《苯乙烯生产的物料衡算计算过程案例》1800字

苯乙烯生产的物料衡算计算过程案例综述1.1生产能力的计算年生产量为5000吨；年工作天数300天。根据任务要求每小时的生产需达：（5000×103kg/300天/24h）=694.44kg/h。1.2物料衡算式质量守恒定律为物料衡算基础，由此可得：∑G式中：∑G投入—投入系统的物料总量∑G产品—系统产出的产品和副产品总量∑G回收—系统中回收的物料总量∑G流失—系统中流失的物料总量1.3脱氢反应器的物料衡算（1）已知条件A.由于是连续生产，因此可以确定计算的基准为kg/h，所以需要计算出每小时产量以及原料的投料量。B.乙苯脱氢反应：主反应：C6H5C2H5↔C6H5C2H3+H2（a）主要副反应：C6H5C2H5→C6H6+C2H4（b）C6H5C2H5+H2→C6H5CH3+CH4（c）水蒸气乙苯质量比为1.3:1；乙苯转化率为85%；反应选择性为（a）90%、（b）3%、（c）7%。C.每小时苯乙烯的流量：694.44kg/hD．原料规格：乙苯（99%）：含有甲苯0.7%、苯0.2%、焦油0.1%。水蒸气（95%）：含杂质气体5%。E.（2）物料衡算主反应：A．原料进入反应器的流量理论乙苯的流量=（694.44×106.16）/（104.15×85%×90%×98%）=971.98kg/h实际乙苯的流量=971.98/99%=981.82kg/h=9.27kmol/h甲苯的流量=981.82×0.7%=6.8867kg/h=0.0747kmol/h苯的流量=981.82×0.2%=1.97kg/h=0.0252kmol/h焦油的流量=981.2×0.1%=0.9832kg/h=0.0033kmol/hB.进反应器的蒸气量理论水蒸气的流量=1.3×971.98=1266.17kg/h实际水蒸气的流量=1266.17/95%=1332.81kg/h=74.05kmol/hC．脱氢过程计算主反应：C6H5C2H5↔C6H5C2H3+H2（a）转化率为：85%生成的苯乙烯=971.98×85%×104.15/106.16=812.21kg/h=7.80kmol/h生成的氢气=971.98×85%×2/106.16=15.60kg/h=7.80kmol/h剩余乙苯=971.98×（1-85%）=146.10kg/h=1.38kmol/hD．副反应：（1）C6H5C2H5→C6H6+C2H4（b）生成的苯=9.27×85%×3%=0.2364kmol/h生成的乙烯=0.2364kmol/h出料中的苯量=0.0252+0.2364=0.2616kmol/h（2）C6H5C2H5+H2→C6H5CH3+CH4（c）生成的甲苯=9.27×85%×7%=0.5516kmol/h生成的甲烷=0.5516kmol/h消耗的氢气=0.5516kmol/h出料的甲苯=0.0747+0.5516=0.6263kmol/h出料的氢气=7.8-0.5516=7.2484kmol/hE．氧化反应2H2+O2→2H2O输入的氧气=7.2484/2=1.6242kmol/h生成的水=7.2484/hF．总结上述计算，得到物料平衡表，如表1、表2所示：表SEQ表格\*ARABIC1脱氢反应器的物料平衡表-进料进料组分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）乙苯981.829.2798.9099.01苯1.970.02520.270.20甲苯6.88670.07470.800.69焦油0.98320.00330.040.10氧气115.97441.6242水蒸气1332.8174.05合计991.65999.3732100100表SEQ表格\*ARABIC2脱氢反应器的物料平衡表-出料出料组分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8041.0868.63乙苯146.101.387.6212.35甲苯57.70730.62631.464.88苯20.43360.26161.441.73乙烯6.63340.23641.310.56甲烷8.84770.55161.050.75焦油0.98320.00330.020.08水130.47127.248440.0311.03合计1181.38618.10761001001.4冷凝油水分离阶段的物料衡算A．进料：设反应器中的反应物质可以完全流入到冷凝油水分离器苯乙烯=812.21kg/h=7.7kmol/h乙苯=146.10kg/h=1.38kmol/h甲苯=57.7073kg/h=0.6263kmol/h苯=20.4336kg/h=0.2616kmol/h乙烯=6.6334kg/h=0.2364kmol/h甲烷=8.8477kg/h=0.5516kmol/h焦油=0.9832kg/h=0.0033kmol/h水=130.4712kg/h=7.2484kmol/hB．出料：设冷凝油水分离器可以进料物资可以完全流出苯乙烯=812.21kg/h=7.7kmol/h乙苯=146.10kg/h=1.38kmol/h甲苯=57.7073kg/h=0.6263kmol/h苯=20.4336kg/h=0.2616kmol/h乙烯=6.6334kg/h=0.2364kmol/h甲烷=8.8477kg/h=0.5516kmol/h焦油=0.9832kg/h=0.0033kmol/h水=130.4712kg/h=7.2484kmol/hC．总结上述计算，得到物料平衡表，如表3、表4所示：表SEQ表格\*ARABIC3冷凝油水分离器的物料衡算表-进料进料组分kg/hkmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8041.0868.63乙苯146.101.387.6212.35甲苯57.70730.62631.464.88苯20.43360.26161.441.73乙烯6.63340.23641.310.56甲烷8.84770.55161.050.75焦油0.98320.00330.020.08水130.47127.248440.0311.03合计1181.38618.1076100100表SEQ表格\*ARABIC4冷凝油水分离器的物料衡算表-出料出料组分kg/hkmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8041.0868.63有机相乙苯146.101.387.6212.35甲苯57.70730.62631.464.88苯20.43360.26161.441.73焦油0.98320.00330.020.08乙烯6.63340.23641.310.56甲烷8.84770.55161.050.75水130.47127.248440.0311.03无机相合计1181.38618.10761001001.5乙苯/苯乙烯精馏塔的物料衡算油水分离器出口所得的有机混合物质量组成，如表5所示：表SEQ表格\*ARABIC5反应出口的有机混合物质量组成组分Kg/hW%苯乙烯812.2178.29乙苯146.1014.08甲苯57.70735.56苯20.43361.97焦油0.98320.09合计1037.434100.00A．已知：mB．进料：苯乙烯=812.21kg/h=7.7kmol/h乙苯=146.10kg/h=1.38kmol/h甲苯=57.7073kg/h=0.6263kmol/h苯=20.4336kg/h=0.2616kmol/h焦油=0.9832kg/h=0.0033kmol/h阻聚剂=1037.4368×0.3%=1.11kg/h=0.0169kmol/hC．出料：设乙苯/苯乙烯精馏塔的分离率为98%苯乙烯=812.21×98%=795.9658kg/h=7.6425kmol/h乙苯=146.10×98%=141.178kg/h=1.3487kmol/h甲苯=57.7073×98%=56.5532kg/h=0.6138kmol/h苯=20.4336×98%=20.0249kg/h=0.2564kmol/h焦油=0.9832×98%=0.9635kg/h=0.0032kmol/h阻聚剂=1.11×98%=1.0478kg/h=0.0166kmol/hD．总结上述计算，得到物料平衡表，如表6、表7所示：表SEQ表格\*ARABIC6乙苯/苯乙烯精馏塔的物料衡算表-进料进料组分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8077.3278.06乙苯146.101.3811.6814.04甲苯57.70730.62636.215.55苯20.43360.26162.591.96焦油0.98320.00330.030.09阻聚剂1.110.01690.170.30合计1040.54410.0881100.00100.00表格SEQ表格\*ARABIC7乙苯/苯乙烯精馏塔的物料衡算表-出料出料组分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）乙苯141.1781.348711.6514.04塔顶甲苯56.55320.61386.215.55苯20.02490.25642.591.96苯乙烯795.96587.642577.3478.06塔底焦油0.96350.00320.030.09阻聚剂1.04780.01660.170.30合计1019.7339.8812100.00100.001.6乙苯塔的物料衡算A．进料：乙苯=141.178kg/h=1.3487kmol/h甲苯=56.5532kg/h=0.6138kmol/h苯=20.0249kg/h=0.2564kmol/hB．出料：设乙苯塔的分离率为98%乙苯=141.178×98%=140.3144kg/h=1.3217kmol/h甲苯=56.5532×98%=55.4221kg/h=0.6015kmol/h苯=20.0249×98%=19.6244kg/h=0.2512kmol/hC．总结上述计算，得到物料平衡表，如表8、表9所示：表SEQ表格\*ARABIC8乙苯塔的物料衡算表-进料进料组分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）乙苯141.1781.348760.7865.15甲苯56.55320.613827.6625.73苯20.02490.256411.569.11合计219.75612.2189100.00100.00表SEQ表格\*ARABIC9乙苯塔的物料衡算表-出料出料组分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）甲苯55.4220.601527.6625.73塔顶苯19.62440.251211.559.11乙苯140.31441.321760.7865.15塔底合计215.36082.1744100.00100.001.7苯/甲苯塔的物料衡算A．进料：甲苯=55.4221kg/h=0.6015kmol/h苯=19.6244kg/h=0.2512kmol/hB．出料：设苯/甲苯塔的分离率为98%甲苯=55.4221×98%=54.3137kg/h=0.5895kmol/h苯=19.6244×98%=19.2319kg/h=0.2462kmol/hC．总结上述计算，得到物料平衡表，如表10、表11所示：表SEQ表格\*ARABIC10