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.docxVIP

PAGE PAGE # 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： 常压反应，水蒸气稀释，副反应忽略。 粗产品组成（脱水后的油相）摩尔分率：乙苯 ：苯乙 烯=0.54:0.46 。 塔压力6kpa,相对挥发度按1.54计。 塔顶乙苯含量0.97，塔釜乙苯含量0.01。 设计要求： 1 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。 .列出物料进出反应器的平衡表。 .根据进料组成，黏度估算全塔效率。 4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。 5.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。 做负荷性能图。 塔高的确定及接管尺寸。 塔设计列表。 画出塔的结构图。  ㈠相关物性参数收集 分子量[1] (g/mol) 密度[1] (kg/m3) 黏度⑴ (20 C ) mpa ? s 表面张 力 [1] (mN/ m ) 汽化热[3] (kJ/mol) (kJ/mol) 讣3] %l) 乙 苯 106 867 0.64 29.2 42.26 -12.34 119.83 苯 乙 烯 104 911 (156C) 0.72 43.93 103.76 202.25 氢 气 2 0 0 ㈡反应计算机物料进出反应器的平衡表 设计条件，粗产物中乙苯：苯乙烯二 0.58 : 0.42 ，以苯乙烯计算转化率为 x=0.42 平衡转化率xe = 042 =0.4667 0.90 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 C6H5C2H5 = C6H5CHCH2 + H2 平衡时：1 — 0.4667 0.511 0.511 25 C 下，反应的.-：rGm = rGm(H2,g) + ：fGm(C6H5CHCH2,g)— :fGm(C6H5C2H5,g) =246.18+0— 162.09=84.09kJ/mo； rHm = fHm(H2,g) + . fHm(C6H5C2H3,g) — .■： f H m(C6H5C2H3, g) =103.76+12.34=116.1kJ/mol; .■■：rGm = - RT In K 「=298K,解得 K (1) =1.41 n山=玉(丄—丄) K 二(1) R T1 T2 2 2 假设系统中的水蒸气的物质的量为 1mol,K (2)=必(1 )=卫空 X 1 -x 1+x+8 1-0.511 1 ( )=0.21; 1 0.511 1 解得 T2=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 3?物料平衡表 以1h为基准 组成 输入 输出 物质的量 /mol 原料组成 /摩尔分 数 质量/kg 物质的量 /mol 原料组成 /摩尔分 数 质量/kg 乙苯 28.741 0.00909 [3046.26「 15.25 0.00465 1616.8 苯乙烯 0 0 0 13.35 0.00407 1387  水蒸气 287.4 0.9091 5173.2 287.4 0.8721 5173.2 氢气 0 0 13.35 0.00407 26.7 总计 316.14 1 8219.46 329.35 1 8203.9 ㈢塔板数的计算及加料板位置 1.理论塔板计算 W=—=13.35 kmol/h; 易挥发组分为苯乙烯x 易挥发组分为苯乙烯xf=0.58 x D =0.97, xw=0.01， a =1.54; 平衡线方程:1.54xy 平衡线方程: 1.54x y=1 0.54x 当 x f =0.58 时 解得 Rmin =2.89取 R=5.25 精馏段操作线方程：yn 1 = —^ X n + -^ xd=0.84 Xn+0.1552； 1 +R R +1 F=D+W; F Xf=d x D +W Xw； 解得 F=32.86kmol/h,D=19.51 kmol/h; L=RD=102.43kmol/h , 提留段操作线方程：ymJ ： x m xw=1.109 xm 0.00109; L -W L -W 利用逐板计算法计算理论板数 Nt： y i =x d =0.97, 由平衡关系解得x i =0.9545;由精馏段操作线方程解得 y2 =0.9545; 同理得：x2 =0.9353; y 3=0.9408; x3=0.9117; y4=0.9210; x4 =0.8833; y 5 =0.8972; X5=0.8500; y 6 =0.8692; x6=0.8119