器。4.2脱氢反应器乙苯脱氢制苯乙烯反应器有两种,一种是外加热列管式等温反应器,另一种是绝热式反应器。当前两种反应器在国内外大型生产中均有使用。本设计是以外加热列管式等温反应器为主。4.2.1反应器结构的计算(1)催化剂的填充量根据空速算得催化剂的填充量为:VR=VON/SVVR—催化剂的填充量,m3SV—体积空速,h1VoN—原料气体体积标流量VON=21888.696×[273/(273+600)]×(100/101.325)=6755.409m3/hVR=6755.409/1000=6.755m3

29资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(2)反应管长度的计算取空床速度为1.4m/s,则床层截面积为:AR=Vo/uo=21888.696/(1.4×3600)=4.34m2则催化剂床层高度为:HR=VR/ARAR=6.755/4.34=1.556m根据化工原理取床层空隙率为0.4,则反应管长为:H=1.556+1.556×0.4=2.179m(3)管束尺寸和反应管的排列选取工业上所用的Φ35×2.5的列管,则单管催化剂体积为:V1=0.25×π×Ld2=0.785×0.032×1.556=1.099×10-3m3则管数为:n=VR/Vo=6.755/1.099×10-3m3=6146根则反应器管数为6146根,反应器采用正三角形排列采用正三角形排列,反应器列管的布置与普通换热器有很大不同。首先,管束中央水循环受阻,传热恶化,温度分布不均,故此区域不布管;其次反应管的排管把整个管板按30℃划分为12个区间,整个管板由一个30°区间阵列而成。取中央不布管区域直径为200mm。按正三角形排列,取管心距为t=1.25do=0.04375m,采用三角形排列,则单管所占的面积为s=t2√3/2=0.043752√3/2=1.66×10-3m。则反应器的直径为Di=√[(6146×1.66×10-3+0.00785)/0.785]=2606mm(4)反应床层压降△Pb/H=ρu2fm/dp(1-εb/εb)fm=a+b(1-εb/εb)

30资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。Rm=dpρuuo/μ式中p——压力,Pa;fm——修正的摩擦系数;ρ——流体密度,kg/m3;u0——空塔线速,m/s;dp——催化剂颗粒直径,m;εb——床层空隙率;H——床层高度,m;μ——流体的绝对黏度,pas;a、b——系数,采用Ergun提出的数值,a＝1.75,b＝150。而取uo=1.4m/s,εb=0.5,ρ=4.58151kg/m3,μ=6.4×10-5pas,dp=1.5mmRem=0.0015×4.58151×1.4/6.4×10-5=1.503×102fm=1.75+150(1-0.5/0.5)=151.75△pb=6×1.5175×4.58151×1.42×(1-0.5/0.5)/0.0015=54.501kpa4.2.2机械强度的计算和校核(1)设计的选材考虑到使用温度、需用应力、价格、供货情况及材料的焊接性能等,在设计中选取:壳体、列管、管板、封头、法兰、支座、折流板材料为0Cr18Ni10T。(2)板厚的计算根据流体进出口温度,选择流体的设计温度为675,设计压力为

31资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。0.1×1.1=0.11Mpa由于本操作是在高温下进行,所选材料为耐高温材料0Cr18Ni10Ti。焊接方式:选为双面焊对接接头,100%无损探伤,故焊接系数1;根据GB6654《压力容器用钢板》和GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定可知对OCr18Ni9钢板C1=1,C2=2,材料的许用应力[δ]t=58Mpa(2-60mm)则厚度按下式计算:δd=C+pDi/(2[δ]tψ-p)=0.11×3606/(2×58×0.1-0.11)+3.4=37.59mm圆整后取厚度为38mm。(3)气压试验0Cr18Ni10Ti的屈服极限为[δ]t=58Mpa,[δ]=205Mpa,气压试验:pT=p+0.1=0.1+0.1=0.2MpapT=1.15p=1.15×0.2=0.23Mpa两者之间取较大值,因此pT=0.23Mpa气压试验强度校核满足公式:σT=pT(δd+Di)/2δdψ则σT=0.23×(37.59+2606)/2×58=7.22MPa<0.8×205=164MPa因此气压试验满足强度要求。取反应器筒体直径为2800mm,厚度为40mm。内径为2720mm。

32资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(4)板厚取板厚10mm。(5)孔数和孔径的确定Di=2720mm,取孔径d=10mm,则孔数为:N=a/(d/Di)2=0.02/(10/3720)2=2768在分布板中心部分按等边三角形排列,这样,每一圈是正六边形,最外2～3圈为同心圆排列,同心圆与正六边形之间的大空隙处,适当补加一些孔。设孔间距为s,则:s=2720/√(2768/0.907)≈70mm取椎帽外径为40mm,实际排孔数个3277,此时a=3277×(10/3850)2=0.022,△pd=2×4.5815×0.542/2×0.0222=2760.26pa>△pdmin满足要求。4.2.3管口设计(1)反应器进口反应器进口总流量为Vin=6755.409m3/h=1.876m3/s,选进入反应器之前总管道运输速度为15m/s,采用DN=1000的管道(根据GB/T1057-1995)校核:根据选取的公称直径为1000,则速度为u=4√1.876/(3.14×12)=4.06m/s反应器选气体进口速度为25m/s,则进口管直径为:d=√(4Vin/3uπ)=√(4×1.876/3.14×3×25)=0.566m,圆整后采用DN=600的压力管口(2)出口管设计

33资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。反应器出口流量为Vout=6772.382m3/h=1.884m3/s,取出口管速度为15m/s则出口管直径为:d=√(4Vin/3uπ)=√(4×1.884/3.14×3×25)=0.659m圆整后选取DN=700的压力管口(根据GB/T1057-1995)校核:根据选取的钢管内径为700mm,则:u在15-30m/s范围内,能够选取。由于反应器中间不排管,最好选用环盘型折流板,板间距为1m,板厚10mm。折流板材料为16MnR。4.2.4封头的设计选用椭圆形封头,取形状系数K=1,则其深度为1150mm,壁厚为反应器厚度40mm,查表得直边高度为ho=40mm。因此椭圆形封头外径为2800mm,厚度为40mm,直边高度为1150mm,直边高度为40mm4.2.5支座的设计支座采用裙座,材质为16MnR,裙座与塔体的链接采用对接式焊接,裙座筒体外径为2900mm,厚度为36mm,地脚螺栓的结构选择外螺栓作结构形式,螺栓规格为M80×6,个数为30个。因为反应器筒体大高,需要在裙座内部设置梯子。裙座上开设人孔方便检查,选择公称直径为450mm的人孔(根据HG21515-95)。为减少腐蚀以及在运行中可能有气体溢出,需要在裙座上部设置排气管,根据反应器直径,设置排气管规格Φ100×4。考虑到裙座的防火问题,在裙座内外侧均敷设防火层,防火材料为石棉水泥层,厚度为40mm[22-24]。4.3油水分离器

34资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。重力法脱除水中的油滴其基本原理是利用水与油的密度差,使含油污水中的油滴在设备中上浮而除去。按照Stokes定律,油滴的脱除效率只与油滴粒径、油与水物性、处理量和浮升面积有关,而与浮升高度无关,这就是所谓的”浅池原理”。根据”浅池原理”即能够采用低浮升高度的多层板结构,以增大浮升面积,提高油滴脱除效率。而且由于多层板组当量直径的减小,可使液流在较大流量下保持层流状态,也有利于油滴的有效分离。可是,在一定的设备高度内,增加多层板层数、缩短板距,必然带来要固定多层板而需的结构上的复杂与困难。因此,一般多层板除油装置板距均较大,且不能十分保证水流分布均匀,其处理效率的提高及设备的紧凑化,就受到限制。另一种强化途径是,使含油污水中的细小油滴经过聚结床合并为大油滴,则能使脱油效率得到较大的提高,这就是油滴的聚结。但采用聚结技术,也有限制,即流速要在一定范围内,且不但需要另外的浮升分离空间,还需定期反洗,增加了投资和操作费用。本高效油水分离器,正是将”浅池原理”和”聚结技术”结合起来,用特殊的内部分离构件和配置,保证了在一定设备容积内,可提供最大的油滴浮升面积,以及尽可能多的油滴聚结机会,并使得水中油滴在浮升中聚结,在聚结中浮升,且内部液流分布均匀,防止了液流的短路与沟流,故在较短的停留时间内,可获得较高的脱油效率[22-25]。4．4液料泵选型因为本次设计所输送液体为轻质油,因此选择油泵。4．4．1加料泵

35资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。查<<化工原理>>,选用单级悬臂泵65Y-60B,流量为19．8m3／h,转速2950,扬程38m,效率55％,功率5．5KW。4．4．2回流泵查<<化工原理>>,选用单级悬臂泵65Y-60B,流量为19．8m3／h,转速2950,扬程38m,效率55％,功率5．5KW。4.5主设备备图第五章车间布置5.1车间布置

36资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。在本设计中,苯乙烯全厂的布局参考了某公司的各个车间的布局。作为一个面向现代化的苯乙烯工厂,在设计中厂区的交通,卫生,环境要求都比较高,各车间的布局要合理,便于生产的顺利进行,将生产区和办公大楼分开建设,一个完善而先进的污水处理站也是必须的。同时,还应该有职工活动中心等。车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排,并决定车间,工段的长度,高度和建筑结构形式,以及各车间之间与工段之间的相互关系。车间布置设计必须在充分调查的基础上,掌握必要懂得资料作为设计的依据或参考。这些资料包括:生产工艺流程图,物料衡算数据及物料性质,设备资料,公用系统耗用量,土建资料和劳动安全,防火,防爆资料,车间组织及定员资料,厂区总平面布置,有关布置方面的一些规范资料。本设计负责年产50000吨苯乙烯厂脱氢车间工艺设计,其主要工序包括乙苯生产→乙苯精馏→苯乙烯生产→苯乙烯精馏→成品。因该生产流程所用的设备大多为反应釜和换热器,车间布置可选择露天布置,这样可节省建筑成本。其车间布局包括两层楼。泵体一般安装于第1层,因反应器大贯穿于第1、2层;预热器都安装于第2层,便于对反应的操作。这样的布局符合苯乙烯生产的工艺要求[23]。5.2车间平面立面布置图

37资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第六章带控制点的工艺流程6.1带控制点的工艺流程由苯及乙烯发生烷基化反应得到粗乙苯,进入乙苯分离塔将重组分二乙苯,三乙苯及焦油从塔釜回收循环,塔顶得到苯与乙苯的混合物,进入乙苯精馏塔,塔顶得到的苯进行回收,在烷基化反应塔中再次进行反应。在精馏塔中制得的乙苯,进入乙苯脱氢反应器,得到苯乙烯粗产品及其它杂质。进入乙苯/苯乙烯分离塔,将粗苯乙烯从塔顶进入苯乙烯蒸馏塔,经过苯乙烯蒸馏塔,得到符合产品要求的精制苯乙烯,塔底有焦油等杂质排出。乙苯/苯乙烯分离塔塔顶得到的是粗乙苯,进入甲苯/乙苯分离塔,能够从其塔底得到较高纯度的乙苯,经过循环回收乙苯,让乙苯重新进入脱氢反应器。甲苯/乙苯塔塔顶得到甲苯,进入苯/甲苯进行分离,塔顶得到苯,塔底得到甲苯[16-18,29-31]。6.2带控制点的工艺流程图

38资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第七章厂区平面布置7.1厂区布置的基本任务和要求7.1.1厂区布置的基本任务厂区布置涉及的对象是生产过程中使用的机器设备、各种无聊和从事生产的操作人员。厂区布置的基本任务是结合厂区的各种自然条件和外部条件来确定生产过程中各台机器设备的空间位置,以获得最合理的物料和人员的流动路线。在全厂总品面布置图上确定装置的位置和占地之后,应了解原料、

39资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。成品、半成品的储罐区、装置外管带、道路及有关相邻装置等的相对位置,以便确定本装置的位置和设备,建筑物的布置,使原料、产品的储运系统和公用公称系统管道的布置合理,并与相邻装置在布置风格上互相协调。7.1.2厂区布置的要求厂区布置应满足生产、安全和发展的要求。在进行设计时,要注意一下几个方面。(1)通道在布置道路系统时,必须考虑当前和将来的交通运输要求。布置的道路应使车辆在到达制定地点时尽可能不经过工艺区或不违反危险区域的非类规定。为了维修而需要运送设备和材料的地方,必须有何时的通道。道路应有足够的宽度,能够通行必须经过的车辆。由道路经如工厂的设备不应受路缘,排水沟和地面上管道等的阻碍。要考虑消防设备所需要的通道。工厂内部的铁路和与国家铁路的接轨点应与当地铁路部门协商后设计,以满足工厂原料接受和产品分配的要求。在厂址布置时铁路的设计应尽早予以考虑,且要与公路规划部门通盘考虑。(2)生产线厂区布置应根据物料流程图决定不同工艺部分彼此间的相对位置,要求保证径直和短捷的生产作业线,尽量避免交叉迂回,使各种物料的输送距离最小。同时也应使人员的交通路线径直和短捷,不同货流之间,

40资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。货流和人流之间都应尽量避免交叉和迂回。当并不要求所有的生产车间都排在一跳直线上。如果生产车间较多,排成直线,将使地形伸长,给仓库,辅助车间的装配及生产管理带来不便。能够将建筑物排成吨、L或吨吨字形。厂区布置要考虑风向的影响,主要使为了尽可能地避免因风向而引起的火灾和减少因风向而造成的污染。对生产有害气体或粉尘的车间应将其布置在下风侧,以减少对周围环境的污染。(3)物料运输一个好的现场布置能够把物料从仓库的来回运输距离以及物料在加工时的运输距离减小至最低限度。要把原料的卸料区和成品的装载区分开,装料和卸料区应当位于现场的边界上,靠近入口的地方。对于容易散发令人厌恶的气味或有危险性的物料要按照有关的规定设置特别装卸区。工厂内部的运输能够用管路、运输机或车辆。运输管路的铺设应当与道路系统平行;当用车辆运输时,它们所走的途径应当规划好。交通繁忙的十字路口能够筑桥解决。(4)辅助设施的位置锅炉房、动力站、冷却塔和泵房应当布置在安全的地方,当发生火灾或洪水时,不会丧失她们的功能和作用。在布置辅助设施的位置时,应先考虑将公用系统耗量大的车间尽量集中布置,以形成负荷中心。辅助工程要接近负荷中心,使各种公用系统介质的输送距离最短,以减少管线投资和能量损失。确定锅炉房的位置时,

41资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。应当考虑不利的风向和主导风向对烟尘或燃料堆的灰尘所引起的不良后果,要避开工艺区。锅炉水处理装置一般位于锅炉房内,当规模较大的水处理装置能够布置在单独的建筑物或地区内,以便于药品的回收。泵房和变电所等应当位于不受火灾和洪水影响的地方。如果不属于装置整体部分,则应当位于非防爆区域内。(5)中心建筑物中心建筑物包括行政办公楼、餐厅、医疗中心、机修、仓库及化验室等。行政办公楼应当位于公共、安全的地方,如工厂的主要入口处或位于有可能向大气排放烟雾装置的上风向。餐厅和医疗中心应当位于安全地区,与工人主要集中点的距离要近,并有宜人的周围环境。机修车间、总仓库等应当位于安全区,要处于和工艺装置容易接近的地区,并有供交通运输的直接通道。工厂化验室应布置在她们所服务的装置的中心,但应位于安全区。(6)建筑物的间距工业建筑物之间的距离必须负荷消防安全方面的要求,保持必要的防火距离,同时还时消防车顺利经过。防火距离是根据生产的火灾危险程度及建筑物的耐火程度而决定的。见附录。(7)排出物液体排出物有雨水,也有来自车间或装置的排出物。在考虑排水系统和污水处理系统是要和当地有关部门协商,把未来的发展也考虑进去。暴雨积水和工厂无害的排水能够在敞开的沟渠内或下水道内经过,

42资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。但有气味的排水必须在密闭的下水道内经过。排水走向应与道路系统平行,下水道能够沿着道路布置。下水道应有一定坡度,以使排水自净,切与下水井连接。每一个下水井应有一个液封,以反之气体经过下水道流动是发生保着和火灾蔓延。易燃的废渣和不含水的废液等焚烧炉的位置,应当在排出这些三废物质的装置附近。废弃的固体物料应从工艺装置直接装车运出。如果必须在现场设置中间堆场,该设置点不能对其它车间或工厂引起公害。气体排出物应当烧掉或排至一定高度,在任何情况瞎都不能让有害或有味的烟雾形成公害。在设置烟囱是,要考虑不利的风向或知道风向所造成的影响。(8)安全化工生产具有易燃、易爆、有毒等特点。厂区布置应当充分考虑安全,严格遵守防火和卫生等安全规范及标准,其中重点是反之火灾和爆炸的发生。消防站和救护站应当选在发生火灾时不会受影响的位置。必须正确布置供水总管、消防栓的位置以及消防水龙带的地点。工给消防栓的埋地水管应沿道路靠近装置布置,若从天然水源取水,则要有通向水源的道路。(9)发展由于工艺流程的更新、加工程度的深化和产品品种的变化等原因,厂区的布局要求有较大的弹性,对工厂的发展变化有较大的适应能力。随着工厂的发展变化,厂区的生产布局和安全布局应仍能保持合理,不需作太大的改动。

43资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。7.2建筑物布置厂区内建筑物包括以下几个部分。(1)生产厂房。生产厂房包括各种需要在室内操作的厂房,如泵房,压缩机房合成纤维装置的酯化、聚合厂房、抽丝与后加工厂房等。(2)控制室和辅助生产厂房。包括变电房、化验室、维修间和仓库等。(3)非生产厂房。包括办化、值班室、更衣室、浴室和厕所等。建筑物应当配合生产工艺装置而建造,而不是生产工艺装置去配合按惯例设计的建筑物。①.建筑物模数建筑物的跨度、柱距和层高等特殊要求外,一般应按照建筑物统一模数设计。②.厂房高度和间距厂房高度主要根据设备吊装所需空间和设备进出口管道标高而确定。建筑物的构筑物之间的距离应当等于建筑高度的一半。如果两者不等高则取较高的一边,或者是10m,取其中最大的那个数字。对于有灰尘、爆炸性或可燃性物料的建筑物或构筑物,应当距离热的工艺设备、配电装置和类似危险物至少15m。③.建筑物形成的选择除了气温较低的地区采用室内布置外,一般工厂采用露天布置。化工部于1984年发出了《关于化工厂设计采用联合、露天布置的原则规定》的通知,因而大多数自动化连续生产的工厂趋向于露天布置、而集中的控制设施则置于建筑物内。

44资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。根据如下情况能够采用部分遮盖或封闭结构的建筑物。a操作人员工作的性质和次数。b设备的形式。c工艺过程的性质。d危险性。e噪声因素。(4)敞开的构筑物①楼层楼层间隔一般不小于3m,管子,电缆等底部的最小净空应不小于2.25m。在确定楼层间距时,还要考虑搅拌器轴和其它容器内件的拆卸。多层建筑的工厂,各层楼板要留有洞孔,能够经过最大容器的该字。这些洞孔要有栏杆加以保护,在它的上面应装有起重用的梁。②框架框架按这北布置需要能够和管廊结合在一起布置。如果在管廊下布置机器和泵,则管廊的管道在泵的上方,管道上方第一层框架布置高位容器,第二层布置冷却器和换热器,最上一层布置空冷器或冷凝冷却器。框架液能够独立布置,根据各类设备要求来设置,如塔框架、反应器框架、冷换设备和容器框架等。框架的结构尺寸应按设备的不同要求而确定。在管廊附近的框架,其柱距以与管廊柱距对齐为宜一般为6m。框架跨度随架空设备要求不同而异。框架的高度应满足工艺操作、

45资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。设备安装检修和敷设管道的要求。框架的层高应按最大设备要求确定。在布置设备时尽可能件尺寸近似的设备布置在同一层框架上,且要考虑设备支座梁的位置,使其经济合理。③平台当工厂设备为适应工艺布置而需要支承在高位时,必须为操作和检修设置平台。操作中需要维修,检查,调节和观察的地点,如人孔,手孔,塔,容器管嘴法兰,调节阀,取样点,流量孔板,液面计,经常操作的阀门和需要用机械清理的管道转弯处都应该设置平台。对平台的尺寸要求如下:一般平台宽度不应小于0.8m,平台上净空不应小于2.2m;相邻塔器的平台标高应尽量一样,一边布置成联合平台;为设备人孔,手孔,设置的平台,与人孔底部的距离宜为0.6～1.2m,不宜大于1.5m;为设备加料口设置的平台,距料口顶不宜大于1.0m;装设在设备上的平台不应妨碍设备的检修,否则应做成可拆卸式的。平台的防护栏杆高度应为1m,标高20m以上的平台的防护栏杆高度应为1.2m。防护栏杆为固定式的防护设施,对影响检修的栏杆应设置为可拆卸的。平台荷重一般按200kg/m^2均布荷载设计,对供检修用的平台一般按400kg/m^2均布荷载设计。对大型设备的检修平台应按器最大部件的荷重与土建要求设计。④梯子梯子的尺寸要求如下:斜梯的角度一般为45度,由于条件限制也能够采用55度。每段斜梯的高度不宜大于5m,超过5m可设梯间平台,分段设梯子。

46资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。斜梯的宽度不应小于0.7m,最大不得大于1m。直梯的宽度宜为0.4～0.6m。设备上的直梯宜从侧面通向平台,每段直梯的高度不应大于8m,超过8m时必须设梯间平台,分段设梯子。超过2m的直梯应设置安全护笼。根据防火要求,甲乙丙3类塔区联合平台计其它工艺设备和大型容器或容器组的平台,均应设置不少于2个通往地面的梯子,作为安全出口。各安全出口的距离不应大于25m。但对长度不大于8m的甲类平台和长度不大于15m的乙丙类平台,可只设一个梯子。相邻的框架平台宜根据安全疏散的需要用走桥连通。(5)控制室的布置控制室是装置的自动控制中心,又是操作人员集中之处,属于重点保护的建筑物。因此,在装置布置设计中,对于控制室的位置与布置要求,必须予以足够的重视。处理易燃,有毒,有粉尘或有腐蚀性介质的装置,控制室宜设在本地区常年最小频率风向的下风侧。可燃气体,可燃液体的在线分析一次仪表间与工艺设备的防火间距不予限制。控制室应远离振缘避免周围环境对室内地面造成振幅为0.1mm,频率为25hz以上的连续性振动,不能排除时,应采取减震措施。控制室不应靠近主要交通干道,如不可避免,外墙与主干道中心线的距离不应小于20m。从控制室道装置应有直接的通道,但控制室不能布置成人行通道。控制室的建筑室需要还应包括辅助用室。控制室不宜与高压配殿是,压缩机厂房邻近布置。使用电子仪表的控制室,周围环境对室内仪表的磁场干扰强度应不大于400A/m,

47资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。不能排除时应采取防护措施。控制室应考虑发展的可能,在平面图中应当预留一定的位置,在结构上也应安排使之能与扩建相连接,例如北部的电缆沟等。由一个工艺操作人员来执行的一些仪表,应集中在一起。仪表盘在不同的工艺装置之间应有明确的划分。嘴需要注意且嘴关键的变量的显示仪表应布置的实现最所及的位置。相关有关的变量应当彼此靠近。仪表盘的布置如图。(6)变电、配电室的布置变电、配电室是易产生火花的地点,是装置的动力中心,属于重点保护建筑物。应尽可能设在便于音节电源,接近负荷中心和进出相方便之处,避免设在有剧烈振动的场所。变电、配电室一般不可与可燃气体压缩机公用一幢建筑物,而常与控制室公用一幢建筑物。对于用电量较大的装置往往将变电、配电室设立独立的建筑物内。变压器可露天或半露天布置,这是变压器众位应设固定围栏,变压器外廓与围栏或建筑物墙的距离不应小于0.8m。电缆敷设的方式有两种,即电缆沟敷设和架空敷设。有的装置两种方式兼用,即从配电室地下沟内引电缆至用电设备区,泵和压缩机的驱动机用电缆一般仍采用沟内敷设。这样比较经济合理。(7)化验室的布置但装置设在距全厂性控制分析化验室较远,超过1500m,且分析项目和分析次数较多时,可在装置内设化验室,化验室的面积按分析项目和次数多少确定,化验室为明火房间,不应与甲,

48资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。乙A类房间布置在一起。与控制室公用一幢建筑物时,化验室应在最外边[]。7.3厂区平面布置图第八章环境保护与安全措施8.1化工”三废”的处理

49资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。化工设计中必须依照《化工建设项目环境保护规定》HG/T20667-和《石油化工污水处理设计规定》SH3095-200、《石油化工噪声控制设计规定》SH/T3146-,使排放物达到国家《污水综合排放标准》GB8978-1996和《大气污染物综合排放标准》GB16297-1997的规定要求。8.1.1废气化学工业中大气污染物的特点是:有的是有毒物质,有的是对人类有威胁的致癌物质,有的是有强腐蚀性的,有的是易燃易爆气态物。本工艺生产过程中主要是氢气,能够作补充填料使用。8.1.2废渣化学工业固体工业废弃物属工业固体废弃物的一种,主要指硫酸烧渣、铬渣、制碱废渣和磷肥工业废渣。本工艺主要是焦油,残渣,残渣能够掩埋处理,焦油作为涂料原料出厂。8.1.3废液化工废水是指化学工业生产中产生的废水,其中含有随水流失的化工原料,中间产物,产品以及生产过程中产生的污染物。本工艺生产过程中的工业废水主要来源式缩合反应中生成的水,经多次中和洗涤后的水,脱酮、脱苯时气体蒸汽的冷却水,废水中含有钠盐,苯等。治理办法首先从工艺上减少废水的排放量,用沉降法分离废水中的悬浮物质,苯为有毒物质能够考虑用活性分离或膜分离等处理方法将其分离,也可用连续萃取的方法将其做回收处理,经处理的废水达标后方可排放或做循环利用。油水分离污水符合国家标准后排入下水道。

50资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。8.1.4副产品处理一览表表8.1副产品处理一览表Table8.1byproductList名称处理方法苯、甲苯作为有机溶剂出厂焦油作为涂料原料出厂8.1.5废物处理一览表表8.2废物处理一览表Table8.2WasteDisposalList名称状态毒性处理方法触媒残渣固体有挖坑掩埋脱氢尾气气体微作补充燃料油水分离器污水液体微符合国家标准排入下水道8.2劳动保护与安全措施8.2.1安全标准根据生产所用原料,中间产品和成品性质,对生产的各部分防爆、防火标准规定为甲级防火,Q-2级防爆。本生产的卫生标准为一级,电气负荷类别为二级,厂房避雷等级为二级。主要物料参数见表8-3

51资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表8-3主要介质性质Table8-3ofthemajormediaproperties乙烯氢气苯甲苯乙苯苯乙烯沸点℃-103.9-252.780.1110.8136.3145.3闪点℃无7-10.1141534.4自燃点℃425无562.22535432490爆炸范围％(V)3.7-36.05-208-121.27-6.751.0-6.71.1-6.1最大允许浓度ppm2.731001.50.71.08.68.2.2安全管理规定和劳动保护(1)安全规定中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ2.1-工作场所有害因素职业接触限制化学有害因素。苯乙烯的时间加权平均容许浓度PC-TWA50mg/m3,短时间接触容许浓度PC-SETL100mg/m3。中华人民共和国国家标准恶臭污染物排放标准GB14554-93恶臭污染物厂界标准值是对无组织排放源的限制,1994年6月1日起立项的新、扩、改建设项目及其建成后投产的企业执行二级、三级标准中相应的标准值。化工生产中必须防燃烧防爆炸。(2)劳动保护该项目生产属于甲级防火,注意跑、冒、漏、滴等现象发生,在生产区内动火要先做好安全防护工作,酸、碱乃至强腐蚀物,操作时要有防护面具。苯是有毒物质,要注意作好贮存及其污染治理工作。化工生产中,须严格按照《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92(1999年版)和《建筑设计防火规范》GBJ16-87(

52资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。)及《石油化工静电接地设计规范》SH3097-之规定进行设计。按照劳动法必须给员工购买保险,以保障员工的利益。同时规定进厂的员工必须佩带劳保用品,如工作服,安全头盔等。

53资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。参考文献[1]金秋．苯乙烯技术进展[J]．精细化工原料及中间体,(4):19-21,31.[2]饶兴鹤．苯乙烯生产现状及工艺技术进展[J]．化工生产与技术,,9(5):32-36．[3]徐明霞,黄学庆,张春雷．苯乙烯合成工艺技术及研究进展[J]．油气田地面程,20(3):8—12．[4]沈菊华．国内外苯乙烯发展概括[J].发展论坛.,7:11-14.[5]罗承先．世界苯乙烯单体中期供需预测[J]．石油化工要闻,,(24):7-10．[6]钱伯章,朱建芳．苯乙烯的生产技术进展[J]．江苏化工,,35(5):11-14.[7]金栋．中国苯乙烯的生产消费现状及发展前景[J]．化工文摘,,(3):25-28．[8]汤善莆,朱思明.化工设备机械基础[M](第二版).上海:华东理工大学出版社,.[9]顾芳珍,陈国桓.化工设备设计基础[M].天津:天津大学出版社,1994年.[10]李明,李斌．国内外苯乙烯生产技术进展[J]．化工文摘,,(4):44-46．[11]蔡丽娟．苯乙烯生产技术[J]．化工进展,,20(3):47-50．

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