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1、化工毕业设计物料衡算及设备计算参考22020年4月19日文档仅供参考摘要本次设计的内容是年产12万吨苯乙烯减压精馏系统模拟计算及工艺设计，采用连续精馏的方式，使用四个精馏塔，将脱氢混合液精馏成纯度大于99.7%产品苯乙烯以及乙苯、苯、甲苯和焦油等重组分。利用PRO/II对苯乙烯减压精馏全工段进行了模拟计算，完成了物料衡算。利用模拟结果，对苯乙烯分离塔（T0403）进行了热量衡算和严格的设备计算，确定了塔高、塔径，填料性能和尺寸等。对塔顶冷凝器，进料泵，回流罐，塔接管等进行了计算选型和设计。绘制了带控制点的工艺流程图，物料平衡图，设备布置图及管道布置图。关键词：苯乙烯；减压；精馏；设计Abstr
2、actThe content is the simulate computation and process design of 1 0 t/a of styrene vacuum distillation system. The dehydrogenated mixture is separeted into styrene, ethylbenzene, benzene, toluene and other heavy constituents like flux oil with continuous rectification of four distillation columns.
3、The purity of the styrene is more than 99.7%. The simulate computation of the whole process about the styrene vacuum distillation system has been completed with PRO/II. The material balance has also been finished. According to the resulsts, heat balance and the equipments of the styrene separation t
4、ower (T0403) are strictly calculated.The equipments computation consists of the determination of tower height, tower Drive, packing performance and size. The overhead condenser, feed pump, reflux accumulator and tower pipes are strictly calculated, selected and desighed. The engineering flow sheet w
5、ith control points, material balance diagram, equipment layout and piping diagram have already finished.Key Words：Styrene; Vacuum; Distillation;Design目录摘要IAbstractII第一篇 设计说明书1第 1 章 精馏的原理概述11.1 精馏原理11.2 减压精馏11.3 苯乙烯的精馏技术2第 2 章 苯乙烯产品介绍42.1 苯乙烯的用途42.2 苯乙烯的性质42.3 应急处理52.4 苯乙烯的贮存62.4 管理信息62.5 危险特性7第 3 章
6、苯乙烯的生产技术83.1 生产技术概述83.2 苯乙烯的生产技术及进展83.2.1 乙苯脱氢法83.2.2 环氧丙烷苯乙烯联产法103.2.3 热解汽油抽提蒸馏回收法103.2.4 丁二烯合成法113.2.5 其它生产方法113.2.6 小结11第 4 章 苯乙烯的供需现状134.1 国内外苯乙烯生产情况134.1.1国外生产情况134.1.2国内生产情况144.2 国内外苯乙烯市场需求情况164.2.1国外市场需求情况164.2.2国内市场需求情况16第 5 章 苯乙烯的发展前景及建议185.1 苯乙烯的技术发展趋势和前景185.2 苯乙烯的发展建议18第 6 章 工艺流程论述206.1 苯
7、乙烯的生产原理206.2 工艺过程的确立206.3 苯乙烯精馏工艺流程216.4 主要工艺流程图（PRO/II模拟）22第 7 章 仪表及自控237.1 精馏过程的操作分析237.2 乙苯/苯乙烯分离塔（T0401）的主要仪表及自控257.3 乙苯回收塔（T0402）的主要仪表及自控257.4 苯乙烯塔（T0403）的主要仪表及自控267.5 苯/甲苯分离塔（T0404）的主要仪表及自控277.6 紧急停车28第 8 章 生产工艺中的三废298.1 工业三废概述298.2 废水、废气、废渣来源298.3 三废的处理及综合利用29第 9 章 厂址选择32第 10 章 公用工程指标33第二篇 设计
8、计算书35第 1 章 物料衡算361.1 物料衡算概述361.2 计算依据361.3 PRO/II在化工设计及模拟中的应用371.4 设计要求371.5 模拟结果汇总382.1 热量衡算概述412.2 计算依据412.3 温度压力的确定422.4 热量衡算42第 3 章 T0403设备计算453.1 物性参数计算453.1.1 温度压力的确定453.1.2 平均相对分子质量的计算453.1.3 平均密度的计算453.1.4 液相平均表面张力的计算463.1.5 液相平均黏度的计算463.2 汽液负荷计算463.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算473.3.1 填料的选择473.3.2 塔径的计算与选
9、择483.3.3 液体喷淋密度及空塔气速的核算493.3.4 填料层高度的计算503.3.5 填料层压降计算503.3.6 其它各塔塔径的确定50第 4 章 T0403附属内件的选型和计算524.1 填料支承板524.2 床层限制板524.3 液体分布器534.4 除沫器534.5 塔高度的计算534.6 其它各塔塔高的确定544.6.1 T0401塔高的确定544.6.2 T0402塔高的确定544.6.3 T0404塔高的确定56第 5 章 T0403塔塔顶冷凝器计算575.1 确定流体流动的空间575.2 计算传热负荷Q575.3 选择列管换热器形式575.4 估计传热面积585.5 校
10、核传热面积585.5.1 冷凝传热系数585.5.2 冷却水侧传热系数585.6 总传热系数U计算595.7 折流板595.8 换热器内流体的流动阻力605.8.1 管程流体阻力605.8.2 壳程流动阻力615.9 其它各塔冷凝器的简单选型615.9.1 T0401塔塔顶冷凝器的简单选型615.9.2 T0402塔塔顶冷凝器的简单选型625.9.3 T0404塔塔顶冷凝器的简单选型63第 6 章 塔底再沸器的计算与选型656.1 T0401塔底再沸器的计算与选型656.2 T0402塔底再沸器的计算与选型656.3 T0403塔底再沸器的计算与选型666.4 T0404塔底再沸器的计算与选型
11、67第 7 章 进料泵的设计与选型697.1 泵吸入与排出管线流速697.2 管路阻力系数的计算707.3 进料泵的选型70第 8 章 塔顶回流罐的选型728.1 T0401塔顶回流罐的选型728.2 T0402塔顶回流罐的选型728.3 T0403塔顶回流罐的选型728.4 T0404塔顶回流罐的选型72第 9 章 塔接管的选型749.1 T0401塔接管的选型749.1.1 T0401塔进料管749.1.2 T0401塔回流管749.1.3 T0401塔塔底出料管749.1.4 T0401塔塔顶蒸汽出料管749.1.5 T0401塔塔底蒸汽进气管759.2 T0402塔接管的选型759.2
12、.1 T0402塔进料管759.2.2 T0402塔回流管759.2.3 T0402塔塔底出料管759.2.4 T0402塔塔顶蒸汽出料管769.2.5 T0402塔塔底蒸汽进气管769.3 T0403塔接管的选型769.3.1 T0403塔进料管769.3.2 T0403塔回流管769.3.3 T0403塔塔底出料管779.3.4 T0403塔塔顶蒸汽出料管779.3.5 T0403塔塔底蒸汽进气管779.4 T0404塔接管的选型779.4.1 T0404塔进料管779.4.2 T0404塔回流管779.4.3 T0404塔塔底出料管789.4.4 T0404塔塔顶蒸汽出料管789.4.5
13、 T0404塔塔底蒸汽进气管78第 10 章 经济评价7910.1 化工技术经济分析的意义7910.2 技术指标及基本参数7910.3 经济分析84结论87参 考 文 献88附录A 相关参数的PRO/II模拟结果汇总89附录B 热力学计算包使用方法及计算原理94B.1 热力学计算包的使用方法94B.2 热力学计算包的计算原理96附录C 主要符号说明98附录D 主要设备一览表99致谢103第二篇 设计计算书第 1 章 物料衡算1.1 物料衡算概述物料衡算是化工设计计算中最基本、最重要的内容之一。在解决设计设备尺寸前要定出所处理的物料量。整个过程或其某一步骤中原料、产物、副产物之间的关系可经过物料
14、衡算确定。随着世界工业的不断发展，生产过程变得越来越复杂，对于衡量生产过程的经济性，合理性等问题，便成为组织生产中的重要问题，化工产品的生产也是如此，生产过程的各项技术指标，例如产品产量，原料消耗量，公用工程的水、电、气的消耗量，联产品和副产品的数量等都是十分重要的工艺指标，为了衡量其先进性、经济性、合理性，就要进行化工生产中的局部或全部的物料衡算和热量衡算。物料衡算是三算中最基本的，因此进行工艺设计时，首先要进行物料衡算，物料衡算的理论依据是质量守恒。化工生产基本采用连续化生产，其特点是不间段、稳定的向反应系统或设备投入物料，同时产出相应的物料，设备中某一区域的反应参数（如温度、压力、浓度、流量）不随时间而改变，局部反应条件能够不一致，但总条件不随时间变化。物料衡算是在工艺路线确定之后，开始工艺流程的设计并绘制出工艺流程草图后进行的。物料衡算采用的是定量的方法，计算出流程中计入与离开每一过程或设备的各物流的数量，组成及各组分的含量。为进行能量衡算，设备选型或工艺设计，确定原料消耗定额等提供依据。1.2 计算依据根据质量守恒定律可得，进入任何过程的物料质量应等于从该过程离开的物料质量与积存于该过程中的物料质量
