南华大学化学化工学院毕业设计
高，因此比较经济；但总投资较大，占地面积较大，一般单线生产能力为2～10万吨/年。半连续操作与连续操作相比设备费用较少，操作较简单，改变生产品种较容易，但产品质量不如连续操作稳定，与间歇操作相比，生产规模更大，劳动生产率也更高，用与较大规模的品种生产，一般为1～2万吨/年。由于苯乙烯用量很大，需连续化大生产。采用连续式操作比较有利。
苯乙烯生产能力根据设计任务规定为年产10万吨。取年工作日为300天，则每昼夜生产能力为333×103Kg。每日生产能力同样为333×103Kg苯乙烯，这样的规模采用连续操作是比较合理的。
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6.产品介绍、原料规格及参考用量 （1）产品
化学名称：苯乙烯 英文名称：styrol 规 格：含量≥99.8% 分子量 ：104.15 沸 点：145.2℃ 熔点：－30.6℃
折 光 率：1.5439（25℃） 结构式 ：
产品用途：本品是不饱和芳烃，广泛作生产塑料和合成橡胶的原料，如结晶型聚苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丁苯橡胶和丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三聚体（ABS）等。此外，也是生产涂料、染料、合成医药的主要原料。 （2）原料
乙苯
分子量：106.16 沸点：136.2℃ 折光指数：1.4959（25℃） 密度：0.8671g/cm3 （二）物料衡算 1.生产能力的计算
根据设计任务，苯乙烯的年生产能力为10万吨/年。开工因子=生产装置开工时间/年自然时间。为了充分利用设备，开工因子应取的较大，接近1，但又不能等于1。因为还要考虑到设备的检修以及开停车等情况。开工因子一般取为0.7～0.8。全年365天，则年生
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CH=CH2
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产250～300天；因此除去季保养、月保养、修理、放假等总计65天，则年工作日为（365-65）天=300天。定昼夜生产为1班，每天只生产1批料。
可知每批料的生产能力为（100000×103/300）Kg/天=333×103Kg/天。以此作为物料衡算的标准。 2.质量守恒定律
质量守恒定律是“进入一个系统的全部物料量，必须等于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和在系统中累计量”。依据质量守恒定律，对研究系统做物料衡算，可用下式表示：
∑G进=∑G出+∑G损+∑G积
式中 ∑G进—输入物料量总和； ∑G出—离开物料量总和； ∑G损—总的损失量；
∑G积—系统中积累量。
（1）进出脱氢反应器的物料衡算
1）对连续生产可确定计算基准为Kg/批，则需计算每批产量及原料投料量。乙苯的脱氢反应(见反应历程)
其中原料规格：乙苯（99.6%） 水蒸气 氧气 每批产苯乙烯：G8=333Kg(折算为100%)
投料比： 水蒸气：乙苯 =3：1（质量比） 每班理论投料乙苯量： G1=(13.8875
×
103×106.15)/(104.15×90%×98%
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×
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98%)=1.63768×104Kg 每班理论投水蒸气量：
G2=3×16.3768×103=4.91304×104Kg
每批原料实际投入量：G1=(1.63768×104/0.996)Kg=1.64426×
104Kg
G2=(4.91304×104/0.95)Kg=5.1716×
104Kg
杂质：G3=（5.1716-4.91304）×104Kg+(1.64426-1.63768) ×
104Kg=2.561×103Kg
催化剂的量：G4=(5.1716+1.64426) ×104×0.3%Kg=0.205×103Kg
2）脱氢过程计算 转化率为：90% 苯
乙
烯
的
产
量
G5=(1.63768
×
104×104.15×90%)/106.16Kg=1.446×104Kg
氢气的产量：G6=（1.63768×104×90%×2）/106.15Kg=0.2777
×103Kg
氧气的加入量：G7=（0.5×32×0.2777×103）/2=2.2216×103 Kg
乙苯剩余量：1.63768×104×（1－90%）=1.63768×103Kg 生成水G7=(0.2777×103×18)/ 2Kg=2.4993×103Kg 进出脱氢反应器的物料衡算见表2.1。
表2.1进出脱氢反应器的物料衡算表（Kg/批）
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输入 序号 1 物料名称 质量Kg 序号 乙苯（99.6%） 2 3 4 总计
（2）冷凝油水分离阶段的物料衡算
水蒸汽 氧气 催化剂 51716 2221.6 205 70585.2 2 3 4 5 6 7 8 总计 16442.6 1 输出 物料名称 质量Kg 乙苯（100%） 水蒸汽 水蒸汽 苯乙烯 甲苯 苯 焦油 催化剂 51716 2499.3 14460 33.82 22.4 11 205 70585.2 1637.68 脱氢结束后混合物温度很高，用冷凝器加以冷凝，除去水，温度必须控制在20℃左右，进出冷凝器的物料衡算见表2.2。
表2.2 进出冷凝油水分离器的物料衡算表(Kg/批)
输入 序号 物料名称 质量Kg 1 2 乙苯 苯乙烯 1637.68 14460 序号 称 1 2 乙苯 苯乙烯 1637.68 14460 输出 物料名质量Kg 第 15 页 共 91 页