化工设计课-ChemCAD乙苯塔设计-绘制流程图2012.9.ppt

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1、2012.91231.1 苯乙烯简介苯乙烯简介苯乙烯又名乙烯苯，英文名称为styrene,phenylethylene是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂(PS)，占我国苯乙烯消费量的58%左右，还可生产丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)，苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂，离子交换树脂，不饱和聚指以及苯乙烯系列橡胶丁苯橡胶(SBR)，丁苯胶乳(SBS)等，此外，可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。41.2苯乙烯生产方法苯乙烯生产方法1.2.1 乙苯催化脱氢法乙苯催化脱氢法是生产苯乙烯的先进方法，世界上90%的苯乙烯是通过乙烯和苯烃化（采用三氯化铝或分子筛催化剂

2、）生产乙苯，乙苯再催化脱氢制得的。典型工艺有巴杰尔(Badger)法和鲁姆斯(Lummus)法。1.2.2环氧丙烷-苯乙烯(PO/SM)联产法此法生产的苯乙烯约占总产量的10%。莱昂得尔(Lynndell)化学公司和拜耳公司在荷兰鹿特丹建立世界级PO/SM装置于2003年投产，可以生产285kt/a环氧丙烷(PO)和640kt/a苯乙烯(SM)。其优点是联产环氧丙烷，但其产量受到环氧丙烷销售的影响，同时投资较大。51.2.3热裂解汽油抽提蒸馏回收法热裂解汽油抽提蒸馏回收法，典型的世界规模级装置可以从热裂解汽油回收约25kt/a苯乙烯和75kt/a混合二甲苯。以上三种方法是已经实现工业化的苯乙烯

3、生产方法。6乙苯脱氢制苯乙烯流程示意图乙苯脱氢制苯乙烯流程示意图7产品分离由两个减压塔完成。第一个塔第一个塔为脱苯，甲苯塔，在0.175kgf/2下操作，用于脱除少量副产物苯和甲苯。该塔实质上是一个汽提塔，物料从塔顶进入，汽提蒸汽为反应部分废热锅炉产生的饱和蒸汽。塔顶气相经冷凝冷却器冷却至53 后进入产品罐，然后经泵出装置，塔底组分利用压差直接进入第二个塔。第二个塔第二个塔为循环乙苯与苯乙烯的分馏塔，操作压力为0.05 kgf/2，该塔塔顶气相经冷凝冷却器冷却至50，然后进入塔顶回流罐，一部分经泵作为循环乙苯返回反应部分，另一部分打回流。塔底组分经再沸器，泵和冷却器冷却至40，作为成品苯乙烯从

4、装置出去，为防止苯乙烯在精馏过程中聚合还采用了加阻聚剂（对叔丁基邻苯二酚）的方法。81.2.4乙苯精馏塔流程示意图 910乙苯塔简捷计算要点如下：乙苯塔简捷计算要点如下：建立模块，选择column 中的DSTWU 视为理想体系，物性方法选择IDEAL 设定回流比，轻关键组分为乙苯，重关键组分为苯乙烯确定轻重关键组分在塔顶的收率确定进料条件等计算数据 11计算结果计算结果最小回流比，实际回流比；最小理论板数，实际理论板数；进料板位置；再沸器热负荷；冷凝器热负荷；进料温度，塔顶温度，塔底温度。12乙苯塔热量衡算简捷计算要点：乙苯塔热量衡算简捷计算要点：建立模块，选择column 中的RADFRAC

5、 视为理想体系，物性方法选择IDEAL 确定进料条件根据简捷计算的结果，输入塔板数，塔顶为全凝器 根据简捷计算的结果，输入进料塔板数输入全塔压降为 13计算结果计算结果塔顶冷凝器的热负荷；塔底再沸器的热负荷；进料温度、塔顶温度、塔底温度；4号物流带入热量为 1.26426105 cal/sec；5号物流和8号物料带出热量进入乙苯塔的总热量出乙苯塔的总热量 全塔热损失141.3 乙苯塔计算及数据乙苯塔计算及数据采用Chem CAD软件简捷法或严格法计算。（SHORTCUT Column、Design;FUG with Fenske feed tray location）计算理论板数、回流比（进料

6、为饱和蒸汽）操作温度（）进料板位置冷凝器和再沸器热负荷（kcal/h）讨论有关参数变化对计算结果的影响讨论有关参数变化对计算结果的影响设计计算结果整理成文档(含计算结果、进料流股数据表、塔釜物流数据表、塔顶物流数据表)，文件名“Chem CAD+班级+学号+姓名”，发至邮箱“”。15表表1-1 其他各物流的各组分的摩尔分率及摩尔流量其他各物流的各组分的摩尔分率及摩尔流量1617计算结果计算结果1819温度分布温度分布20压力分布压力分布21组分分布组分分布22轻重关键组分分布轻重关键组分分布 23气液摩尔流率分布气液摩尔流率分布 24二二.化工过程工艺流程图绘制化工过程工艺流程图绘制25苄基甲

7、苯油的制备工艺流程苄基甲苯油的制备工艺流程 苄基甲苯油即单苄基甲苯(MBT)和双苄基甲苯(DBT)，目前主要应用于新型电力电容器和高温导热油。导热油作为热载体应用于工业生产已有50多年的历史。近年来对耐高温(350)导热油的需求与日俱增，而一般矿物油不能在如此高温下使用，这就要求合成导热油以满足要求。苄基甲苯是一种性能优良的高温导热油，它具有沸点高、粘度低、物化性能稳定等特点，可在350下使用。26目前国内苄基甲苯油在工业上主要由L酸(AlCl3，BF3，TiCl4，FeCl3等)或质子酸(HF，H2SO4，H3PO4等)液相催化生产。普遍使用AlCl3等传统均相催化剂。这种均相反应过程中消耗

8、大量的AlCl3，并且对设备腐蚀严重，副产物多，在分馏洗涤过程中消耗大量的碱，对环境造成了巨大的污染。新近开发了固体酸催化（HZSM-5 等）合成技术。不但能通过调节投料比来调节单苄基甲苯和双苄基甲苯产物的比例，而且洗涤过程中消耗碱量极少，对环境几乎无污染，转化率达90%。27此反应属于典型的烷基化反应，各种烷基化催化剂等都可以应用。28合成合成:称取一定量催化剂HZSM-5加入反应器中，再加入甲苯（toluene），混合加热到100，开始缓慢滴加氯化苄（Benzyl chloride），滴加完毕后持续加热4 h，反应过程中检测HCl的生成，并用氢氧化钠溶液吸收HCl(刚开始反应时，HCl生成

9、量较少，30 min后开始增多)。洗涤洗涤:将底物冷却，过滤，加入10%NaOH溶液洗涤，以消除反应后液体的酸性，使产物便于分离；然后，用去离子水洗涤2次即可进行分馏。精馏精馏:精馏馏时先在115左右分馏出过量甲苯；然后在170220范围内分馏出MBT（monobenzyltoluene），最后在220 300范围减压分馏出DBT（dibenzyltoluene）。在反应物未沸腾的情况下，转化率不能达到最大，原因可能是温度较低时，反应物较难越过反应能垒。只有在回流温度下，氯化苄的转化率最高，在HZSM-5催化下，转化率达到90%。29301.参照教材第25页图2-2，在A3图框下绘制“M/DBT工艺流程图”，但物料（流）表不但物料（流）表不绘制绘制。2.该流程图上添加添加：设备名称（见下页）。反应器、塔器、泵等设备的控制点（参照教材有关内容设计、选择）。3.将设计绘制的流程图整理，文件名“Auto CAD+班级+学号+姓名”，发至邮箱“”。3132