4.2.7  塔板流体力学图 30

4.3  热量衡算 32

5  辅助设备的选择 35

5.1  离心泵的计算与选型 35

5.2  鼓风机的设计与选型 35

5.3  加热炉的设计与选型 37

6  车间设备布置 38

7  环境保护 39

7.1  废气处理 39

7.2  废水处理 39

7.3  废渣处理 39

7.4  噪音处理 39

8  经济可行性分析 41

8.1  成本估算 41

8.2  财务评价 41

8.3  结论 42

致  谢 43

参考文献 44

附录一  阀孔图 45

附录二  精馏塔图 46

附录三  工艺流程图 47

附录四  厂房布置图 48

附录五  厂房一楼布置图 49

附录六  厂房二楼布置图 50

附录七  厂房三楼布置图 51

1  概述

1.1  苯乙烯的简介

苯乙烯是塑料工业的基本底物之一,主要用于生产广泛应用的聚苯乙烯，苯乙烯丙烯腈(SAN)等。它有特殊的香气，是一种芳烃。苯乙烯是重要的基本有机化工原料，主要由乙苯提供，可以通过乙苯的催化脱氢来制得，是聚合物的重要单体。苯乙烯也可以进行烯烃特定的加成反应。

苯乙烯是一种无色的流动液体，在纯净的时候有一种令人愉快的气味，但由于在空气中被暴露在空气中，会产生一种不愉快的气味，这种气味是由醛和酮的痕迹所引起的。它是一种用于PS和许多合成橡胶的溶剂，包括SBR，但在水中的互溶性非常有限。苯乙烯参与了大量的化学反应。特别是在加热或暴露于紫外线的情况下，它有很强的聚合倾向。

乙苯的苯乙烯单体的生产是化学工业中10个最大的生产工艺之一。目前，苯乙烯的生产是由吸热热脱氢的方法进行的。这一过程是在高温度(600-700 C)的情况下，通过钾(10%)和其他化合物(Al2O3, Cr2O3, V, Ce, W, Mo)促进的赤铁矿催化剂，来提高催化剂的选择性和寿命。对替代技术发展的强烈激励来自于这种释放能量强烈的脱氢过程及其热力学限制，使用了大量过热蒸汽和催化剂失活。在氧气存在的情况下，碳氢化合物的强放热的氧化脱氢过程，减少了对反应器提供的热量的需要。各种催化剂都显示了乙苯对苯乙烯的活性。活性位点不是位于最初的催化剂表面，而是在碳质覆盖层上[1]。

在过去的十年中, 由于其巨大的工业应用一直受到各方的关注，化工领域大量的团队一直努力的开发苯乙烯的脱氢生产工艺。传统的催化脱氢方法主要利用过热蒸汽，初始反应混合物含有EB和多余的蒸汽[2]。这样会导致大量的能量消耗。深入研究表明，乙苯的氧化脱氢（ODH）是催化脱氢的一个有吸引力的替代品。EB转化率在55%到60%之间，苯乙烯选择性在90%到95%之间。该方法具有较高的热力学稳定性，可以克服传统方法的缺点。氧化脱氢（ODH）被认为是一种有希望的替代过程，因为通过水的形成将氢的去除转化为一个放热的和不可逆的过程。

乙苯生产苯乙烯单体是化工行业十大生产工艺之一。目前，苯乙烯的生产是通过吸热和脱氢来实现的。这个过程是提高赤铁矿催化剂的选择性和活性，被钾(10%)和其他化合物在高温(600 - 700 C)下促进生产效率。替代技术的发展来自于强大的刺激,主要是这个耗费能量巨大的脱氢过程及其热力学的限制,使用大量的过热蒸汽和催化剂失活。在氧气存在的情况下，碳氢化合物的强放热氧化和脱氢降低了反应对于反应器提供的热量的需要。各种催化剂都显示乙苯对苯乙烯的活性。催化剂表面不再是催化剂的活性部位，更多的活性点分布在碳涂层上。

苯乙烯的反应能力极很强，是一种活性很强的单体，可以通过链生长聚合反应机制，通过自由基、离子对或有机金属配合物聚合，非常有可能在生成苯乙烯的过程中，苯乙烯又会自行反应，这样会减少苯乙烯的产量，因此，必须引入高强度的催化剂，Fe3+的存在、乙苯和苯乙烯的中间吸附强度对高转换产量至关重要。乙苯脱氢(EB)到苯乙烯(St)是目前最厉害的10个有机催化过程之一。这个过程一般需要氧化铁基催化剂的催化，还要加入过热的蒸汽来辅助反应，温度最好保持在870k：这种工艺的催化剂的主要前驱体，是赤铁矿(Fe2O3)和启动子碳酸钾(K2CO3)的结合体，它们在一起混合和同步煅烧。用钾促进氧化铁可以提高氧化铁的反应速率，并减少碳质表面沉积物的形成，使催化剂失活。随后还要加入少量其他金属氧化物如Cr2O3，作为结构促进剂，为催化剂提供稳定的形貌，防止烧结。这种情况下，催化剂的失活就变得非常缓慢，大多数情况下只需要2年左右更换一次，不仅节约了资源，还提高了反应效率。导致失活的主要原因是焦炭沉积。由于更换催化剂是一个昂贵的过程，所以催化剂的失活被广泛研究。