苯乙烯装置精馏工段的工艺设计.doc

苯乙烯装置精馏工段的工艺设计

63
2020年5月29日
文档仅供参考
设 计 任 务 书

一 设计题目:年产3万吨苯乙烯装置精馏工段的工艺设计
二 设计的原始数据:
1.生产能力:年产3万吨
2.生产时间:330天/年
3.单程转化率:55%
4.原料及产品规格:
原料规格(乙苯)
组成
苯
甲苯
乙苯
苯乙烯
二乙苯
Wt%
0.15
0.42
98.11
1.31
0.01
产品规格(苯乙烯)
组成
乙苯
苯乙烯
二乙苯
Wt%
0.25
99.6
0.15
5.反应方程式:
主反应: 乙苯→苯乙烯＋氢气

副反应: 乙苯→苯＋乙烯

乙苯→甲苯＋甲烷
_
C
H
3
+
H
2
C
2
H
5
-
-
5
4
.
5

K
J
/
m
o
l
+

CHHH
4
+

C
2
H
4
1
0
5

K
J
/
m
o
l
-
C
2
H
5

6.原料配比:
水蒸气:乙苯 2.6:1
一次配气 1:0.38
二次配气 1:1.48
三次配气 1:0.74
7.说明:
为了简化计算,假设混合原料中二乙苯不参加化学反应,而且无结焦,过程的物系按理想气体或理想溶液处理,冷凝回收系统3%损失,精苯乙烯塔的收率是97.4%.粗苯乙烯塔的收率是95.39%.
三 设计要求:
1. 编制设计说明书
(1).流程的确定及说明
(2).设备的物料衡算
(3).设备的热量衡算
(4).塔的工艺计算及主体设备计算
(5).绘制塔板负荷性能图
(6).设计参考文献
2. 绘制系统工艺流程图

四 指导教师:

五 设计时间: 4月

目 录

前言--------------------------------------------------------------5

一. 物料衡算-------------------------------------------------------11
1.1乙苯蒸发器物料衡算------------------------------------------------11
1.2乙苯过热器物料衡算------------------------------------------------11
1.3反应器物料衡算-----------------------------------------------------11
1.4循环水冷却器物料衡算----------------------------------------------12
1.5油水分离器物料衡算------------------------------------------------13
1.6粗苯乙烯塔物料衡算------------------------------------------------14
1.7精苯乙烯塔物料衡算------------------------------------------------15
1.8循环乙苯塔物料衡算----------------------------------------------- 15
1.9苯,甲苯塔分离塔物料衡算------------------------------------------16

二. 热量衡算-------------------------------------------------------17
2.1脱氢反应器的热量衡算----------------------------------------------17
2.2乙苯过热器的热量衡算及选型---------------------------------------19
2.3废热锅炉的热量衡算及选型-----------------------------------------21
2.4乙苯蒸发器的热量衡算及选型---------------------------------------22
2.5水冷却器的热量衡算及选型-----------------------------------------25
2.6冷凝器的热量衡算及选型-------------------------------------------26
2.7粗笨乙烯塔热量衡算及选型-----------------------------------------28
2.8循环乙苯塔热量衡算及选型-----------------------------------------30
2.9精苯乙烯塔热量衡算及选型-----------------------------------------32

三. 粗苯乙烯塔的设计计算-------------------------------------------33
3.1塔的工艺计算部分--------------------------------------------------34
3.2塔的设备计算部分--------------------------------------------------37

四. 参考文献-------------------------------------------------------51

前 言

苯乙烯英文名称:Styrene Monomer,分子式,是苯环侧链上带有双键的一种芳烃,它是不饱和芳烃中十分普通但有十分重要的一员。被广泛地用作生产塑料和合成橡胶的原料,在国民经济中占有举足轻重的地位。
苯乙烯的化学结构式如下:
—CH=CH2
—CH=CH2
或者

苯乙烯又名乙烯基苯,系无色至黄色的油状液体。具有高折射性和特殊芳香气味。沸点为145 ℃,凝固点 －30.4℃,难溶于水,能溶于甲醇、乙酸及乙醚等溶剂。在高温下容易裂解和燃烧,生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。苯乙烯蒸气与空气能形成爆炸混合物,其爆炸范围为1．1％～6．01％。它具有乙烯基烯烃的性质,反应性能极强,如氧化、还原、氯化等反应均可进行,并能与卤化氢发生加成反应。苯乙烯暴露于空气中,易被氧化成醛、酮类。苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯(PS)树脂。也易与其它含双键的不饱和化合物共聚。
苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯,另外苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚,其共聚物可用以生产 ABS工程塑料;与丙烯腈共聚可得ABS树脂;与丁二烯共聚可生成丁苯乳胶或合成丁苯橡胶。同时,苯乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织等工业。例如:苯乙烯能自聚成苯乙烯树脂,它是一种很好的塑料,具有绝缘性,耐水性,又具有良好的透光性和成型性能。可用于制造高频绝缘材料,光学器材,日用品等,二战期间对合成橡胶的迫切需要促进了苯乙烯生产工艺和方法的不断改进及飞速发展,战后塑料工业和汽车工业的兴起又加速了苯乙烯的生产技术革新步伐。
如今苯乙烯已经发展成石油化工领域的大吨位基本有机原料,它被用来合成各种合成树脂,不饱和聚脂树脂等,广泛应用于汽车制造,家用电器和玩具制造等工业部门。苯乙烯和丁二烯制成的橡胶大量用于轮胎制造和纺织造纸等,丁苯嵌段其聚物SBS热塑性弹性体,用于制造鞋等轻工,手工部门。
上述这些产品都是与人类日常生活息息相关的,市场需要量也是十分巨大的。这是发展苯乙烯生产的根本原因,当前,世界上苯乙烯的生产能力已达到1177万吨/年,而中国的生产能力却只有40万吨/年。因此,中国很有必要发展苯乙烯生产工艺及技术。
㈠生产方法的选择
工业生产苯乙烯的方法除传统乙苯脱氢的方法外,出现了乙苯和丙烯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺、乙苯气相脱氢工艺等新的工业生产路线,同时积极探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路线。迄今工业上乙苯直接脱氢法生产的苯乙烯占世界总生产能力的 90％,依然是当前生产苯乙烯的主要方法,其次为乙苯和丙烯的共氧化法和催化脱氢法
由于乙苯脱氢受平衡的限制需高温,并大量采用水蒸气,使生产成本增高,采用此方法为放热反应,可不受平衡限制,同时也降低了能耗。鉴于此方法技术上成熟权衡各种方法的利弊。本次设计采用了在负压操作条件下的乙苯脱氢制苯乙烯法。
㈡工艺流程的确定
1. 乙苯脱氢工段流程简述
L-301使用液体和气体燃料,烃化焦油作为液体燃料,由于精馏B-207送来进入R-301燃料油罐,在此经过蛇管内的蒸汽加热后由B-301燃料油泵送至L-301火嘴处燃烧加热炉管,经过调节其流量来控制一段过热蒸汽出口温度,气体燃料是来自中冷的C2燃料经调节减压后,进入燃料气缸,燃料气靠自身压力去L-301火嘴燃烧。
2. 精馏苯乙烯工段简述
炉油自中仓油泵或脱氢工序B-301ab来,经H-402炉油预热分别与水蒸气换热至835℃,FRC-404控制流量进入H-403粗笨乙烯塔顶冷凝器与循环水换热,冷凝液流入R-401回流罐,未凝部分经H-404粗笨乙烯塔盐冷器进一步冷凝至R-401,不凝气至粗笨乙烯塔尾气真空系统,冷凝液由R-401流出至B-401粗笨乙烯塔回流泵,一部分打入F401塔顶采出成为T-403循环乙苯进料。
3. 三废处理
(1)化学污水的处理
化学污水是粗,精苯乙烯塔的真空系统和冷凝后的脱氢系统利用闪蒸的方式回收芳烃后,芳烃的含量在2100PPM一下,处理后的化学污水排放掉。
(2)尾气的处理
脱氢尾气主要含氮气,水环压缩机后,直接并入燃料管网作燃料使用。
4. 水电应用
(1)水的应用
工业水(一次性使用)用于接触反应,水洗,水解,机泵等工序,用后经处理排放。
循环水(循环使用):主要用于冷凝冷却设备。
软化水:用于流段内和废热锅炉。
(2)电的应用
主要用于机泵照明。
5. 安全措施
(1)L-301没有专用消防设备,由各火嘴入燃烧室,另外在炉底部访友蒸气防火圈。
(2)设置专用消防器材,分布在脱氢装置危险点。
(3)各放空线设有防火装置。
(4)泵房内设有消防系统。
(5)电气设备均采用防暴型。
(6)压力系统没有安全阀。
(7)设备管道建筑物根据不同情况,分别采用静电接地,工作接地和避雷接地。
(8)泵房设有机械通风。
㈢主要操作条件确定及产品的技术规格
乙苯脱氢反应需控制的主要操作参数及反应温度,压力,水蒸气用量和原料的烃空速。
1. 反应温度
反应温度高虽有利于脱氢反应和加快反应速度,提高烃转化率,但温度过高活化能比脱氢反应高的裂解等副反应速度加快更多,使选择性下降,同时由于温度过高产物聚合生焦的副反应也加快使催化剂失活速度加快,再生周期短。因此反应温度一般控制在600—630℃。
2. 操作压力
由于受到热力学因素的影响降低操作压力和减少系统压力降对脱氢反应有利最好在减压下操作,但减压操作对设备要求高,使设备费增加,故工业均在略高于常压下操作,为了尽可能采用低压操作系统压力降应尽可能小。
3. 水蒸气和烃的用量比
为了提高平衡转化率,用水蒸气作稀释剂,其作用⑴降低了烃分压改进平衡达到较高转⑵经过与催化剂表面的积炭发生水煤气反应达到清焦目的。维持了CAT活性,⑶提供了反应所需热量,但用量大,虽对上述三方面都有利,但能耗大,适宜配气比为(g)/烃=2.6
4. 空速的影响
空速小,转化率高,但副反应的进行使选择性下降,催化剂表面的结焦量大,同时由于空速小,生产能力受到限制,但空速过大转化率小,未转化的原料回收,循环量大,能耗增大,故综合考虑。

(四)工艺流程图
(1)乙苯脱氢部分的工艺流程如下图所示

(2)苯乙烯的分离与精制部分的工艺流程如下图所示

一.物料衡算
1.1乙苯蒸发器物料衡算
F=(3×107／330×24)×(106／104)／0.92／0.9／0.55
=8477.652kg/h=79.978kmol/h
鉴于原料中含二乙苯很少,因此能够忽略
水蒸气S1=F×0.38=3221.5078kg/h=178.973kmol/h
乙苯蒸发器的物料平衡表
组成
原料
一次配气
出料
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
0163
0.0021
0
0
0.163
0.006
甲苯
0.387
0.0048
0
0
0.387
0.0015
乙苯
78.466
0.9797
0
0
78.466
0.3029
苯乙烯
1.068
0.0133
0
0
1.068
0.0041
二乙苯
0.006
微量
0
0
0.006
微量
水蒸汽
0
0
178.973
1
178.973
0.6908
合计
80.09
1.0000
178.973
1
259.063
1.0000
1.2乙苯过热器物料衡算
因为物料进入过热器没有变化,因此表同上
1.3反应器物料衡算
主反应:乙苯→苯乙烯＋氢气
生成苯乙烯量:78.466×55%×92%=39.704kmol/h
副反应:乙苯→苯＋乙烯
生成苯和乙烯的量均为:78.466×55%×4.5%=1.942kmol/h
乙苯→甲苯＋甲烷
生成甲烷,甲苯及消耗氢气量:78.466×55%×3.5%=1.511kmol/h
水蒸气配入量:
二次配入水蒸气量:S2=8477.652×1.48/18=697.051kmol/h
三次配入水蒸气量:S3=8477.652×0.74/18=348.526kmol/h

反应器物料衡算表
组成
二次配气
进料
三次配气
出料
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
0
0
0.163
0.0002
0
0
2.105
0.0016
甲苯
0
0
0.387
0.0004
0
0
1.898
0.0014
乙苯
0
0
78.466
0.0821
0
0
35.31
0.0262
苯乙烯
0
0
1.068
0.0011
0
0
40.772
0.0303
二乙苯
0
0
0.006
微量
0
0
0.006
微量
水
697.051
1
876.024
0.9162
348.526
1
1224.55
0.9085
氢气
0
0
0
0
0
0
39.704
0.0294
甲烷
0
0
0
0
0
0
1.511
0.0011
乙烯
0
0
0
0
0
0
1.942
0.0014
合计
697.051
1
956.114
1.0000
348.526
1
1347.798
1.0000

1.4循环水冷却器物料衡算

循环水冷却器物料衡算表
组成
进料
不凝气
凝气
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
2.105
0.0016
0
0
2.105
0.0016
甲苯
1.898
0.0014
0
0
1.898
0.0015
乙苯
35.31
0.0262
0
0
35.31
0.0271
苯乙烯
40.722
0.0303
0
0
40.722
0.0312
二乙苯
0.006
微量
0
0
0.006
微量
水
1224.55
0.9085
0
0
1224.55
0.9386
氢气
39.704
0.0294
39.704
0.9200
0
0
甲烷
1.511
0.0011
1.511
0.0350
0
0
乙烯
1.942
0.0014
1.942
0.0450
0
0
合计
13747.798
1.0000
43.157
1.0000
1304.591
1.0000
1.5油水分离器物料衡算
乙苯损失 3% 苯乙烯损失 3% (假设炉油中不再含水)
油水分离器物料衡算表
组成
进料
污水
炉油
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
2.105
0.0016
0
0
2.105
0.0271
甲苯
1.898
0.0015
0
0
1.898
0.0244
乙苯
35.31
0.0271
1.0593
0.0009
34.2507
0.4405
苯乙烯
40.722
0.0312
1.2217
0.0010
39.5003
0.5080
二乙苯
0.006
微量
0
0
0.006
微量
水
1224.55
0.9386
1224.55
0.9981
0
0
合计
1304.591
1.0000
1226.831
1.0000
77.76
1.0000
1.6粗苯乙烯塔物料衡算
由于各组分结构相似,因此有相似相溶原理,因此采用沸点差法将它们分离.由于苯乙烯易聚合,因此优先分出,进料中加TBC
采用清晰分割法
（1） 选轻关键组分为乙苯,此时乙苯收率为 99.9%,则
塔顶乙苯含量:34.2507×99.9%=34.2164kmol/h
塔底乙苯含量:34.2507×0.1%=0.0343kmol/h
（2） 选重关键组分为苯乙烯,此时苯乙烯收率为 95.39%,则
塔底苯乙烯含量:39.5003×95.39%=37.6793kmol/h
塔顶苯乙烯含量:39.5003×4.61%=1.821kmol/h
粗苯乙烯塔物料衡算表
组成
进料
塔顶
塔釜
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
2.105
0.0271
2.105
0.0526
0
0
甲苯
1.898
0.0244
1.898
0.0474
0
0
乙苯
34.2507
0.4405
34.2164
0.8545
0.0343
0.0009
苯乙烯
39.5003
0.5080
1.821
0.0455
37.6793
0.9989
二乙苯
0.006
微量
0
0
0.006
0.0002
合计
77.76
1.0000
40.0404
1.0000
37.7196
1.0000

1.7精苯乙烯塔物料衡算
（1） 选轻关键组分为苯乙烯,此时苯乙烯收率为 97.4%,则

塔顶苯乙烯含量:37.6793×97.4%=36.6996kmol/h
塔底苯乙烯含量:37.6793×2.6%=0.9797kmol/h
（2） 选重关键组分为二乙苯,此时二乙苯收率为 100%
也即:二乙苯全在塔底,塔顶没有二乙苯
精苯乙烯塔物料衡算表
组成
进料
塔顶
塔釜
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

乙苯
0.0343
0.0009
0.0343
0.0009
0
0
苯乙烯
37.6793
0.9989
36.6996
0.9991
0.9797
0.9939
二乙苯
0.006
0.0002
0
0
0.006
0.0061
合计
37.7196
1.0000
36.7339
1.0000
0.9857
1.0000

1.8循环乙苯塔物料衡算
(1) 选轻关键组分为甲苯,此时甲苯收率为 91.01%,则
塔顶甲苯含量:1.898×91.01%=1.7274kmol/h
塔底甲苯含量:1.898×8.99%=0.1706kmol/h
(2) 选重关键组分为乙苯,此时乙苯收率 99.82%
塔顶乙苯含量:34.2164×99.82%=34.1548kmol/h
塔底乙苯含量:34.2164×0.18%=0.0616kmol/h

循环乙苯塔物料衡算表
组成
进料
塔顶
塔釜
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
2.105
0.0526
2.105
0.5406
0
0
甲苯
1.898
0.0474
1.7274
0.4436
0.1706
0.0047
乙苯
34.2164
0.8545
0.0616
0.0158
34.1548
0.9449
苯乙烯
1.821
0.0455
0
0
1.821
0.0504
合计
40.0404
1.0000
3.894
1.0000
36.1464
1.0000
1.9苯,甲苯塔分离塔物料衡算
（1） 选轻关键组分为苯,此时苯的收率 95.43%
塔顶苯含量:2.105×95.43%=2.0088kmol/h
塔底苯含量:2.105×4.57%=0.0962kmol/h
（2） 选重关键组分为甲苯,此时甲苯收率 95.21%
塔顶甲苯含量:1.7274×95.21%=1.6447kmol/h
塔底甲苯含量:1.7274×4.79%=0.0827kmol/h
苯,甲苯塔物料衡算表
组成
进料
塔顶
塔釜
Kmol/h

Kmol/h

Kmol/h

苯
2.105
0.5406
2.0088
0.9605
0.0962
0.0534
甲苯
1.7274
0.4436
0.0827
0.0395
1.6447
0.9125
乙苯
0.0616
0.0158
0
0
0.0616
0.0341
合计
3.894
1.0000
2.0915
1.0000
1.8025
1.0000

二.热量衡算
衡算基准:
（1） 基准温度:０℃
（2） 基准状态:气态
（3） 各组分热量计算公式:Cp=a+bT+cT2+dT3 cal／mol℃

2.1脱氢反应器的热量衡算
配料气为H1,温度为500℃,二次配气为H2,温度为770℃,
进入脱反映器的温度为630℃,三次配气为H3温度为770℃,
接触气为H4,设H4的温度为580℃。
++ =+
定性温度=(630+580)/2=605℃

查化工工艺手册,三个反应在25℃时的反应热
△Hθ298A=117.8KJ/mol 收率 92%
△Hθ298B=105 KJ/mol 收率 4.5%
△Hθ298C=－54.5KJ/mol 收率 4.5%
组分
a
b
c
d
氢气
6.483
2.215E-3
-3.298E-6
1.826E-9
甲烷
4.598
1.245E-2
-2.860E-6
-2.703E-9
乙烯
0.909
3.740E-2
-1.994E-5
4.192E-9
苯
-8.101
1.133E-1
-7.206E-5
1.703E-8
甲苯
-5.817
1.224E-1
-6.605E-5
1.173E-8
乙苯
-10.294
1.689E-1
-1.149E-4
3.107E-8
苯乙烯
-6.747
1.471E-1
-9.609E-5
2.373E-8
水
7.701
4.595E-4
2.521E-6
-0.859E-9
二乙苯
-8.937
2.071E-1
-1.328E-4
3.370E-8

组分
氢气
甲烷
乙烯
苯
甲苯
乙苯
苯乙烯
Cp878
7.122
15.885
21.212
47.353
58.672
70.454
64.394
△Hθ898A=[△Hθ298A+(Cp生成-Cp反应)×580×4.2×10-3]×92%×n
=4.78× KJ/h
△Hθ898A=[△Hθ298B+(Cp生成-Cp反应)×580×4.2×10 -3]×4.5% ×n
=0.195× KJ/h
△Hθ898A=[△Hθ298C+(Cp生成-Cp反应)×580×4.2×10-3]×3.5%×n
=-0.0935× KJ/h
= + + =(4.78+0.195-0.0935)×/4.2×=1.16×Kcal/h
H=∑FiCpi△t
(说明:以下各表计算中H的单位均为Kcal/h)
脱氢反应器的热量衡算表
组成
配料气
二次配气
三次配气
接触气
Cp0-500
CpiFi
Cp0-770
CpiFi
Cp0-770
CpiFi
Cp0-580
CpiFi
氢气
7.0675
0
7.2771
0
7.2771
0
7.1058
282.1366
甲烷
14.6832
0
17.6272
0
17.6272
0
15.6212
23.6063
乙烯
19.8401
0
22.9814
0
22.9814
0
20.9045
40.5965
苯
44.2880
7.2189
51.0045
0
51.0045
0
46.6821
98.2658
甲苯
54.7490
21.1879
69.3037
0
69.3037
0
57.8112
22.3729
乙苯
65.9665
5176.1274
76.1282
0
76.1282
0
69.4598
5450.1699
苯乙烯
60.5053
64.6197
69.0725
0
69.0725
0
63.5414
2590.7112
水
9.1658
1640.4307
9.9482
6934.4028
9.9482
3467.2064
9.3941
11503.545
二乙苯
87.3651
0.5242
100.839
0
100.839
0
92.0087
0.5221
H
3.97×106
5.34×106
2.67×106
2.01×104t
根据脱氢反映器的热量平衡关系式
++ =+ 求得:t=596℃
校核: (t计-t设)/t设×100%=(596—580)/580×100%=2.76%
因为2.76%＜10%,假设与实际误差在允许范围内,因此假设正确。
2.2乙苯过热器的热量衡算及选型
(1).热量衡算
进口原料气为, =150℃ 出口配料气为, =500℃
进口接触气为, =596℃ 出口接触气为, 设=450℃

乙苯过热器的热量衡算表
组成
进口配料气
出口配料气
进口接触气
出口接触气
Cp0-150
CpiFi
Cp0-500
CpiFi
Cp0-596
CpiFi
Cp0-450
CpiFi
氢气
6.9682
0
7.0672
0
7.0129
278.4402
6.9841
272.2967
甲烷
10.1713
0
14.6832
0
12.1380
18.3375
11.1537
16.8532
乙烯
13.4785
0
19.8404
0
16.5431
32.1276
14.8759
28.8889
苯
23.3183
3.8009
33.8806
65.5225
36.2688
73.0816
31.7678
66.8712
甲苯
29.2737
11.3289
41.8096
16.1803
44.7222
84.8827
39.3874
74.7573
乙苯
35.8777
2815.1796
51.0569
4006.2307
54.4698
1923.3286
48.0042
1695.0283
苯乙烯
33.8074
36.1059
47.2975
50.5137
50.3356
2052.283
44.5856
1817.8441
二乙苯
48.4715
0.2908
67.8726
0.4072
92.2928
0.5538
64.0305
0.3842
水
8.1315
1455.2295
8.5102
1523.096
8.6254
10562.233
8.4698
10371.693
H
648290.475
2800975.25
8955059.549
14349.6175t
+ =+
→t=474℃
校核: (-)/×100%=(474—450)/450×100%=5.33%
因为5.33%＜10%,假设与实际误差在允许范围内,因此假设正确。
(2).换热器的选型
Q=KA△tm
Q= - =2800975.25-648290.475=2152684.775kcal/h
K=21.24Kcal/m2h℃
△tm=(△t1-△t2)/ln△t1/△t2=187.44℃
→A=Q/K△tm=540.71m2
查化工工艺手册选型:应采用三个 G800IV—6—200 型换热器串联
2.3废热锅炉的热量衡算及选型
(1).热量衡算
进口接触气 =474℃, 出口接触气 =210℃
水164℃(l)→164℃(g)

废热锅炉的热量衡算表
组成
进口接触气
出口接触气
Cp0-474
CpiFi
Cp0-210
CpiFi
氢气
6.9971
277.8129
6.9472
275.8316
甲烷
9.8450
14.8758
9.5661
14.4544
乙烯
15.3527
29.8149
12.3671
24.0169
苯
33.1982
69.8822
25.1561
52.9536
甲苯
40.9834
77.7865
31.4524
59.6967
乙苯
50.0610
1767.6539
38.5182
1360.0776
苯乙烯
46.4288
1892.9957
36.1545
1474.0913
二乙苯
66.6127
0.3997
51.8444
0.3111
水
8.4771
10380.63286
8.1942
10034.2076
H
6878618.654
2792084.568
(2).换热器的选型
Q=KA△tm Q=- =6878618..568=4086534.086kcal/h
K=38.66Kcal/m2h℃
△tm=(△t1-△t2)/ln△t1/△t2=138.37℃
→A=Q/K△tm=763.93m2
查化工工艺手册选型:应采用四个G800IV—6—200 型换热器串联
2.4乙苯蒸发器的热量衡算及选型
(1).热量衡算

查<石油化工基础数据设计手册>得
乙苯Tb=136.86℃ Hr汽化热=8518Kcal/mol
Cp(l)=54.22cal/mol℃
在60℃下,Cp(l)=47.13cal/mol℃
在60℃～136.186℃下,Cp=(47.13+54.22)/2=50.675cal/mol℃
乙苯60℃(l) → 136.186℃(l) → 136.186℃(g) → 150℃(g)

=FiCpi△t =FiHr =FiCpi△t
水蒸气由164℃降至150℃放热H4 =FiCpi△t
=50.675×78.466×(136.186-60)=302935.691kcal/h
=78.466×8518=668373.388kcal/h
=43.075×78.466×(150-136.186)=46690.2556kcal/h
=8.2128×178.973×(164-150)=20578.1724kcal/h
原料气吸热量 = ++ - =997421.1622kcal/h
设接触气出口温度为137℃
乙苯蒸发器的热量衡算表
组成
进口接触气△
出口接触气△
Cp0-210
CpiFi
Cp0-137
CpiFi
氢气
6.9477
275.8515
6.9253
274.9621
甲烷
9.5668
14.4554
9.0757
13.7134
乙烯
12.3674
24.0175
11.4981
22.3293
苯
25.3501
53.3620
22.7798
47.9515
甲苯
31.4504
59.6929
28.6624
54.4012
乙苯
38.5182
1360.0776
35.0929
1239.1303
苯乙烯
36.1543
1474.0831
33.1142
1350.1332
二乙苯
51.8444
0.3111
47.4887
0.2849
水
8.1885
10027.2277
8.1203
9943.7134
H
2790706.548
12946.6183t
由 △=△-△ △=
得 t=139℃ 校核:(139－137)/137×100%=1.46%
因为1.46%＜10%,假设与实际误差在允许范围内,因此假设正确。
(2).换热器的选型
Q=KA△tm Q=△-△=2790706..1622=1793285.386kcal/h
K=160Kcal/m2h℃ △=(△-△)/ln△/△=69.57℃
→A=Q/K△=182.63m2
查化工工艺手册选型:应采用G800IV—6—200 型换热器
2.5 水冷却器的热量衡算及选型
(1).热量衡算

水冷却器的热量衡算表
组成
Cp139-108
CpiFi
氢气
6.9566
276.2049
甲烷
9.8155
14.8312
乙烯
12.8646
24.9831
苯
26.5554
55.8991
甲苯
33.0619
62.7515
乙苯
40.5479
1431.7464
苯乙烯
37.9509
1547.3341
二乙苯
54.4011
0.3264
水
8.2261
10073.1483
H
418103.975
(2).换热器的选型
Q=KA△tm Q=418103.975kcal/h K=