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。

乙苯脱氢制苯乙烯实验报告一实验目的（1）了解以乙苯为原料在铁系催化剂上进行固定床制备苯乙烯的过程，学会设计实验流程和操作；（2）掌握乙苯脱氢操作条件对产物收率的影响，学会获取稳定的工艺条件之方法。

（3）掌握催化剂的填装、活化、反应使用方法。

（4）掌握色谱分析方法。

二实验原理2.1 主副反应乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个可逆的强烈吸热反应，只有在催化剂存在的高温条件下才能提高产品收率，其反应如下：主反应C6H5C2H5C6H5C2H3+H2副反应C6H5C2H5C6H6+C2H4C2H4+H2C2H6C6H5C2H5+H2C6H6+C2H6C6H5C2H5C6H5－CH3+CH4此外，还有部分芳烃脱氢缩合、聚合物以及焦油和碳生成。

2.2影响因素乙苯脱氢反应为吸热反应，△H0>0，从平衡常数与温度的关系式ln K P H0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T P RT2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，故应控制适应的反应温度。

2.2.2 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K P K n P总可ni知，当△γ >0 时，降低总压 P 总可使 K n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。

实验中加入惰性气体或减压条件下进行，通常均使用水蒸气作稀释剂，它可降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。

水蒸气的加入还可向脱氢反应提供部分热量 ,使反应温度比较稳定 ,能使反应产物迅速脱离催化剂表面 ,有利于反应向苯乙烯方向进行 ;同时还可以有利于烧掉催化剂表面的积碳。

但水蒸汽增大到一定程度后，转化率提高并不显着，因此适宜的用量为：水：乙苯＝ 1.2～ 2.6： 1（质量比）。

2.2.3 空速的影响乙苯脱氢反应中的副反应和连串副反应，随着接触时间的增大而增大，产物苯乙烯的选择性会下降，催化剂的最佳活性与适宜的空速及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以 0.6～1h-1为宜。

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。

反应釜计算体积公式反应釜是一种用于进行化学反应的设备，它具有一个封闭的容器，能够控制反应温度、压力和时间等参数。

在设计和操作反应釜时，准确计算其体积是非常重要的，因为它可以影响到反应条件的控制和反应物的使用量。

反应釜的体积可以通过几种方法来计算，其中最常用的方法是基于釜体的几何形状进行计算。

根据反应釜的形状可以分为圆柱形、球形和锥形等。

下面将分别介绍这三种形状反应釜的体积计算公式。

1.圆柱形反应釜的体积计算公式：圆柱形反应釜的容积可以通过计算釜体的底面积乘以高度来得到。

公式如下：V=πr^2h其中，V为反应釜的体积，π为圆周率，r为釜体的半径，h为釜体的高度。

2.球形反应釜的体积计算公式：球形反应釜的容积可以通过计算球体的体积来得到。

公式如下：V=(4/3)πr^3其中，V为反应釜的体积，π为圆周率，r为球体的半径。

3.锥形反应釜的体积计算公式：锥形反应釜的容积可以通过计算锥体的体积来得到。

公式如下：V=(1/3)πr^2h其中，V为反应釜的体积，π为圆周率，r为锥体的底面半径，h为锥体的高度。

需要注意的是，在实际计算中，反应釜的几何形状可能会比较复杂，无法简单地通过上述公式进行计算。

这时候可以采用离散法来进行计算，将反应釜体积划分为多个小体积，并分别计算其体积后再求和。

这在计算复杂形状的反应釜体积时比较常用。

此外，还需要考虑反应釜中的其它构造物对容积的影响，如搅拌器、冷却装置等，需要适当调整计算公式。

总之，在计算反应釜的体积时，首先确定釜体的几何形状，然后根据相应的公式进行计算，如果形状较为复杂，可以采用离散法进行计算。

同时，也需要考虑附加结构物对容积的影响，以提高计算的准确性。