【完整版】10万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计与实现可行性方案

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%）组别乙苯甲苯苯∑1、2、3 99% 0.8% 0.2% 100%4、5、6 98% 1.2% 0.8% 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% （3）7%4、5、6 （1）92% （2）3% （3）5%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/m35、参考数据：（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。

一、苯乙烯生产技术概述
苯乙烯(Ethylene)是一种重要的烯烃，具有广泛的用途和应用，包括乙烯基化学品、聚合物和重要聚合物基础等。

苯乙烯的主要生产方式有烷烃裂解、甲醇裂解法、加氢裂解和催化裂解法四种，其中，采用加氢裂解法是当今苯乙烯产量最大、技术最先进、投资成本最低的生产工艺。

二、10万吨/年苯乙烯生产工艺流程
1、原料储存：苯乙烯的原料主要有石油、煤矿等，原料应具备良好的化学稳定性、低灰份和低含水量。

一般采用槽车加气封（封装）的方式或者溢流减压设备，将原料储存在储罐中，确保原料的料液稳定性。

2、处理设备：必须配备良好的处理设备，以确保原料液位的准确控制和原料的均匀流动，并将原料精制成符合加氢反应条件的溶液。

3、加氢反应：加氢反应是苯乙烯生产过程中最关键的环节，并且在此环节中控制过程参数十分重要，如催化剂选择、反应压力、反应温度、反应时间等。

反应温度一般在200-260 ℃，压力值一般在60-100 bar，反应时间控制在30-60 min，以确保反应的高产率和高利润性。

4、洗涤和蒸发操作：主要目的是去除加氢反应中异质反应产生的反应产物，如水、二甲苯，以及H2S等污染物，同时也需要在反应器出口流向蒸发。

苯乙烯是一种广泛应用于塑料、橡胶、纺织等工业中的重要化学品。

苯乙烯的年产量为10万吨，需要进行工艺设计。

苯乙烯的制备主要通过蒸汽裂解苯乙烯、煤沥青等进行，其中以苯乙烯为原料进行炼制更为常见。

下面将介绍一种典型的苯乙烯工艺设计方案。

1.原料准备：苯和乙烯为主要原料，需确保原料的纯度和供应的稳定性。

同时，需要对原料进行储存和输送的设计，以确保连续稳定的供料。

2.反应器设计：苯乙烯的制备采用连续流程，所以需要设计一个高效的反应器。

通常采用的是催化剂流化床反应器或流态床反应器。

反应器中的催化剂起到催化裂解反应的作用，提高产率和选择性。

3.分离和纯化：苯乙烯反应产生的混合物需要进行分离和纯化，以得到目标产品。

常用的分离方法包括提纯馏分、溶剂抽提、萃取等。

通过不同的分离工艺的组合，可以提高苯乙烯的纯度并降低杂质含量。

4.可能的改进措施：对于年产10万吨苯乙烯的工艺设计，可以考虑一些改进措施以提高生产效率和节能减排。

例如，可以引入循环和能源回收系统，减少能源消耗并提高废气的处理效果。

另外，可以优化催化剂的选择和设计，以提高反应的效果和生产率。

5.安全与环保：在工艺设计中，要考虑到安全和环保的因素。

因为苯乙烯是一种可燃和有毒的化学品，需要确保生产过程中的安全性。

此外，废水、废气和废渣等的处理也需要满足环保要求。

以上是一个简单的苯乙烯工艺设计方案，涉及到原料准备、反应器设计、分离和纯化、可能的改进措施以及安全与环保等方面。

对于具体的年产10万吨苯乙烯工艺设计，还需要结合具体的工艺条件和设备设计进行进一步详细的设计和优化。

乙苯脱氢制苯乙烯实验装置实验指导书乙苯脱氢制备苯乙烯实验指导书一、实验目的1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。

2、学会稳定工艺操作条件的方法。

3、掌握乙苯脱氢制苯乙烯的转化率、选择性、收率与反应温度的关系；找出最适宜的反应温度区域。

4、学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。

5、了解气相色谱分析及使用方法。

二、实验原理1、本实验的主副反应主反应：副反应：在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：此外还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油等。

这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。

2、影响本反应的因素（1）温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应，∆H o ＞0，从平衡常数与温度的关系式20ln RTH TK pp ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂可知，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。

但是温度过高副反应增加，使苯乙烯选择性下降，能耗增大，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。

本实验的反应温度为：540~600℃。

（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应，从平衡常数与压力的关系式Kp ＝Kn=γ∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∑i n P 总可知，当∆γ＞0时，降低总压P 总可使Kn 增大，从而增加了反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。

本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压，以提高乙苯的平衡转化率。

较适宜的水蒸气用量为：水﹕乙苯＝1.5﹕1(体积比)或8﹕1(摩尔比)。

（3）空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平行副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，故需采用较高的空速，以提高选择性。

适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以0.6h -1为宜。

3、催化剂本实验采用GS-08催化剂，以Fe ，K 为主要活性组分，添加少量的IA ，ⅡA ，IB 族以稀土氧化物为助剂。

项目建议书第一章项目总论 (3)1.1项目名称 (3)1.2承办单位概况 (3)1.3拟建地址 (4)1.4 项目建设规模 (4)1.5 建设年限 (4)1.6 概算投资 (4)1.7效益分析 (4)第二章项目建设的必要性和条件 (5)2.1 苯乙烯项目建设的必要性 (5)2.2 项目建设条件分析及资源条件评价 (5)2.2.1 厂址选择 (5)2.2.2 原料来源方便 (6)2.2.3地理优势 (6)2.2.4交通运输方便 (6)2.2.5 自然资源丰富 (7)第三章建设规模与产品方案 (7)3. 1主要原材料及产品的技术规格 (7)3. 2主要产品和副产品汇总 (7)第四章技术方案 (8)4.1苯乙烯生产技术进展 (8)4.2工艺流程简介 (9)4.2.1原料路线 (11)4.2.2 乙苯脱氢制苯乙烯 (11)第五章经济潜力分析与社会效益 (13)5.1国内外苯乙烯生产情况及发展趋势 (13)第一章项目总论1.1项目名称九江石化10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯项目1.2承办单位概况九江石化炼油厂是江西省境内唯一集炼油、化肥、化工为一体的国有特大型石油化工企业。

地理位置优越，交通十分便利。

它位于九江市东郊，北濒长江、南倚庐山、东枕鄱阳湖，占地面积4.2Km2厂区距长江仅一公里，沿江现有七个5000吨级泊位的自备油品码头和一个5000吨级泊位的自备货运码头，产品不仅可直接运往沿江各省市，同时还可经长江运往沿海各省乃至世界各地。

铁路专用线与武（武汉）九（九江）线、京（北京）九（九龙）线、合（合肥）九（九江）线等国家干线相连，产品也可通过铁路发往全国各地。

九江石化前身为九江炼油厂，1975年国家批准筹建，1980年建成投产。

截至2003年底，累计加工原油4376万吨，实现销售收入618亿元，实现利税100.3亿元。

拥有固定资产原值59.42亿元。

九江石化是国家扶持的512户重点企业之一，连续十二年跻身于全国500家最大工业企业之列。

毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：xxx2010年12 月6 日目录一、设计任务书 (1)二、摘要 (3)三、绪论 (7)1.苯乙烯的性质和用途 (7)2.苯乙各种生产工艺及比较 (7)2.1苯乙酮法 (7)2.2乙苯和丙烯共氧化 (7)2.3乙苯催化脱氢法 (8)3.主、副化学反应式 (8)4.原理、化学组成及化学性质 (8)5.流程叙述 (10)5.1脱氢反应总述 (10)5.2苯乙烯蒸馏总述 (11)四、物料及热量衡算 (15)（一）、苯乙烯生产全系统的物料衡算 (15)1.反应系统物料衡算 (15)1.1反应系统进料量计算 (15)1.2出水冷冷凝器的气液组成 (18)1.3出盐水冷凝器的气液组成 (20)1.4油水分离器水油组成 (21)2.分离系统物料衡算 (23)2.1苯乙烯精馏塔的物料衡算 (24)2.2苯、甲苯蒸出塔的物料衡算 (26)2.3苯乙烯初馏塔物料衡算 (28)2.4乙苯蒸出塔的物料衡算 (30)（二）、脱氢系统的热量衡算 (32)1．蒸发器 (32)2、第一预热器 (33)3、热交换器 (34)4、第二预热器 (34)5、反应器 (35)四、感谢信 (40)五、参考文献 (41)摘要苯乙烯(SM)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，也可用于制备丁苯橡胶、苯乙烯一顺丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、不饱和聚酯等。

乙苯催化脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，采用的催化剂主要是Fe-K系催化剂，其中Fe2O3。

是活性组分、K2O是活性促进剂，K2O的引入使铁系催化剂的活性有了显著提高，可以在较低的水比下应用，但K2O含量过高存在着钾的流失问题。

乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计目录1前言 (1)1.1.................................................................................... 苯乙烯现状及发展概况 21.2........................................................ 乙苯脱氢制取苯乙烯反应工艺条件研究 21.2.2 ................................................................................................... 温度 21.2.3 ............................................................................................... 进料比 31.2.4 ................................................................................................... 压力 31.3........................................................................ 乙苯脱氢制苯乙烯催化剂研究 31.3.1 ....................................................... 国内外苯乙烯催化剂研究现状 41.3.2 ................................................................... 国内催化剂研发的建议 51.4........................................................................................ 苯乙烯生产方法概述71.4.1 ....................................................................................... 乙苯脱氢法71.4.2 ................................................................................... 乙苯共氧化法71.4.3 ................................................................... 甲苯为原料合成苯乙烯81.4.4 ............................................................... 乙烯和苯直接合成苯乙烯81.4.5 ................................................................................... 乙苯氧化脱氢81.5.................................................................... 乙苯脱氢制苯乙烯工艺方法概述91.5.1 ....................................................... L ummus／UOP乙苯脱氢工艺91.5.2 .......................................................... Fina／Badger乙苯脱氢工艺91.5.3 .................................... 乙苯脱氢选择性氧化工艺（Smart工艺）101.6............................................................................ Aspen Plus软件及功能简介101.7............................................................................ 本设计方案主要内容及意义12 2设计部分. (13)2.3........................................................................................................ 设计任务书132.3.1 ............................................................... 乙苯催化脱氢主、副反应132.3.2 ............................................................................... 乙苯脱氢催化剂132.3.3 ........................................................................... 乙苯脱氢反应条件142.3.4 ........................................................................... 乙苯脱氢工艺流程142.4............................................................................................................ 物料衡算142.4.1 ............................................................................... 脱氢绝热反应器152.4.2 ....................................................................................... 油水分离器182.4.3 ....................................................................... 乙苯—苯乙烯精馏塔202.4.4 ........................................................................... 甲苯—乙苯精馏塔212.4.5 ............................................................................... 苯—甲苯精馏塔212.4.6 ................................................................................... 苯乙烯精馏塔222.5........................................................................ Aspen Plus模拟工艺流程设计222.3.1 ................................................................... 状态方程及模块的选择232.3.2 ............................................................................... 动力学方程选择232.3.3 ....................................................... 反应部分操作参数和关键控制242.3.4 ........................................................................... 精馏部分操作参数34 3设计结果与讨论. (42)3.1........................................................................ 苯乙烯工艺流程图及流程概述423.2................................................................ Aspen Plus软件模拟流程及其简述433.2.1 ................................................................................... 反应部分概述433.2.2 ................................................................................... 分离部分模拟443.3.................................................................................... 主要设备工艺参数汇总443.3.1 ........................................................................................... 换热器组443.3.2 ............................................................................................... 反应器453.3.3 ................................................................................... 精馏分离部分453.4.................................................................................................... 公用工程一览463.4.1 ........................................................................................... 加热蒸汽463.4.2 ........................................................................................... 生产用电463.4.3 ........................................................................................... 冷却用水463.5.................................................................................................................... 讨论46 符号说明.. (48)致谢 (49)参考文献 (50)1前言苯乙烯是一种重要的石油化工基本原料，是除聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)以外的第四大乙烯衍生产品。

苯乙烯是一种重要的化工原料，广泛应用于合成橡胶、塑料、纺织品、颜料、涂料等领域。

针对年产10万吨苯乙烯工艺设计，以下是一种常见
的工艺路线：
1.原料准备：选取高纯度的乙苯和乙烯作为原料。

乙苯和乙烯通过合
适的准备设备，如储罐和过滤器，保证原料的纯度和稳定性。

2.催化剂准备：苯乙烯的生产需要一种催化剂，通常采用磺化锌（ZnSO4）作为催化剂。

催化剂通过适当的浓度和温度的溶液配制而成。

3.催化反应：原料乙苯和乙烯在催化剂存在的条件下，在合适的温度、压力和反应时间下反应生成苯乙烯。

反应采用连续流动的方式进行，通过
控制反应器的温度和压力，将废气中的杂质去除，提高苯乙烯的纯度。

4.分离提纯：反应后的混合物进入分离提纯装置，分离苯乙烯和副产
物的混合物。

分离方法通常采用蒸馏、吸附、结晶等方式，提高苯乙烯的
纯度并回收部分副产物。

5.产品处理：分离得到的苯乙烯进一步进行产品处理，包括脱氢、脱色、脱臭等工序。

这些工序能够进一步提高苯乙烯的纯度和质量。

6.产品存储和包装：经过处理后的苯乙烯经过脱水、过滤等工序后，
储存在合适的容器中，并进行包装和存储，确保产品的质量和安全。

以上是一种常见的年产10万吨苯乙烯的工艺设计方案，工艺中要注
意原料的纯度和催化剂的浓度、温度等参数的控制，以保证苯乙烯的质量
和产量。

另外，工艺中还应该注重废气回收和废水处理，以降低对环境的
影响，并保证生产的可持续性。

乙苯脱氢制苯乙烯引言。

苯乙烯是一种重要的有机化工产品，广泛应用于合成树脂、塑料、橡胶等工业中。

乙苯脱氢制苯乙烯是目前主要的生产工艺之一，其具有高效、低成本等优点，因此备受关注。

本文将对乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程、反应机理、影响因素以及发展趋势进行探讨。

一、乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程。

乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程主要包括催化剂的选择、反应条件的控制以及产品的分离纯化等步骤。

一般而言，该工艺流程可以分为以下几个步骤，乙苯的预热、蒸汽和空气的混合、催化剂的加入、反应器的加热、产物的冷却和分离等。

其中，催化剂的选择对反应的效率和产物的纯度具有重要影响，目前常用的催化剂有铬酸钠、钼酸钠、氧化铝等。

二、乙苯脱氢制苯乙烯的反应机理。

乙苯脱氢制苯乙烯的反应机理主要涉及乙苯分子的脱氢反应。

在催化剂的作用下，乙苯分子中的氢原子被去除，形成苯乙烯分子和水蒸气。

具体而言，乙苯分子首先吸附在催化剂表面，然后发生脱氢反应，生成苯乙烯和水蒸气。

反应机理的研究有助于优化工艺条件，提高反应效率和产物纯度。

三、乙苯脱氢制苯乙烯的影响因素。

乙苯脱氢制苯乙烯的反应受到多种因素的影响，包括温度、压力、催化剂种类和用量、乙苯浓度等。

其中，温度是影响反应速率和产物选择性的重要因素，一般而言，较高的温度有利于提高反应速率，但过高的温度可能导致副反应的发生。

此外，催化剂的种类和用量也对反应的效果有显著影响，不同的催化剂具有不同的活性和选择性，因此需要进行合理选择和控制。

四、乙苯脱氢制苯乙烯的发展趋势。

乙苯脱氢制苯乙烯作为一种重要的有机合成工艺，其发展趋势主要包括提高反应效率、降低生产成本、减少环境污染等方面。

为了提高反应效率，可以通过优化催化剂的性能、改进反应条件、提高乙苯转化率等途径。

同时，降低生产成本也是当前研究的重点之一，可以通过提高催化剂的稳定性和循环利用率、优化产品分离纯化工艺等手段来实现。

此外，减少环境污染也是乙苯脱氢制苯乙烯发展的重要方向，可以通过减少废水排放、提高产物纯度等途径来实现。

年产10万吨苯乙烯工艺设计一、前言苯乙烯，分子式88H C ，结构式256CH CH H C ,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)。

苯乙烯是1827年由M · Bonastre 蒸馏一种天然香脂-苏合香时才发现的。

1893年E · Simon 同样用水蒸气蒸馏法由苏合香中得到该化合物并命名为苯乙烯。

1867年Berthelot 发现乙苯通过赤热陶管能生成苯乙烯，这一发现被视为苯乙烯生产的起源。

1930年美国道化学公司首创由乙苯脱氢法生产苯乙烯工艺，但因当时精馏技术未解决而未工业化。

直至1937年道化学公司和BASF 公司才在精馏技术上有突破，获得高纯度苯乙烯单体并聚合成稳定、透明、无色塑料。

1941～1945年道化学、孟山都化学、Farben 等公司各自开发了自己的苯乙烯生产技术，实现了大规模工业生产。

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。

苯乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于塑料、橡胶、纺织、染料、医药和农药等领域。

本文将介绍年产10万吨苯乙烯的工艺设计。

一、工艺流程概述：1.原料准备：苯和乙烯是制取苯乙烯的主要原料，需确保质量良好且符合工艺要求。

苯可以通过石油精制过程中的脱芳烃装置得到，而乙烯可以通过石化工业中的乙烯裂解装置得到。

此外，还需要制备适量的催化剂和溶剂。

2.反应制取：苯乙烯的制备主要通过芳烃酸碱催化剂的蒸汽相重排反应进行。

具体步骤如下：（1）将苯和乙烯按照一定的摩尔比例混合，并加入适量的催化剂和溶剂。

（2）将混合气体送入蒸汽相重排反应器中，在适当的温度和压力下进行反应。

（3）反应后，得到的产物含有苯乙烯、苯和乙烯等组分。

此时，需要进行分离精制。

3.分离精制：制取苯乙烯后，还需对产物进行分离和精制处理。

（1）首先，通过减压蒸馏，将产物中的苯乙烯和苯分离出来。

（2）然后，将分离出的苯乙烯进一步纯化，以去除其中的杂质。

这可以通过进一步的精馏、洗涤或吸附等方式实现。

（3）最终，得到纯度高的苯乙烯产品。

二、工艺优化考虑因素：1.反应条件的优化：反应温度、压力、催化剂种类和用量等参数需要合理选择，以提高苯乙烯的产率和选择性。

2.能源消耗的降低：在反应制取和分离精制过程中，应优化过程条件，减少能源的消耗，如降低反应温度、压力和采用节能设备等。

3.原料损耗的控制：在苯和乙烯的供应和管道输送过程中，需要采取相应措施，减少原料的损耗。

4.废弃物的处理：在工艺过程中产生的废水、废气和废渣等废弃物应进行有效处理和利用，以减少对环境的影响。

三、安全环保考虑：1.设备与工艺安全：在工艺设计中，应考虑设备的耐压、耐腐蚀和操作的安全性，以确保工艺的稳定和安全。

2.废物的处理和排放：在废水、废气和废渣的处理过程中，应符合国家的环保要求，并采取相应的净化和排放措施。

3.火灾和爆炸的防护：对于易燃、易爆的物质，应设置防爆措施，如进行静电防护、加装安全装置等。

10万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计与实现可行性方案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’日勺内容为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’日勺依据昰采用低活性、高选择性催化剂，参照鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯’日勺技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯0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，其特点昰：转化率高，可达55%，选择性好，可达90%0特殊’日勺脱氢反应器系统：在低压（深度真空下）下操作以达到最高’日勺乙苯单程转化率和最高’日勺苯乙烯选择性0该系统昰由蒸汽过热器、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0整个脱氢系统’日勺压力降小，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’日勺选择性，同时不损失压缩能和投资费用0 所需要’日勺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0在苯乙烯蒸馏中采用一种专用’日勺不含硫’日勺苯乙烯阻聚剂0它经济有效且能使苯乙烯焦油作为燃料清洁地燃烧0工业设计’日勺优化和设备’日勺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0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’日勺苯乙烯产品到成品库0 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’日勺误差，另由于计算时间比较仓促，有些问题不能够直接解决0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0苯乙烯设计任务书一、设计题目：年产10万吨苯乙烯’日勺生产工艺设计二、设计原始条件：1、原料组成（质量%）组别乙苯甲苯苯∑1、2、3 99% 0.8% 0.2% 100%4、5、6 98% 1.2% 0.8% 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% （3）7%4、5、6 （1）92% （2）3% （3）5%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/m35、参考数据：（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’日勺有效系数η1=0.7 η2=0.667（6）填料情况：取瓷环为25×25’日勺拉西环，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 Pa0（8）再沸器：取热损失为水蒸汽放出热量’日勺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’日勺性质和用途 (5)2、苯乙烯’日勺性质和用途 (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）’日勺选择与控制 (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’日勺计算 (24)1、乙苯—苯乙烯塔操作条件’日勺确定 (24)2、理论板数’日勺计算 (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’日勺分析方法 (38)十二、参考文献 (38)一、绪论1、原料’日勺主要性质与用途（1）乙苯’日勺主要性质乙苯昰无色液体，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100PPM0乙苯侧链易被氧化，氧化产物随氧化剂’日勺强弱及反应条件’日勺不同而异0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’日勺反应条件氧化，则生成苯乙酮0 乙苯’日勺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1 分子量106.1672 液体比重0.882 0℃3 沸点℃136.2 101325Pa4 熔点℃-94.4 101325Pa5 液体热容量kJ/（kg K） 1.754 298.15K6 蒸汽热容量Kcal/（kg K）0.285 27℃7 蒸发热kJ /mol 35.59 正常沸点下8 液体粘度104kgSee/M20.679 20℃9 生成热Kcal/mol 2.98 20℃10 在水中溶解度11 燃烧热Kcal/mol 1101.1 气体12 闪点℃1513 自然点℃553.014 爆炸范围%(体积) 2.3～7.4（2）乙苯’日勺主要用途乙苯昰一个重要’日勺中间体，主要用来生产苯乙烯，其次用作溶剂、稀释剂以及用于生产二乙苯、苯乙酮、乙基蒽醌等；同时它又昰制药工业’日勺主要原料02、苯乙烯’日勺性质和用途苯乙烯（SM）昰含有饱和侧链’日勺一种简单芳烃，昰基本有机化工’日勺重要产品之一0苯乙烯为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃0苯乙烯难溶于水，25℃时其溶解度为0.066%0苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中0苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/l0浓度过高、接触时间过长则对人体有一定’日。

、实验目的1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。

2、学会稳定工艺操作条件的方法。

二、实验原理1、本实验的主副反应主反应：乙苯? 苯乙烯+ 氢气mol 副反应：乙苯? 苯+ 乙烯mol 乙苯+氢气? 苯+乙烷mol乙苯+ 氢气? 甲苯+ 乙烯mol在水蒸汽存在的条件下，还可能发生下列反应：乙苯+ 2水? 甲苯+ 二氧化碳+ 3氢气此外，还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油和焦等。

这些连串反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。

2、影响反应的因素（1）温度的影响乙苯脱氢为吸热反应，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。

但是温度过高副反应增加，使苯乙烯的选择性下降，能耗增加，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。

本实验的反应温度为540~600oC。

（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增大的反应，降低总压可使平衡常数增大，从而增加反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。

本实验加水蒸汽的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。

较适宜的水蒸汽用量为：水/乙苯二1 （体积比）（3）空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平衡副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以为止。

3、本实验采用氧化铁系催化剂，其组成为：Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。

三、实验装置及流程实验装置及流程如图1 所示。

图1 乙苯脱氢制苯乙烯工艺实验流程图1－乙苯流量计；2、4－加料泵；3－水计量管；5－混合器；6－汽化器；7－反应器；8－电热夹套；9、11－冷凝器；10－分离器；12－热电偶四、反应条件控制汽化温度300oC,脱氢反应温度540〜600OC,水：乙苯二：1 （体积比），相当于乙苯加料min，蒸馏水min （50ml催化剂）。

五、实验步骤1、注入原料乙苯和水，接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定温度，同时打开循环冷却水。

一、引言乙苯脱氢制苯乙烯是一种常见的化工生产工艺，苯乙烯是一种重要的有机合成原料，广泛应用于橡胶、塑料、合成纤维等领域。

本文针对一座10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置的工艺设计与实现可行性进行研究，通过详细的工艺流程设计和技术方案分析，探讨了装置的生产能力、能源消耗，以及环境保护等方面的可行性。

二、工艺设计1.原料储备及预处理：本装置的原料为乙苯，通过管道输送至储罐进行储备，并进行预处理，包括除水、除杂质等工序，以确保原料质量符合要求。

2.脱氢反应：乙苯在脱氢反应器中与催化剂发生反应，生成苯乙烯和副产物苯。

脱氢反应器采用固定床催化剂技术，通过控制反应温度、压力、气体流速等参数，使得反应达到最佳效果。

3.产物分离与精馏：脱氢反应产生的混合气体经过冷凝器冷却后，进行分离，得到苯乙烯和苯的混合物。

随后进行精馏分离，得到纯苯乙烯和纯苯产品。

4.尾气处理：脱氢反应后的尾气含有少量有害气体，需要进行处理，采用干式废气处理技术，通过吸附剂吸附有害气体，使废气排放符合环保标准。

5.产品储存与出库：生产的苯乙烯和苯产品经过质量检验后，分别储存在相应的产品罐中，并按照客户需求进行出库。

三、可行性分析1.技术可行性：乙苯脱氢制苯乙烯是一种成熟的化工生产工艺，本装置工艺设计合理，技术成熟，具有较高的可操作性和稳定性。

2.生产能力：本装置设计生产能力为10万吨/年，可满足市场需求，并具有一定的扩展潜力。

3.能源消耗：乙苯脱氢制苯乙烯是一种高能耗的工艺，装置生产过程中需要大量的能源，需要优化运行参数和设备，降低能源消耗。

4.环境保护：装置运行过程中会产生少量废气和废水，需要采取有效的处理措施，保护环境，符合环保要求。

四、结论本文对一座10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置的工艺设计与实现可行性进行了分析，通过详细的工艺流程设计和技术方案研究，揭示了装置的生产能力、能源消耗，以及环境保护等方面的可行性。

通过合理的工艺设计和管理措施，可以确保装置稳定高效地运行，生产出优质的苯乙烯产品。

苯乙烯是一种重要的有机化工产品，在化工工业中广泛应用于合成树脂、塑料、合成橡胶等领域。

为了满足市场需求，设计一套年产10万吨苯乙烯的工艺，将有效提高产能，降低生产成本，提高产品质量。

本篇论文将从原料选择、反应装置设计、分离装置设计等方面进行综合研究。

一、原料选择苯和乙烯是合成苯乙烯的原料，选择高纯度的苯和乙烯作为原料可以提高产品质量。

在原料的供应方面，需要和供应商建立稳定的合作关系，以确保原料的稳定供应。

二、反应装置设计苯乙烯是通过苯和乙烯的气相烯烃加成反应来合成的。

反应装置的设计应考虑到反应的速率、选择性和冷却器的设计等因素。

采用流动床反应器是一种常见的反应器设计方案，可以提高反应速率和选择性。

此外，还需要设计冷却系统以保证反应温度在可控范围内。

三、分离装置设计苯乙烯和副产物之间的分离对于产品纯度的提高至关重要。

常见的分离方式包括精馏、吸附和萃取等。

需要考虑产品纯度、分离效率和能耗方面的因素，选择合适的分离方案。

四、安全问题考虑在工艺设计中，安全是一项至关重要的考虑因素。

反应器的设计应考虑到温度和压力的控制，确保操作在安全范围内进行。

此外，需要设计安全装置，如防爆装置、泄漏控制系统等，以应对突发情况，保证操作人员和设备的安全。

五、环境保护在工艺设计中，环境保护也是一个重要的考虑因素。

设计应尽量减少废水、废气和废渣等污染物的排放，采取措施对污染物进行处理和回收，以减少对环境的影响。

六、经济性分析工艺设计的经济性分析是评价工艺方案的重要指标之一、需要对工艺流程、设备选型、原料成本、能耗等进行经济性评估，以确保工艺的可行性和经济性。

总结：本文以年产10万吨苯乙烯工艺设计为研究对象，从原料选择、反应装置设计、分离装置设计、安全问题考虑、环境保护以及经济性分析等方面进行了综合研究。

通过设计合理的工艺方案和装置，可以提高产能，降低生产成本，提高产品质量，进一步推动苯乙烯工业的发展。

10万吨苯乙烯工艺设计苯乙烯工艺设计是一项复杂而且关键的工作，它涉及到工艺流程、设备选择、能耗控制以及产品质量等多个方面。

在进行苯乙烯工艺设计前，需要明确目标产量和工艺流程，并根据实际情况进行技术经济分析。

下面将详细介绍苯乙烯工艺设计的主要内容。

1.原料准备：苯乙烯的主要原料是苯和乙烯，其比例需要根据实际情况进行确定。

苯的纯度要求较高，通常要求在99.5%以上，而乙烯的纯度要求在99%以上。

2.原料储运：苯和乙烯都属于易燃易爆的危险品，其储存和运输需要采取一系列的安全措施。

一般情况下，苯和乙烯采用贮罐和贮槽进行储存，同时要安装监测仪表和报警系统，确保安全运输。

3.反应过程：苯乙烯的生产通常采用芳烃和烯烃的烃烃反应。

反应过程主要包括催化剂选择、反应温度控制以及反应器的设计。

常用的催化剂有三氯化铝、溴化铝等，反应温度通常在30-50摄氏度之间。

反应器的选择主要有连续流动反应器和间歇反应器两种，具体选择要根据产量和投资成本等因素进行考虑。

4.分离提纯：反应结束后，需要对反应混合物进行分离提纯。

首先要进行减压蒸馏，将苯乙烯提取出来，然后进行洗涤、精馏等过程，获得高纯度的苯乙烯产品。

同时，还可以对产生的副产物进行处理，降低环境污染。

5.能耗控制：苯乙烯生产过程中存在大量的能耗，包括加热、冷却、压缩等。

因此，在工艺设计中要充分考虑能耗控制，采取高效的换热设备和循环水系统，减少能源的消耗。

6.废气处理：苯乙烯反应过程中会产生大量的废气，其中包括苯、乙烯和反应副产物等。

这些废气中含有大量的有机物和污染物，需要进行处理。

一般采用吸收、洗涤、吸附等方法进行废气处理，以达到环境排放标准。

7.产品质量控制：苯乙烯产品的质量主要包括纯度、含杂物、杂质含量等指标。

在工艺设计中，要充分考虑产品质量的控制，确保产品达到市场需求。

一般通过在线监测和实验室分析等方式进行质量控制。

以上是对苯乙烯工艺设计的主要内容进行了简要的介绍，其中涉及到的具体技术和设备选择需要根据实际情况进行确定。

目录摘要 (V)Abstract (VII)第1章、绪论............................................................ - 1 -1.1乙苯原料......................................................... - 1 -1.1.1乙苯的主要性质............................................. - 1 -1.1.2乙苯的主要参数............................................. - 1 -1.2苯乙烯产品....................................................... - 2 -1.2.1苯乙烯的作用............................................... - 2 -1.2.2苯乙烯主要参数............................................. - 2 -1.3乙苯脱氢制苯乙烯反应的影响因素................................... - 3 -1.3.1温度....................................................... - 3 -1.3.2压力....................................................... - 3 -1.3.3水蒸气/乙苯进料比.......................................... - 4 -1.3.4空速....................................................... - 4 -1.3.5催化剂..................................................... - 5 -1.3.6杂质....................................................... - 5 -1.4工艺选择......................................................... - 5 -1.4.1Lummus/UOP乙苯脱氢法...................................... - 5 -1.4.2Fina/Badger乙苯脱氢法 ....................................... - 6 -1.4.3乙苯脱氢选择性氧化法(Smart工艺) ............................ - 7 -1.4.4环氧丙烷联产制苯乙烯法..................................... - 7 -1.4.5 裂解汽油抽提蒸馏回收法..................................... - 8 -1.4.6 丁二烯合成法............................................... - 8 -1.5反应器........................................................... - 9 -1.5.1反应器的选型............................................... - 9 -1.5.2列管式反应器的优点......................................... - 9 - 第2章、设计部分....................................................... - 11 -2.1设计任务书...................................................... - 11 -2.1.1乙苯脱氢主、副反应........................................ - 11 -2.1.2乙苯脱氢催化剂............................................ - 11 -2.1.3乙苯脱氢反应条件.......................................... - 11 -2.1.4反应器.................................................... - 12 - 2.2物料衡算........................................................ - 12 -2.2.1反应器.................................................... - 12 -2.2.2油水分离器................................................ - 13 -2.2.3乙苯-苯乙烯精馏塔......................................... - 15 -2.2.4甲苯-乙苯精馏塔........................................... - 16 -2.2.5苯-甲苯精馏塔............................................. - 17 -2.2.6苯乙烯精馏塔.............................................. - 17 - 2.3 热量衡算....................................................... - 18 -2.3.1蒸发器.................................................... - 18 -2.3.2第一预热器................................................ - 19 -2.3.3热交换器.................................................. - 19 -2.3.4第二预热器................................................ - 20 -2.3.5反应器.................................................... - 20 - 2.4动力学方程...................................................... - 22 - 2.5工艺设计........................................................ - 24 -2.5.1催化剂用量................................................ - 24 -2.5.2反应器列管数.............................................. - 25 -2.5.3换热面积.................................................. - 25 -2.5.4设计温度.................................................. - 26 -2.5.5设计压力.................................................. - 26 - 2.6、结构设计...................................................... - 26 -2.6.1反应器筒体直径............................................ - 26 -2.6.2反应器筒体高度............................................ - 27 -2.6.3反应器筒体厚度............................................ - 27 -2.6.4封头设计.................................................. - 28 -2.6.5反应床层压降.............................................. - 28 -2.7接管及零部件尺寸计算............................................ - 29 -2.7.1进、出料管................................................ - 29 -2.7.2导热油进、出口............................................ - 30 -2.7.3安全阀.................................................... - 30 -2.7.4温度计接管................................................ - 30 -2.7.5人孔设计.................................................. - 31 -2.8催化剂的装填.................................................... - 31 -2.9、校核.......................................................... - 33 - 第3章、技术展望....................................................... - 69 -3.1催化剂.......................................................... - 69 -3.1.1国内外研究进展............................................ - 69 -3.1.2发展趋势.................................................. - 69 -3.2新型反应器研究进展.............................................. - 70 -3.2.1无机膜反应器.............................................. - 70 -3.3新型工艺的开发.................................................. - 71 -3.3.1乙苯在CO2下制苯乙烯....................................... - 71 -3.3.2乙苯、乙烷法制苯乙烯...................................... - 71 - 第4章、总结........................................................... - 73 - 参考文献............................................................... - 75 - 致谢................................................................... - 77 - 附录一：外文文献....................................................... - 79 - 附录二：外文文献翻译................................................... - 83 -年产10万吨乙苯脱氢制苯乙烯反应器的设计摘要苯乙烯是石油化工生产中重要的基本原料之一，可用于生产PS、丁苯橡胶等诸多化工产品。