乙苯脱氢反应器体积计算

年产1.0万吨苯乙烯的乙苯脱氢工艺及乙苯苯乙烯减压精馏塔设计书题目：年产2.0万吨苯乙烯的乙苯脱氢工艺及乙苯苯乙烯减压精馏塔设计设计条件：⒈常压反应，水蒸气稀释，副反应忽略。

⒉粗产品组成（脱水后的油相）摩尔分率：乙苯：苯乙烯=0.54:0.46。

⒊塔压力6kpa,相对挥发度按1.54计。

⒋塔顶乙苯含量0.97，塔釜乙苯含量0.01。

设计要求：⒈计算转化率，按其为平衡转化率的90%计，求得平衡组成，选定水蒸气的用量，求出平衡常数及反应温度。

⒉列出物料进出反应器的平衡表。

⒊根据进料组成，黏度估算全塔效率。

⒋根据条件及分离要求计算最小回流比，确定实际回流比，计算理论及实际塔板数，并确定加料板的位置。

⒌根据塔顶第一块的汽液条件设计塔径，塔板结构，并进行水力学性能校核。

⒍做负荷性能图。

⒎塔高的确定及接管尺寸。

⒏塔设计列表。

⒐画出塔的结构图。

㈠相关物性参数收集㈡反应计算机物料进出反应器的平衡表⒈ 设计条件，粗产物中乙苯∶苯乙烯＝0.58∶0.42 ,以苯乙烯计算转化率为x=0.42平衡转化率x e =90.042.0=0.4667⒉ 1mol 苯乙烯反应系统，平衡转化率为51.1%，平衡时系统组成为： 主反应 C 6H 5C 2H 5 = C 6H 5CHCH 2 + H 2 平衡时：1—0.46670.511 0.51125℃下，反应的θm r G ∆=),(2g H G m f θ∆+),(256g CHCH H C G m f θ∆—),(5256g H C H C G m f θ∆=246.18+0—162.09=84.09kJ/mol ； θmr H ∆=)(,2g H H m f θ∆+),(3256g H C H C H m f θ∆—),(3256g H C H C H m f θ∆=103.76+12.34=116.1kJ/mol ； θmr G ∆=﹣RT ㏑K θ T 1=298K,解得K θ（1）=1.41㏑)1()2(θθK K =R H mr θ∆（11T —21T ）假设系统中的水蒸气的物质的量为1mol,K θ（2）=x x -12(811++x )=511.01511.02-×(1511.011++)=0.21；解得T 2=811.23K选择反应温度为811.23K ，水争取与乙苯的物质的量之比1：10。

冷激式反应器结构简单，便于装卸催化 剂，内无冷管，避免由于少数冷管损坏 而影响操作
换热式固定床反应器
1、对外换热式
特点： 采用小管径，传热面积大，有利于强放 热反应； 传热效果好，易控制催化剂床层温度； 管径较细，流体在催化床内流动可视为 理想置换流动，故反应速率快，选择性高； 结构较复杂，设备费用高。
要有旋风分离器等粒子回 收系统。
（一）绝热式固定床，但反 应过程中温度变化较大。 适用： 反应热效应不大，反应过程允许 温度有较 宽变动范围的反应过程； 热效应较大的反应只要对反应温度不很敏 感或是反应速率非常快的过程，有时也使用 这种类型的反应器。
固定床反应器
绝热式
流化床反应器 床
单段绝热式 多段绝热式 换热式 对外式 自热式 径向反应器 类型 单器和双器 自由床和限制
结构
主体 气体分布装置 内部构件 换热装置 气固分离装置
固定床反应器
定义：在反应器中，若原料气以一定流速通过静止催化剂的固体层，通 常把这类反应器称为固定床反应器。
其分子中烯键较活泼，易受亲电试剂及自由基的进攻，催化氢化得到乙苯， 然后得到乙基环己烷；在醇与钠中得乙苯；铬酸氧化可得苯甲酸；硝酸氧化 得硝基苯甲酸；气相氧化得苯甲酸；五氧化二钒催化，400℃得顺丁稀乙酐， 过氧酸作用得苯基环氧乙烷；臭氧氧化得苯甲醛；氯化、溴化得α，β-二卤 代乙苯；氢卤酸加成得α-卤代乙苯；硫酸存在下与甲醇反应生成α-甲氧基乙 苯。
危险特性：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂
接触，有引起燃烧爆炸的危险。遇酸性催化剂如路易斯催化剂、齐格勒催化 剂、硫酸、氯化铁、氯化铝等都能产生猛烈聚合，放出大量热量。其蒸气比 空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。

As——与非球形颗粒等体积圆球的外表面积 m2
As / Ap 2 As dv
s 1 对于球形颗粒， 对于非球形颗粒， s< 1 形状系数说明了颗粒与圆球的差异程度。 3 关系如下：
ds sdv s 2 da
2、混合颗粒的平均直径及形状系数 n 算术平均直径： d x d
经实验测定，摩擦系数与雷诺数的关系：
fm 150 1.75 Re M
则：ΔP=ΔP1+ ΔP2 2 uOG L0 (1 ) 2 uOG L0 (1 ) f f = 150 2 1 . 75 3 3
dS

dS

当 ReM
d s f uOG
f
1 10 1
时：ΔP=ΔP1
当ReM>103时：ΔP=ΔP2 设计要求：ΔP≤15% 降低压降的方法：降低流速、增大空隙率、减小床层高 度、增加催化剂颗粒直径等。
6、气固相催化反应速率的表示 反应量 反应速率 (反应区域)(反应时间) 上式中的反应区域，气固相催化反应有几种选择： (1)选用催化剂体积，反应速率单位为 kmol/(m3催化剂.h) (2)选用催化剂质量，反应速率单位为 kmol/(kg催化剂.h) (3)选用催化剂堆积体积，即反应器中催化剂床层体积，反应 速率单位为 kmol/(m3床层.h) 速率控制步骤：某一步骤的速率与其他各步的速率相比 要慢得多，以致整个反应速率取决于这一步的速率。（外 扩散控制、内扩散控制、表面过程控制） 当反应过程达到定态时，各步骤的速率应该相等，且反 应过程的速率等于控制步骤的速率。
当η≈1时，反应过程为动力学控制； 当η＜1时，反应过程为内扩散控制。 实际生产中采用的催化剂，其有效系数为0.01～1。可 通过实验测定。 内扩散对反应的影响：影响反应速率、影响复杂反应的 选择性。 改善内扩散影响的措施：制造孔径较大的催化剂、改变 催化剂工程结构 （3）、床层内的混合扩散 流体流经固定床时径向、轴向混合同时存在。 当反应器长度和催化剂粒径之比大于100时，轴向混合影 响可忽略不计。

乙苯脱氢制苯乙烯反应工段毕业设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。

本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况，苯乙烯反应的工艺条件，乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，苯乙烯的生产方法和生产工艺。

本设计以年处理量30万吨乙苯为生产目标，采用乙苯二段绝热氧化脱氢制苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。

根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算和热量衡算，并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型并绘制了带控制点的工艺流程图。

在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟，并确定了整套装置的主要工艺尺寸,车间的平立面布置。

由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计，减少了实际设计中的大量费用，对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。

关键词：乙苯；苯乙烯；脱氢；Aspen Plus；模拟优化AbstractStyrene Monomer（SM）is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at home and abroad, styrene reaction conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes.This design is based on the annual handling capacity of 300,000 tons of ethylbenzene production targets, ethylbenzene two-stage adiabatic oxidative dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance and heat balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process include one reaction parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation , determine the size of the main process of the entire device , workshop level and elevation layout.This design using computer simulation software Aspen Plus simulation文档仅供参考，不当之处，请联系改正。