苯乙烯生产中年处理35万吨乙苯和多乙苯分离工段的工艺

北京化工大学北方学院毕业设计I诚信声明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学北方学院或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：年月日北京化工大学北方学院毕业设计II苯乙烯生产中年处理3.5万吨乙苯和多乙苯分离工段的工艺摘要在苯乙烯生产中，乙苯和多乙苯的分离是其中的一个重要的环节。选用填料精馏塔进行设计，设计的基本内容是，完成填料塔的物料衡算、能量衡算等得到理论塔板数13块、塔径为600mm、塔高为6658.7mm并进行冷凝器、再沸器、预热器、泵的计算和选型。画出带控制点的工艺流程图和设备的车间布置图。关键词：乙苯填料精馏塔工艺设计北京化工大学北方学院毕业设计IIITechnologyseparationofsectionannualprocessingcapacityof3500tonsofethylbenzeneandpolyethylbenzeneintheproductionofstyreneAbstractIntheproductionofstyrene,theseparationofethylbenzeneandpolyethylbenzenewasoneofthemostimportantlinks.Thepackeddistillationcolumnwasusedinthisdesign.Thebasiccontentsofthedesignwere,completedmaterialpackingtower,energybalance,thetheoreticalplatenumberwas13,thetowerdiameterwas600mm,heightwas6658.7m,andthecondenser,rebolier,preheater,pumpwerecalculatedandselected.Theprocessflowdiagramwithcontrolpointsandtheworkshopequipmentlayoutweredrawn.Keywords:ethylbenzenepackeddistillationcolumnprocessdesign北京化工大学北方学院毕业设计IV目录前言.................................................1第一章物料衡算..........................................2第1.1节基本数据.....................................2第1.2节物料衡算.....................................2第1.3节相对挥发度和温度的计算.......................4第二章能量衡算..........................................8第2.1节基本数据.....................................8第2.2节能量衡算.....................................9第三章填料塔设计计算...................................13第3.1节全塔理论塔板数..............................13第3.2节精馏塔流量及物性参数........................13第3.3节填料的选择..................................19第3.4节塔径设计计算................................20第3.5节填料层高度的计算............................21第四章附属设备及主要附件的选型计算.....................23第4.1节冷凝器......................................23第4.2节再沸器......................................23第4.3节预热器......................................24第4.4节塔管径的计算及选择..........................25第4.5节液体分布器..................................25北京化工大学北方学院毕业设计V第4.6节支承板的选择................................27第4.7节塔釜设计...................................27第4.8节除沫器......................................28第4.9节泵的设计及选型..............................28第五章经济分析.........................................30第七章工艺流程设计.....................................35第八章车间布置.........................................36第九章“三废”处理与综合利用...........................37结论................................................38参考文献................................................39致谢................................................41北京化工大学北方学院毕业设计1前言苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要基本有机原料,主要用于生产聚苯乙烯、ABS,也可用于制备丁苯橡胶、苯乙烯-顺丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、不饱和聚物等,此外,也是生产涂料、染料、合成医药的重要原料。在苯乙烯生产中，通常是用苯和乙烯脱氢制得苯乙烯，在此过程中，会有副产物乙苯和多乙苯的产生[1]。多组分分离操作是目前在精馏过程中最重要的，操作简单，且只需要提供能量和冷却剂就能得到高纯度的产品，所以被广泛的应用[2]。使用填料精馏塔是分离乙苯和多乙苯是最适宜的分离方法。北京化工大学北方学院毕业设计2第一章物料衡算第1.1节基本数据查《石油化工数据手册》[3]和《石油化工数据手册续篇》[4]表1.1基本物性数据表1.2原料中成分的质量分数第1.2节物料衡算图1.1填料塔物料衡算1.2.1原料中各成份的摩尔分数名称分子式相对分子质量（g/mol）沸点（℃）乙苯C6H5C2H5106.16136.2二乙苯C10H14134.22181二苯基乙烷C13H12182.27264.5二苯基甲烷C14H14168.24284名称乙苯二乙苯二苯基乙烷二苯基甲烷质量分数%908.70.9750.3255北京化工大学北方学院毕业设计390/106.16x=0.921690/106.16+8.7/134.22+0.975/182.270.325/168.274F乙苯8.7/134.22x=0.070590/106.16+8.7/134.22+0.975/182.270.325/168.274F二乙苯0.975/182.27x=0.00581590/106.16+8.7/134.22+0.975/182.270.325/168.274F二苯基乙烷0.325/168.274x=0.00208590/106.16+8.7/134.22+0.975/182.270.325/168.274F二苯基甲烷表1.3摩尔分数1.2.2原料液流量F=0.9216106.16+0.0705134.22+0.005815182.27+0.002085168.24108.7102/FMkgkmol73.510=40.6511kmol/h33024108.7102原料液流量F1.2.3塔顶乙苯的摩尔分数塔顶乙苯的质量分数为99.6%，二乙苯的质量分数为0.4%99.6/106.16x=0.996899.6/106.160.4/134.22D=106.160.9968+(1-0.9968)134.22106.2498/DMkgkmol1.2.4塔釜乙苯的摩尔分数塔釜的主要成分为乙苯为2.5%（质量分数），二乙苯84.83%，二苯基甲烷3.17%，二苯基乙烷9.51%。则：=0.025106.16+0.8433134.22+0.0951182.27+0.0317168.24139.1799/FMkgkmol2.5/106.16x=0.03252.5/106.1697.5/139.1799W1.2.5塔顶产品流量D和塔釜产品流量W总物料衡算F=D+W由F=W+D（1•1）名称乙苯二乙苯二苯基乙烷二苯基甲烷摩尔分数0.92160.07050.0058150.002085北京化工大学北方学院毕业设计4Fx=Dx+WxFDW（1•2）则W=3.1766kmol/hD=37.4745kmol/h表1.4物料衡算数据结果组分进料塔顶塔釜kmol/hxFkmol/hxDkmol/hxW乙苯37.46410.921637.35460.99680.10320.0325二乙苯2.86590.07050.11990.00322.77220.8727二苯基甲烷0.23640.005815————0.08290.0261二苯基乙烷0.084760.002085————0.21820.0687总计40.6511137.474513.17661第1.3节相对挥发度和温度的计算1.3.1相对挥发度的计算（关键组分法）以总压为101.3kpa，查《石油化工数据手册》[3]和《石油化工数据手册续篇》[4]。表1.5乙苯（A）与二乙苯（B）的饱和蒸汽与温度的数据关系温度t/℃pA/kpaPB/kpa温度t/℃pA/kpaPB/kpa11047.37510.457150144.78740.54012064.21615.141160184.41354.27713085.54421.444170232.03471.519140112.1229.762180288.67598.450将体系视为乙苯-二乙苯的双组份理想体系所以=ABPP，由此求得140、150、160、170、180摄氏度下的相对挥发度。表1.6各温度下的挥发度温度/℃140150160170180α3.76723.57153.39763.24442.9322北京化工大学北方学院毕业设计5qy=0.9754DqminqqxyR==0.3978y-x平均相对挥发度：5==3.3703泡点进料q=1，qFx=x=0.9216由平衡方程qy=1(1)xqqx（1•3）计算得最小回流（1•4）取回流比为最小的回流比的2倍，即minR=2R20.39780.79551.3.2操作线方程的确定L=0.795537.474529.8110/RDkmolh（1•5）V=+R（1）D=(1+0.7955)37.4745=67.2855kmol/h（1•6）L=L+qF=70.4621kmol/h’（1•7）V=V’即精馏段操作线方程：n+1nnxy=x+0.4431x+0.5552R+11DRR（1•8）提馏段方程：m+1'y=x1.0472x0.0016V''WmmWxLV（1•9）1.3.3填