化工设计课-ChemCAD乙苯塔设计-绘制流程图2012.9.ppt

1 ,化工设计课计算机软件运用,2012.9, 2 , 3 ,一.乙苯-苯乙烯精馏塔设计及数据, 4 ,1.1 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。, 5 ,1.2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）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。, 6 ,1.2.3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生产方法。, 7 ,乙苯脱氢制苯乙烯流程示意图, 8 ,产品分离由两个减压塔完成。 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。, 9 ,1.2.4乙苯精馏塔流程示意图, 10 , 11 ,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, 12 ,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。, 13 ,乙苯塔热量衡算简捷计算要点：,建立模块，选择column 中的RADFRAC 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, 14 ,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, 15 ,1.3 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 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“”。, 16 ,表1-1 其他各物流的各组分的摩尔分率及摩尔流量, 17 , 18 ,计算结果, 19 , 20 ,温度分布, 21 ,压力分布, 22 ,组分分布, 23 ,轻重关键组分分布, 24 ,气液摩尔流率分布, 25 ,二.化工过程工艺流程图绘制, 26 ,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。, 27 ,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%。, 28 ,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。, 29 ,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生成量较少，30 min后开始增多)。 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%。, 30 , 31 ,1.参照教材第25页图2-2，在A3图框下绘制“M