年产15万吨乙苯工艺设计

年产 15 万吨乙苯工艺设计I年产 15 万吨乙苯工艺设计摘要:苯和乙苯是化工行业的基本原料，苯乙苯二乙苯不能形成恒沸点的混合物，所以乙苯精制可直接采用传统的精馏法制备高纯度(98%)的乙苯溶液，本设计进行苯乙苯二乙苯的分离，采用直径为 0.7 米、高 11 米的浮阀精馏塔，选用效率较高、结构简单、加工方便的单溢流方式、并用了弓形降液盘蒸馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作. 蒸馏分离的依据是通过加热液体混合物建立两相体系，利用溶液中个组分挥发度的差异实现组分分离或提纯的目的。正是从分利用这些特点才能很好的把液液混合物很好的分离开来。关键词 ：乙苯精制；苯；二乙苯；蒸馏；浮阀精馏塔 IIThe process design of 150kt/a ethyl benzene refining process after the process Abstract: benzene and ethyl benzene is the basic materials of chemical industry, the mixture of benzene, ethylbenzene cant form a constant boiling, so can be directly used traditional distillation of the preparation of high purity ethyl benzene solution, the design of the separation of benzene, ethylbenzene, the rectification tower is 0.6 meters and 11 meters in diameter, with high efficiency, simple structure, convenient processing single relief way, and used a bow down tray distillation is the separation of liquid mixtures on the typical unit operations of realizing the industrialization of the earliest. The basis of a distillation separation was established by heating the liquid mixture two-phase system, using the volatility of a component in the solution differences between the realization of the aim of component separation and purification.It is from points and take advantage of these characteristics can be very good good separation of the mixture of the liquid.Keywords: ethyl benzene refined；benzene ；diethyl benzene ；distillation ；float valve column ；目 录摘要 Abstract 引言 1第一章综述 21.1 前言 21.2 粗乙苯总概述21.2.1 物化性质31.2.2 市场供需情况 31.3 粗乙苯生产工艺技术41.3.1 分子筛气相法41.3.2 以 为催化剂生产乙苯的 工艺 532BFOAlAlkar1.3.3 催化精馏制乙苯工艺51.3.4 改良的 法 53c1.3.5 国内利用干气中的乙烯制乙苯工艺技术61.4 干气的分离技术 71.4.1 深冷分离法81.4.2 中冷油吸收法81.4.3 金属络合分离法81.4.4 吸附分离法91.4.5 膜分离法91.4.6 膨胀机法101.4.7 水合物分离法101.4.8 其它分离方法101.5 乙苯精制工艺流程101.6 乙苯生产工艺简介10第二章 系统的物料衡算 122.1 总物料衡算122.1.1 计算基准122.1.2 物料总衡算122.1.3 生产能力换算122.1.4 粗乙苯中各组分及含量 122.1.5 各组分的物性 122.1.6 不同塔径的板间距 142.1.7 分离工艺流程图 142.2 苯塔物料衡算 142.2.1 入口组成 142.2.2 苯塔物料衡算 152.3 乙苯塔物料衡算 16第三章 热量衡算 183.1 粗苯塔顶热量衡算 193.2 粗苯塔釜热量衡算 19第四章 粗苯精馏塔的设计 204.1 相对挥发度计 204.2 理论板数和进料板确定 214.3 实际板数和实际进料位置确定 224.5 精馏段与提留段气液负荷确定 244.6 塔径工艺尺寸计算 254.6.1 塔径计算 254.6.2 精馏段塔径的计算 264.6.3 提馏段塔径的计算 274.7 溢流装置计算 284.7.1 溢流堰长 284.7.2 出口堰高 304.7.3 降液管底隙高度 304.8 精馏塔有效高度的计算 314.9 塔板流体力学验算 324.10 塔板负荷性能计算 35第五章 辅助设备的计算及选型405.1 裙座405.2 冷凝器的选择405.3 再沸器的选择405.4 料液泵的选择41设计结论 42致谢 44参考文献 45附录 A 乙苯精制后工序工艺流程图附录 B 乙苯精馏塔设备图附录 C 苯塔负荷性能图1引言乙苯是重要的基本有机原料之一，约 99.9%用于生产苯乙烯，少量用作溶剂、稀释剂及生产二乙苯等。主要用途是在石油化学工业作为生产苯乙烯的中间体，所制成的苯乙烯一般被用来制备常用的塑料制品聚苯乙烯。苯乙烯可用于生产聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯、工程塑料、丁苯橡胶和丁苯胶乳等合成材料。尽管在原油里存在少量的乙苯，但大批量生产仍然是靠在酸催化下苯与乙烯反应。乙苯经过催化脱氢，生成氢气和聚苯乙烯。乙苯也存在与某些颜料中。本设计在化工原理 、 分离工程的基础上进行物料衡算和热量衡算，通过理论数据省材料、效率高的生产设备，以达到年产 15 万吨的生产要求，做到高能节效。主要采用理论计算的方法对乙苯精馏工段的工艺进行设计。本设计主要通过化工机械基础进行粗苯精馏装置的设计，依次设计封头、塔壁厚、进料管、裙座、釜液管等。重点进行了粗苯精馏塔内部结构的设计。通过此次设计，加深对乙苯实际精制工艺了解，提高了对塔设备设计的水平。 2第 1 章综述1.1 前言毕业设计是化学工程与工艺类相关专业学生学习课程必修的三大环节之一，起着培养学生运用综合基础知识解决工程问题和独立工作能力的重要作用。化学工业中塔设备是化工单元操作中重要的设备之一。塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类 1。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。一般，与填料塔相比，板式塔具有效率高、处理量大、重量轻及便于检修等特点，但其结构较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是浮阀塔 8。化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取、增湿、减湿等单元操作中，精馏操作是最基本的单元操作之一，它是根据混合液中各组分的挥发能力的差异进行分离的 8。蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的 2。例如，设计所选取的苯-乙苯体系,加热苯 3 （沸点 80.1） 和乙苯 3（沸点 136.2)的混合物时，由于苯的沸点较乙苯低，即苯的挥发度较乙苯高，故苯较乙苯易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到苯组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将苯和乙苯分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。本次设计就是针对苯与乙苯体系而进行的常压筛板塔的设计及其辅助设备的选型。筛板塔的优点是结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的 60，为浮阀塔的80左右 2。处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加 1015。塔板效率高，比泡罩塔高 15左右 2。压降较低。缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。本次设计对筛板塔的工艺过程和结构进行了比较全面的设计，并对其他辅助设备如冷凝器、泵的选型做了计算。 通过本次对筛板精馏塔的设计，使我们初步掌握了化工设计的基本原理和方法。培养了独立思考，事实求是，综合运用所学知识，解决实际问题的能力。1.2 粗乙苯总概述3粗乙苯是苯与乙烯烷基化反应的产物，主要组成有苯,占比重 65%左右，乙苯（30%39%） ，多乙苯占 3%左右（含二乙苯，三乙苯，及焦油） 。其中二乙苯是一种经济价值较高的副产品 4。焦油可以作为燃料。乙苯是重要的基本有机原料之一，约 99.9%用于生产苯乙烯，少量用作溶剂、稀释剂及生产二乙苯等。乙苯是具有芳香味的可燃液体，沸点为 136.2。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯是都有乙苯生成，但产量低，分离提纯困难。通常都采用乙烯与苯反应合成乙苯。乙苯绝大部分用于制苯乙烯。苯乙烯可用于生产聚苯乙烯(PS)、发泡聚苯乙烯(EPS)、工程塑料(ABS)、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶乳等合成材料。2008 年全球乙苯生产能力约 31350 万 t，消费量约为 3200 万 t。1.2.1 物化性质乙苯（ethylbenzene）是一种芳烃。分子式 C6H5C2H5，无色液体，有芳香气味。熔点()-94.9，沸点()136.2，相对密度(水=1):0.87，闪点()15，爆炸极限1.0%6.7%，不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多数有机溶剂。存在于煤焦油和某些柴油中。易燃，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。乙苯的主要用途是在石油化学工业作为生产苯乙烯的中间体，所制成的苯乙烯一般被用来制备常用的塑料制品聚苯乙烯。尽管在原油里存在少量的乙苯，但大批量生产仍然是靠在酸催化下苯与乙烯反应。乙苯经过催化脱氢，生成氢气和聚苯乙烯。乙苯也存在与某些颜料中。苯是没有颜色,带有特殊气味的液体。带有特殊气味的液体，苯有毒,不溶于水，密度比水小,不溶于水,密度比水小，苯有毒不溶于水密度比水小，熔点为5.5，沸点为80.1。用冰冷却，苯凝结成无色的晶体。用冰冷却，苯凝结成无色的晶体。苯是一种重要的化工原料，苯是一种重要的化工原料，它广泛用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、 医药、 医药、染料和香料等。苯也是常用的有机溶剂。1.2.2 市场供需情况据统计，2002 年全球乙苯消费量 5为 2524.5 万吨，其中 2521.8 万吨用于苯乙烯生产，占消费总量的 99.89%，其余用作溶剂及其它。2006 年全球乙苯消费量达到 2926.7万吨。2008 年全球乙苯消费量约为 3200 万吨。由于大多数乙苯生产商拥有乙苯/苯乙烯联产装置，因此根据全球 2006-2009 年苯乙烯扩能情况可了解该时期内乙苯扩能情况，4据预测，2010 年全球乙苯需求量将达到 3429.7 万吨，2015 年达 3780 万吨。2008 年我国苯乙烯产能为 251.4 万吨/年，由于全部采用乙苯脱氢工艺，故以此推算国内乙苯产能为271.5 万吨/年。近期国内拟新建苯乙烯产能 6为 15l 万吨/年，乙苯产能将达 163 万吨/年。国内苯乙烯扩能情况为：汕头海洋公司 40 万吨/年，拟建；扬子 BASF 苯乙烯系列公司 18 万吨/年，拟扩建；台湾苯乙烯单体公司 15 万吨/年，拟扩建；上海高桥石化公司 10 万吨/年，拟建；南京金陵石化公司 6 万吨/年，拟建；中国金盛合资公司 20 万吨/年，拟建；中石化广州石油化工公司 8 万吨/年，拟建；青岛炼油化工有限责任公司 9.0 万吨/年，2010年完成；常州新日化工 25 万吨/年，2010 年完成。乙苯 7可由炼油厂有关生产装置（如催化重整、催化裂化和热裂化）得到的 C8芳烃馏分中获得（约占 C8芳烃的 15%25%） ，但量少（不足乙苯总生产量的 10%） ，90%以上的乙苯是由苯与乙烯经烷基化（工厂中常称烃化）制得的，其下游产品主要是苯乙烯，大多数生产企业为乙苯苯乙烯装置，乙苯作为中间产品，苯乙烯为最终产品，石化行业大多都是这样。1.2.3 价格及运输情况乙苯纯度99%报价在 5000 元/吨左右。乙苯纯度99.9%报价在 75008000 元/吨左右，价格基本与苯乙烯持平。运输距离在 550 公里左右，运费为 200 元/吨，为汽车槽车运输。大多数的石化行业均有乙苯产品，且规模较大，一般在 10 万吨/年以上，最大的为中石化镇海炼化