发布时间 : 星期三 文章化工工艺设计 年产54万吨苯乙烯（北京理工大学珠海学院）更新完毕开始阅读7a1cc0dd8bd63186bcebbcf7
目录
摘要........................................................................................................................................... 3 ABSTRACT .............................................................................................................................. 4 1 绪论....................................................................................................................................... 1
1.1 苯乙烯的介绍 ......................................................................................................... 1 1.2 苯乙烯性质及用途 ................................................................................................. 1 2 生产流程的选择 ................................................................................................................... 3
2.1主要生产工艺 ............................................................................................................ 3
2.1.1环球化学∕鲁姆斯（ABB Lummus/UOP）法 ........................................... 3 2.1.2 Fina∕Badger法 ............................................................................................ 4 2.1.4 Halcon法 ....................................................................................................... 5 2.2本设计采用的工艺 .................................................................................................... 6 2.3产品规格.................................................................................................................... 6
2.3.1苯乙烯用途 ................................................................................................... 7 2.4苯乙烯国内外市场分析 ............................................................................................ 7
2.4.2国外市场 ....................................................................................................... 8
3工艺流程设计 ........................................................................................................................ 9
3.1反应工艺.................................................................................................................... 9
3.1.1反应历程 ....................................................................................................... 9 3.2生产过程.................................................................................................................. 10
3.2.1脱氢过程 ..................................................................................................... 10 3.2.2冷凝过程 ..................................................................................................... 10 3.2.3油水分离过程 ............................................................................................. 10 3.2.4多塔分离过程 ............................................................................................. 10 3.2.5催化剂的选取 ............................................................................................. 10 3.2.6具体操作 ..................................................................................................... 10 3.3 原料、产品及半成品 ............................................................................................. 11
3.3.1 产品 ............................................................................................................ 11 3.3.2 原料 ............................................................................................................ 11 3.3.3 半成品 ........................................................................................................ 11 3.3.4 阻聚剂 ........................................................................................................ 11 3.4 生产方式的选取 ..................................................................................................... 12 3.5工艺流程方块图 ...................................................................................................... 12 4 物料衡算和热量衡算 ......................................................................................................... 13
4.1生产能力的计算 ...................................................................................................... 13 4.2质量守恒定律 .......................................................................................................... 13 4.3物料衡算.................................................................................................................. 13
4.3.1脱氢反应器物料衡算 .................................................................................. 17 4.3.2乙苯蒸出塔物料衡算 .................................................................................. 19 4.3.3 苯、甲苯回收塔物料衡算 ......................................................................... 20 4.3.4 苯、甲苯分离塔物料衡算 ......................................................................... 20 4.3.5 苯乙烯精馏塔物料衡算 ............................................................................. 21 4.4热量衡算.................................................................................................................. 21
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4.4.1脱氢反应器热量衡算 .................................................................................. 21 4.4.2乙苯蒸出塔及苯乙烯塔热量衡算 .............................................................. 23
5主要设备的选型 .................................................................................................................. 25
5.1 泵的设计与选型 ..................................................................................................... 25
5.1.1理论压头计算和泵的选型 .......................................................................... 25 5.1.2管内流速的计算.......................................................................................... 25 5.1.3直管阻力和局部阻力降计算 ...................................................................... 26 5.2换热器设计.............................................................................................................. 26
5.2.1塔顶冷凝器 ................................................................................................. 26
6 自动化控制和优化 ............................................................................................................. 29
6.1乙苯合成反应器温度控制方案 .............................................................................. 29 6.2进料比例控制 .......................................................................................................... 29 7 公用工程 ............................................................................................................................. 31
7.1电气 ......................................................................................................................... 31 7.2给排水 ..................................................................................................................... 31 8安全防护与环境保护 .......................................................................................................... 32
8.1废水处理.................................................................................................................. 32 8.2废气 ......................................................................................................................... 32 8.3废渣 ......................................................................................................................... 32 8.4安全防护.................................................................................................................. 32 9厂区布置 .............................................................................................................................. 33 10经济预算 ............................................................................................................................ 35
10.1设备经济预算 ........................................................................................................ 35 10.2生产班制定员 ........................................................................................................ 35 10.3 固定资产投资 ....................................................................................................... 36 10.4 流动资金............................................................................................................... 36 11现存问题 ............................................................................................................................ 37 结束语..................................................................................................................................... 38 参考文献 ................................................................................................................................. 39 附录......................................................................................................................................... 40
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北京理工大学珠海学院2010级化学工艺流程设计说明书
1 绪论
1.1 苯乙烯的介绍
苯乙烯(SM)是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯(PS)树脂、丙烯腈．丁二烯．苯乙烯(ABS)树脂、苯乙烯．丙烯腈共聚物树脂(sAN)、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶SL(SBR胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体(如sBs)等。此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。
1.2 苯乙烯性质及用途
苯乙烯(SM)是一种重要的基本有机化工原料，分子式C8H8，结构式
C6H5CH?CH2,是不饱和芳烃最简单、最重要的成员，广泛用作生产塑料和合成橡胶的原料。如结晶型苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚体（ABS）、苯乙烯-丙烯腈共聚体（SAN）、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚体（SMA）和丁苯橡胶(SBR)。苯乙烯（SM）是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是基本有机化工的重要产品之一。苯乙烯为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯难溶于水，25℃时其溶解度为0.066%。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。苯乙烯（SM）是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是基本有机化工的重要产品之一。苯乙烯为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯难溶于水，25℃时其溶解度为0.066%。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。
苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/l。浓度过高、接触时间过长则对人体有一定的危害。苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧。苯乙烯蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物，其爆炸范围为1.1～6.01%（体积分数）。
苯乙烯（SM）具有乙烯基烯烃的性质，反应性能极强，苯乙烯暴露于空气中，易被氧化而成为醛及酮类。苯乙烯从结构上看是不对称取代物，乙烯基因带有极性而易于聚合。在高于100℃时即进行聚合，甚至在室温下也可产生缓慢的聚合。因此，苯乙烯单体在贮存和运输中都必须加入阻聚剂，并注意用惰性气体密封，不使其与空气接触。
50年来，苯乙烯生产技术不断提高，到50年代和60年代已经成熟，70年代以后由于能源危机和化工原料价格上升以及消除公害等因素，进一步促进老工
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艺以节约原料、降低能耗、消除三废和降低成本为目标进行改进，取得了许多显著成果，使苯乙烯生产技术达到新的水平。除传统的苯和乙烯烷基化生产乙苯进而脱氢的方法外，出现里Halcon乙苯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺，其中环球化学∕鲁姆斯法的UOP∕Lummus的“SMART” SM工艺是最先进的，通过提高乙苯转化率，减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部分的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反应的发生；采用氧化中间加热，由反应物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因而经济性明显优于传统工艺。
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。世界苯乙烯生产能力在1996年已达1900万吨，目前全世界苯乙烯产能约为2150～2250万吨。
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