年产20万吨乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计过程设计说明书.docxVIP

绪论 1.1项目名称及背景 本项目名称为20万吨/乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计。 苯乙烯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产剧本乙烯树脂、合成聚苯乙烯，树脂，丁苯乳胶，丙苯树脂，丁苯橡胶，ABS塑料，热塑性弹性体等化工产品的生产[1]。苯乙主要下游行业需要多集中在包装、外墙保温、汽车、空调、电子电器等领域，在化工生产中有着广泛的应用与研究。 21世纪以来经济快速发展，我国苯乙烯的生产也进入了快速发展的阶段。2015年国内苯乙烯的省产能力达到了625.4万吨/年，预计在2025年苯乙烯的生产将要突破1100万吨/年。但是相比于国外苯乙烯生产工艺和苯乙烯的产量，国内苯乙烯市场仍然存在着供不应求的问题[2]。因此国内的很多大型公司，像中海壳牌，江苏的利士德，上海的赛科等公司不断改进生产工艺，提高自给率，但是国内的苯乙烯的进口率依旧超过了一半，因此对苯乙烯生产工艺的研究和优化至关重要。 根据苯乙烯生产工艺的不同，苯乙烯合成路线可分为：乙苯催化脱氢，乙苯-丙烯共氧化法和苯丙酮法。其中乙苯脱氢制苯乙烯反应工艺是目前最成熟的苯乙烯生产工艺，目前国内外的研究学者主要是从反应原理上面进行改进和优化来提高苯乙烯的产量和原料的转化率。 乙苯脱氢制苯乙烯反应工艺主要集中在新型催化剂的制备[3]，目前比较成熟的苯乙烯生产的催化剂包括：铁系脱氢催化剂活组分的改进，LH系催化剂的制备，GS系列催化剂以及非金属材料的研究。 随着计算机技术和化工行业的不断发展，越来越来的学者不在局限与从化学层面对苯乙烯的生产工艺进行改进，开始利用计算机模拟软件从流程和设备方面对乙苯脱氢制苯乙烯反应工艺进行改进和优化。因此本文主要是通过对乙苯脱氢制苯乙烯反应工艺进行建模，设备选取和Aspen plus流程搭建，敏感性分析等多个方面对该工艺进行研究和讨论。 1.2设计任务 1.查阅乙苯脱氢制苯乙烯的相关资料，了解苯乙烯的产品规格及市场需求情况，综述该产品的国内外生产现状和发展趋势。 2.查阅文献，了解乙苯脱氢制苯乙烯装置的工艺路线，在充分考虑健康、安全和环境基础上，初步确定其工艺流程。写出可能的化学方程式，确定其工艺条件，如温度、压力和流量的参数。 3.运用化工工艺流程模拟软件Aspen plus对乙苯脱氢制苯乙烯装置进行工艺流程模拟，确定该生产过程关键的操作参数和主要位置工艺控制方案，用A2图纸绘制带控制点工艺流程图。 4.根据化工工艺计算结果，对工段涉及主要化工设备进行选型，确定粗苯乙烯塔的具体参数，绘制该塔设备条件图。 5.确定该生产过程的原材料、动力消耗定额及消耗量。 6.进行化工设备布置，绘制该工段平、立面设备布置图。 7.撰写化工过程设计说明书。 1.3设计依据与原则 1.3.1设计依据 本次设计结合中国石油大连石化公司乙苯-苯乙烯装置的生产条件，设计年产20万吨的乙苯脱氢制苯乙烯装置及其车间布置。根据查阅文献，确定了乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程，该流程简化，污染较小，符合当前绿色化学的相关原则。本次设计过程中使用Aspen Plus化工模拟软件对流程进行模拟和计算，确保工艺的准确性。在设计过程中以一下资料作为设计依据： (1)《化工工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T 20688-2000）及有关专业国家标准。 (2)《石化和化学工业“十二五”发展规划》 (3)《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规。 (4)《产业结构调整指导目录（2011年本）》。 (5)《中华人民共和国行业标准》。 1.3.2 设计原则 （1）认真贯彻落实可持续发展战略和国家基本建设的有关政策、法规，合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和建设投资。 （2）严格遵循现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范，保障生产安全顺利进行和操作人员的安全。 （3）选用成熟可靠的先进技术，以提高生产效率，降低消耗和生产承办，减少污染，保证装置运行和产品质量的稳定性，增强产品的竞争力。 （4）坚持安全生产与环境保护并重，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排放，执行国家和地区的有关环保政策，对生产中的“三废”进行处理，并达到国家和地区规定的排放标准。 （5）贯彻工厂规模大型化、布置一体化、生产装置露天化、公用工程社会化、引进技术与创新相结合的项目建设方针。 （6）坚持体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，按照国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证。 1.4 苯乙烯 1.4.1 物理性质 室温常压下，苯乙烯是一种无色透明油状液体。苯乙烯的折射率为1.5467，饱和蒸气压为0.7kPa(20℃)，燃烧热为-4376.9kJ/mol，临界温度为369℃，临界压力为3.81