年产10万吨乙苯脱氢制苯乙烯反应器的设计

学院（直属系）：化学与生物工程学院 时间：2020年 2 月 13 日 学生班级 姓名 设计（论文）题目 指导教师 年产10万吨乙苯脱氢制苯乙烯反应器的设计 主要 研究 内容 及 要求 （1）调研国内外乙苯脱氢反应器的设计概况 （2）年10万吨乙苯脱氢的反应器的设计； （3）绘制工艺流程图、化工设备图； 研究方法及 （1）通过查阅文献对合成乙苯脱氢反应进行工艺设计； （2）设计工艺过程中主要设备； 达到目的 （3）设计能够年10万乙苯脱氢反应器； 主要技术指标 (参考) （1）获取相关中文文献15篇、外文文献5篇以上； （2）完成学生论文设计说明书； （3）完成主要设备图、工艺流程图等3张以上； 教研室 意见 合格 教研室主任（专业负责人）签字： 2020 年 2月 15 日

目录

摘要 ........................................................................ V Abstract .................................................................. VII 第1章、绪论 ............................................................ - 1 -

1.1乙苯原料 ......................................................... - 1 -

1.1.1乙苯的主要性质 ............................................. - 1 - 1.1.2乙苯的主要参数 ............................................. - 1 - 1.2苯乙烯产品 ....................................................... - 2 -

1.2.1苯乙烯的作用 ............................................... - 2 - 1.2.2苯乙烯主要参数 ............................................. - 2 - 1.3乙苯脱氢制苯乙烯反应的影响因素 ................................... - 3 -

1.3.1温度 ....................................................... - 3 - 1.3.2压力 ....................................................... - 3 - 1.3.3水蒸气/乙苯进料比 .......................................... - 4 - 1.3.4空速 ....................................................... - 4 - 1.3.5催化剂 ..................................................... - 5 - 1.3.6杂质 ....................................................... - 5 - 1.4工艺选择 ......................................................... - 5 -

1.4.1Lummus/UOP乙苯脱氢法 ...................................... - 5 - 1.4.2Fina/Badger乙苯脱氢法 ....................................... - 6 - 1.4.3乙苯脱氢选择性氧化法(Smart工艺) ............................ - 7 - 1.4.4环氧丙烷联产制苯乙烯法 ..................................... - 7 - 1.4.5 裂解汽油抽提蒸馏回收法 ..................................... - 8 - 1.4.6 丁二烯合成法 ............................................... - 8 - 1.5反应器 ........................................................... - 9 -

1.5.1反应器的选型 ............................................... - 9 - 1.5.2列管式反应器的优点 ......................................... - 9 -

第2章、设计部分 ....................................................... - 11 -

2.1设计任务书 ...................................................... - 11 -

I

2.1.1乙苯脱氢主、副反应 ........................................ - 11 - 2.1.2乙苯脱氢催化剂 ............................................ - 11 - 2.1.3乙苯脱氢反应条件 .......................................... - 11 - 2.1.4反应器 .................................................... - 12 - 2.2物料衡算 ........................................................ - 12 -

2.2.1反应器 .................................................... - 12 - 2.2.2油水分离器 ................................................ - 13 - 2.2.3乙苯-苯乙烯精馏塔 ......................................... - 15 - 2.2.4甲苯-乙苯精馏塔 ........................................... - 16 - 2.2.5苯-甲苯精馏塔 ............................................. - 17 - 2.2.6苯乙烯精馏塔 .............................................. - 17 - 2.3 热量衡算 ....................................................... - 18 -

2.3.1蒸发器 .................................................... - 18 - 2.3.2第一预热器 ................................................ - 19 - 2.3.3热交换器 .................................................. - 19 - 2.3.4第二预热器 ................................................ - 20 - 2.3.5反应器 .................................................... - 20 - 2.4动力学方程 ...................................................... - 22 - 2.5工艺设计 ........................................................ - 24 -

2.5.1催化剂用量 ................................................ - 24 - 2.5.2反应器列管数 .............................................. - 25 - 2.5.3换热面积 .................................................. - 25 - 2.5.4设计温度 .................................................. - 26 - 2.5.5设计压力 .................................................. - 26 - 2.6、结构设计 ...................................................... - 26 -

2.6.1反应器筒体直径 ............................................ - 26 - 2.6.2反应器筒体高度 ............................................ - 27 - 2.6.3反应器筒体厚度 ............................................ - 27 - 2.6.4封头设计 .................................................. - 28 - 2.6.5反应床层压降 .............................................. - 28 -

II

2.7接管及零部件尺寸计算 ............................................ - 29 -

2.7.1进、出料管 ................................................ - 29 - 2.7.2导热油进、出口 ............................................ - 30 - 2.7.3安全阀 .................................................... - 30 - 2.7.4温度计接管 ................................................ - 30 - 2.7.5人孔设计 .................................................. - 31 - 2.8催化剂的装填 .................................................... - 31 - 2.9、校核 .......................................................... - 33 - 第3章、技术展望 ....................................................... - 69 -

3.1催化剂 .......................................................... - 69 -

3.1.1国内外研究进展 ............................................ - 69 - 3.1.2发展趋势 .................................................. - 69 - 3.2新型反应器研究进展 .............................................. - 70 -

3.2.1无机膜反应器 .............................................. - 70 - 3.3新型工艺的开发 .................................................. - 71 -

3.3.1乙苯在CO2下制苯乙烯 ....................................... - 71 - 3.3.2乙苯、乙烷法制苯乙烯 ...................................... - 71 -

第4章、总结 ........................................................... - 73 - 参考文献 ............................................................... - 75 - 致谢 ................................................................... - 77 - 附录一：外文文献 ....................................................... - 79 - 附录二：外文文献翻译 ................................................... - 83 -

III

IV