化工学院年产15.5万吨苯乙烯精馏工艺设计模拟计算毕业设计毕业论文Word格式文档下载.doc
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本设计的内容是年产15.5万吨苯乙烯精馏系统模拟计算及工艺设计,工艺采用连续精馏的方式,使用四个精馏塔,将来自400#工段的脱氢混合液精馏成纯度大于99.7%的苯乙烯产品以及循环乙苯、循环苯、甲苯副产品和苯乙烯焦油。
本设计主要以中国石油吉林石化公司苯乙烯车间的工艺参数做参考,并根据吉林市的自然环境、原料来源、交通工具、电力供应等实际情况,对T0403塔所给各个组分的质量分数并经过PROⅡ软件模拟,得出各个塔的理论板数和回流比以及工艺条件,得出本套工艺装置的初试数据。
同时本设计完成了苯乙烯精馏工序的物料衡算、热量衡算、并对苯乙烯回收塔(T0403)进行了严格的设备计算。
对塔顶冷凝器、塔顶回流罐、所有精馏塔的管进行了详细计算和选型,同时对进料泵也进行了计算和选型。
绘制了带控制点的工艺流程图、物料图、设备布置图及管道布置图。
关键词:
苯乙烯;
精馏工艺;
PROⅡ
Abstract
Thedesignofthecontentis15.5milliontonsofstyrenedistillationprocessdesign,thisprocessusingcontinuousdistillationmethods,withfourdistillationcolumnsandafilmevaporator,themixtureofdehydrogenationfrom400#sectiondistillationofstyreneintopuritymorethan99.7%ofproduction,andcycleofethylbenzene,thecycleofbenzene,tolueneandstyreneby-productoftar.
Thedesign'
smainbasisisJilinChemicalIndustrialCompanyLimited104-styreneplantparameters,andaccordingtothenaturalenvironmentofJilinCity,thesourceofrawmaterials,transport,powersupply,andsoontheactualsituation.AfterthesimulationofitsPROⅡsoftwareobtainedthesetofprocessequipmentdesign.Tocompletetheentireprocessofthematerialbalance,thestyreneseparationtower(T0403)forthestricttermsofequipment,.Thetopcondensercarriedoutadetailedcalculationandselection,thenapreliminaryproductdesignofbottomreboilers,pumpsandthebackflowcans.Drawingcraftprocessdiagrams,equipmentlayout,andlayoutofpipes.
KeyWords:
Styrene;
TechnologyofDistillation;
PROⅡ
-30-
目录
摘 要 I
Abstract II
第一篇设计说明书 4
第1章绪论 5
1.1设计说明 5
1.2产品概述 5
1.2.1苯乙烯的性质 5
1.2.2苯乙烯的用途 6
1.2.3苯乙烯生产原理和贮存 6
1.3设计地区的自然条件 7
1.4厂址的选择 7
1.5生产装置的选择 7
1.6生产工艺流程 8
1.6.1全车间生产工艺流程 8
1.6.2苯乙烯塔生产工艺流程 9
1.7本岗位主要设备及其作用 9
1.8三废的来源及处理 9
第二篇设计计算书 11
第1章物料衡算 12
第2章热量衡算 16
2.1温度压力的确定 16
2.2热量衡算 16
第3章T0403设备计算 20
3.1平均密度的计算 20
3.2液相平均表面张力的计算 21
3.3液相平均粘度的计算 21
3.4理论板数的计算 21
3.5回流比的计算 21
3.6确定进料位置 21
3.7精馏塔的塔体工艺尺寸计算 22
3.7.1塔径的计算 22
3.7.2精馏塔高度的有效计算 23
3.7.3溢流装置计算 24
3.7.4堰长 24
3.7.5流堰高度 24
3.7.6弓形降液管宽度和截面积 25
3.7.7降液管底隙高度 25
3.8塔板布置 26
3.8.1边缘区宽度的确定 26
3.8.2开孔区面积计算 26
3.8.3浮阀数目及排列 26
3.9浮阀的流体力学验算 27
3.9.1塔板压降 27
3.9.2气体通过液层的阻力的计算 28
3.9.3液体表面张力的阻力的计算 28
3.9.4液面落差 29
3.9.5液沫夹带 29
3.9.6漏液 30
3.9.7液泛 30
3.10塔板负荷性能图 31
3.10.1漏液线 31
3.10.2液沫夹带线 31
3.10.3液相负荷下限线 33
3.10.4液相负荷上限线 33
3.10.5液泛线 33
第4章T0403塔附属设备的选型与计算 36
4.1塔顶冷凝器的设计计算 36
4.1.1确定流体的定性温度和物性数据 36
4.1.2计算传热负荷Q 36
4.1.3列管换热器的形式 36
4.2工艺结构尺寸 37
4.2.1由内径和流速确定单程传热管数 37
4.2.2传热管的排列和分程方法 37
4.2.3壳体内径 38
4.2.4折流板 38
4.2.5接管 38
4.3换热器的核算 39
4.3.1壳程对流传热系数 39
4.3.2管程对流传热系数 39
4.3.3传热系数K 40
4.3.4传热面积S 40
4.4换热器内流体的流动阻力 41
4.4.1管程流动阻力 41
4.4.2壳程阻力 41
4.5回流泵的设计与选型 42
4.5.1泵吸入与排出管线流速 42
4.5.2管路阻力系数的计算 43
4.5.3回流泵的选型 44
4.6罐的选型 44
4.6.1T0403塔顶回流罐 44
4.7管的选型 45
4.6.2DA401塔 45
4.6.3DA402塔 46
4.6.4DA403塔:
47
4.6.5DA404塔:
48
第5章技术经济评价 50
5.1化工技术经济分析的意义 50
5.2技术投资指标及基本参数 50
5.3经济分析 53
第6章主要符号说明 59
第7章苯乙烯生产的安全规程 60
结 论 62
附录A设备一览表 64
附录BPROⅡ模拟数据 66
附录C塔板负荷性能图 70
参考文献 71
致谢 72
第一篇设计说明书
第1章绪论
1.1设计说明
本设计内容是年产15.5万吨苯乙烯精馏的工艺设计,工艺采用连续精馏的方式,使用四个精馏塔,将来自400#工段的苯、甲苯、乙苯,苯乙烯等混合液精馏成纯度大于99.7%的苯乙烯产品以及循环乙苯、循环苯、甲苯副产品和苯乙烯焦油。
1.2产品概述
1.2.1苯乙烯的性质
化学名称:
苯乙烯
别名:
乙烯基苯
分子式:
C6H5C2H3
结构式:
分子量:
104.14
外观:
无色透明芳香性液体
沸点:
145.14℃(0.1013Mpa)
凝固点:
-30.63℃(0.1013Mpa)
闪点:
31℃
自然点:
(ASTM法)在空气中490℃,在氧气中450℃
临界温度:
374℃
临界压力:
3.94Mpa
液体比重:
0.9060
粘度:
0.731mPa.S(25℃)
热容:
0.1695KJ/mol℃
比热:
0.00174 KJ/g
燃烧热:
42.1595KJ/g
折光指数:
1.5469
与空气混合的爆炸极限:
1.1-6.190(V)
聚合热:
6972.2KJ/mol(25℃)
汽化潜热:
37.0MJ/mol
溶于乙醇和乙醛,不溶于水
1.2.2苯乙烯的用途
苯乙烯,英文简称SM,是石化行业的重要基础原料。
是不饱和芳烃中最简单、最重要的成员。
苯乙烯主要用于生产苯乙烯系列树脂及丁苯橡胶,苯乙烯系列树脂的产量在世界合成树脂中居第三位,仅次于PE、PVC。
苯乙烯还可以生产丙烯腈-苯乙烯二元共聚物(SAN)、不饱和树脂(UPR)、丁苯橡胶(SBR)、丁苯胶乳(SBL)、热塑性丁苯橡胶(SBS)等产品。
此外,苯乙烯还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业。
苯乙烯的均聚物――聚苯乙烯(PS)是五大通用热塑性合成树脂之一,广泛用于注塑制品、挤出制品及泡沫制品3大领域。
近年来需求发展增长旺盛。
苯乙烯、丁二烯和丙烯腈共聚而成的ABS树脂是用量最大的大宗热塑性工程塑料,是苯乙烯系列树脂中发展与变化最大的品种,在电子电器、仪器仪表、汽车制造、家电、玩具、建材工业等领域得到了广泛应用。
中国已经成为世界ABS最大的产地和消费市场之一。
丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯共聚,是最大的通用合成橡胶品种,也是最早实现工业化生产的橡胶之一。
丁苯胶的年耗用量占合成橡胶的首位。
1.2.3苯乙烯生产原理和贮存
以苯和乙烯为原料,采用液相烷基化(烃化)法制取乙苯,然后乙苯催化脱氢生产苯乙烯。
此反应采用水蒸气为稀释剂,降低乙苯分压使反应向生成苯乙烯的方向进行,乙苯与水蒸汽混合加热,在脱氢催化剂作用下,乙苯高温脱氢制取苯乙烯,并减压精馏制产品苯乙烯。
苯乙烯聚合反应的速率随着浓度、温度和时间增加而增加。
苯乙烯阻聚剂的加入能够适当减缓其聚合速度,因此在正常精馏操作中,采用有效的阻聚剂,可以防止苯乙烯聚合。
即使在环境温度下液相苯乙烯也会聚合,未加阻聚剂的苯乙烯,可以与自身反应或者与氧反应生成苯乙烯-氧共聚物,因此在苯乙烯贮存过程中,也需要加入阻聚剂。
苯乙烯精馏工艺中,有两个地方需要加入阻聚剂:
一个是精馏塔,一个是产品贮存系统。
精馏塔内,苯乙烯的温度可以高达120℃,阻聚剂主要是为了阻止高温下聚合物的生成。
苯乙烯贮存温度通常低于20℃,聚合反应速率降低
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