中北大学2015届毕业设计说明书
G5=
8625=105.004kmol/h 82.148625=8712.12kg/h 1?1%
'环己烯分离净化过程损失按1%核算，则需生产：G5=' G5=
8712.12=106.065kmol/h 82.14''年需生产环己烯的总量为：G5=8712.12?8000=69696.96吨。
（4）原料苯的质量流量G7：
+2H2
G7G6cat.G5'
M: 78.11 2 82.14
G7 =
8712.12?78.119746.68=9746.68kg/h ，G7 = =124.782kmol/h
82.14?0.8578.11苯分离净化过程损失按1%核算，则需新鲜原料苯进料质量流量为G'7：
G'7=
9746.689845.13=9845.13kg/h ，G'7==126.042kmol/h
1?1x.11年需原料苯总量为：G'7'=9845.13?8000=78761.06吨。 3.4苯部分加氢高压反应釜 （1）相关技术指标，工艺配方：
水(H2O)的用量：水与苯的体积比为2:1
催化剂(Ru-Fe-B)的用量：水与催化剂的质量比为80:1 添加剂(ZnSO4?7H2O)的用量：水与添加剂的质量比为8:1 分散剂(ZrO2)的用量：水与分散剂的质量比为60:1。
（2）苯部分加氢反映的工艺控制参数
表3.3苯部分加氢反应釜的工艺控制参数
压力/Mpa 4.4
温度/℃ 135-145
搅拌r/min 450
时间min 20-50
转化率/％
60
选择性/％
85
（3）设计依据：苯部分加氢高压反应釜的物料流程简图，如图3-1所示。
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氢气苯催化剂浆液未反应的苯苯部分加氢 反应釜环己烷环己烯保持氢压为4.4Mpa催化剂浆液 图3-1苯部分加氢高压反应釜的物料流程
'(4)由产物环己烯的质量流量G5=8712.12kg/h，苯部分加氢成环己烯的选择性为
0.85可知：
+2H2G7G6cat.G5'
M: 78.11 2 82.14
8712.12?78.11=9746.68kg/h
82.14?0.859746.68①因为苯的转化率为0.6，所以输入苯的质量流量mB==16244.47kg/h
0.616244.47 mB==207.970kmol/h
78.11 G7 =
②未反应的苯循环回高压反应釜mrB=16244.47-9746.48=6497.79kg/h
6497.79=83.188kmol/h
78.118712.12?2?2③苯部分加氢反应消耗氢气的质量流量mH1==424.26kg/h
82.14424.26 mH1==212.13kmol/h
2 mrB=
（5）副反应为苯全部加氢生成环己烷，参加反应的苯生成环己烷的转化率为0.15。则转化为环己烷的苯的质量流量为mB2=9746.68?0.15=1462kg/h。 mB2=
1462=18.717kmol/h 78.11+3H2cat.
M: 78.11 2 84.16
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1462?84.16=1571.13kg/h
78.111571.13 mane=?18.668kmol/h
84.161462?3?2②苯全部加氢副反应消耗氢气的质量流量为mH2==112.31kg/h
78.11112.31 mH2==56.155kmol/h
2①反应过程中生成环己烷的质量流量为mane=
③反应过程中消耗氢气总质量流量为
m总=mH1+mH2=424.26+112.31=536.57kg/h，m总=mH1+mH2=
536.57=268.285kmol/h 2（6）催化剂浆液的配置：苯的进料质量流量mB=16244.47kg/h。
①水(H2O)的用量：水与苯的体积比为2:1， VB=
.47kg/hmB16244==18.46m3/h，VH2O=2.5?18.46=46.15m3 3?B880kg/m46150=2563.889kmol/h 18 mH2O=VH2O??H2O=46.15?1000=46150kg/h，mH2O=②水与催化剂的质量比为80:1，
mH2Om催=80 所以m催=576.875kg/h
③水与添加剂的质量比为8:1，
mH2Om添=8 所以m添=5768.75kg/h
④水与分散剂的质量比为60:1，
mH2Om分=60 所以m分=769.17kg/h
催化剂浆液的总质量流量mZ催=mH2O?m催?m添?m分=53264.795kg/h。 （7）苯部分加氢水合反应制环己烯的物料衡算表如表3.4所示。
表3.4苯部分加氢水合反应制环己烯的物料衡算 输入
组分 苯 氢气
质量，kg/h 16244.47 536.57
摩尔, kmol/h 207.969 268.285
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输出
组分 苯 氢气 环己烷
质量，kg/h 6497.79 0 1571.17
摩尔,kmol/h 83.188 0 18.669
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表3.4苯部分加氢水合反应制环己烯的物料衡算 （续表）
组分 催化剂浆液 总计
质量，kg/h
53264.795 70045.835
摩尔, kmol/h
组分 环己烯 催化剂浆液 总计
质量，kg/h 8712.12 53264.795 70045.835
摩尔,kmol/h 106.064
3.5苯-环己烷-环己烯萃取精馏塔工段物料衡算 （1）相关技术指标：
①T101脱苯塔的萃取剂N-N二甲基乙酰胺（DMAC）与烃混合物比为4:1； ②T102环己烷分离塔的萃取剂用量为T101的2.5倍。 3.5.1脱苯塔的设计依据
脱苯塔物料流程简图，如图3-2所示。
烷-烯-0.5%苯脱苯塔F1DMAC萃取剂F3F2苯-烷-烯DMAC/99.5%苯F4
图3-2 脱苯塔物料流程
F2=6497.79+1571.13+8712.12=16781.04kg/h，F1=4?F2=67124.16kg/h， F1+F2=F3+F4=83905.2kg/h，F3=1571.13+8712.12+6497.79?0.5%=10315.74kg/h F4=67124.16+6497.79?99.5%=73589.46kg/h
表3.5脱苯塔的物料衡算
输入
F1
组成
m,kg/h
组成 苯 环己烷
F2 m,% m,kg/h 38.7 9.4
6497.79 1571.13 8712.12
组成 苯
F3 m,% 0.31
m,kg/h 32.49 1571.13 8712.12
组成 输出
F4 m,%
m,kg/h
DMAC 67124.16
DMAC 92.21 67124.16 苯
8.79
6465.30
环己烷 15.23 环己烯 84.46
环己烯 51,9
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表3.5脱苯塔的物料衡算 （续表）
输入
F1
组成 总计
m,kg/h
组成 总计
F2 m,% m,kg/h 100
16781.04
组成 总计 总计
F3 m,% 100
m,kg/h 10315.74
组成 总计 输出
F4 m,% 100
m,kg/h 73589.46
83905.2kg/h 83905.2kg/h
3.5.2苯回收塔的设计依据
苯回收塔物料流程简图，如图3-3所示。
苯xD=99.5?F4DMAC/苯苯回收塔DMAC/苯xw=0.5?
图3-3苯回收塔物料流程
F5=0.0897?F4?0.995=6465.30?0.995=6432.97kg/h
F6=0.9121?F4+0.5%?6465.30=67124.16+0.5%?6465.30=67156.49kg/h
表3.6苯回收塔的物料衡算
输入 F4
组成 DMAC 苯 总计 总计
m,% 92.21 8.79 100
m,kg/h 67124.16 6465.30 73589.46
组成 苯 总计 总计
F5 m,% 100 100
m,kg/h 6432.97
6432.97
组成 苯 输出
F6 m,% 0.05
m,kg/h 32.33
DMAC 99.95 67124.16 总计
100
67156.49
73589.46kg/h 73589.46kg/h
3.5.3环己烯分离塔的设计依据
环己烯分离塔物料流程简图，如图3-4所示。
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