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乙苯脱氢制苯乙烯反应工段毕业设计

80
2020年4月19日
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摘 要
苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况，苯乙烯反应的工艺条件，乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，苯乙烯的生产方法和生产工艺。
本设计以年处理量30万吨乙苯为生产目标，采用乙苯二段绝热氧化脱氢制苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算和热量衡算，并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型并绘制了带控制点的工艺流程图。在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟，并确定了整套装置的主要工艺尺寸,车间的平立面布置。
由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计，减少了实际设计中的大量费用，对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。

关键词：乙苯；苯乙烯；脱氢；Aspen Plus；模拟优化

Abstract
Styrene Monomer（SM）is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at home and abroad, styrene reaction conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes.
This design is based on the annual handling capacity of 300,000 tons of ethylbenzene production targets, ethylbenzene two-stage adiabatic oxidative dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance and heat balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process include one reaction parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation , determine the size of the main process of the entire device , workshop level and elevation layout.
This design using computer simulation software Aspen Plus simulation designed to reduce the substantial costs of the actual design, to improve the existing process and optimal synthesis has important practical significance.

Key words：Ethylbenzene；Styrene；Dehydrogenation；Aspen Plus；Simulation and
Optimization

目 录
摘要
Abstract II

第1章 总论 1
1.1 概述 1
1.1.1 意义与作用 1
1.1.2 国内外的现状及发展前景 1
1.1.3 产品的性质与特点 2
1.1.4 产品的生产方法概述 2
1.2 设计依据 3
1.3 厂址选择 3
1.3.1 建厂地址 3
1.3.2 土地资源 3
1.3.3 水利资源 4
1.3.4 交通资源.......................................................4
1.3.5 经济基础.......................................................4
1.4 设计规模与生产制度 4
1.4.1 设计规模 4
1.4.2 生产规模 4
1.4.3 生产制度 4
1.5 原料与产品规格 4
1.5.1 主要原料规格及技术指标 4
1.5.2 产品规格 5
第2章 工艺设计与计算 6
2.1 工艺原理 6
2.2 工艺路线的选择 6
2.2.1 选取路线 6
2.2.2 选取此路线原因 6
2.3 工艺流程简述 7
2.3.1 流程示意图 7
2.3.2 各工段工艺流程 7

2.4 工艺参数 7
2.5 物料衡算 8
2.5.1 生产能力的计算 8
2.5.2 质量守恒定律 8
2.5.3 固定床反应器物料衡算 8
2.6 热量衡算 10
2.6.1 能量守恒定律 10
2.6.2 热量计算 11
2.6.3 热量衡算表...................................................13
2.7 Aspen plus模拟...................................................13
第3章 设备选型 15
3.1 选型原则 15
3.2 关键设备选择 15
3.2.1 催化剂的工艺参数计算 17
3.2.2 固定床反应器的高度与直径计算 18
3.2.3 固定床反应器的壁厚计算与选型 21
3.2.4 固定床反应器的凸形封头的设计计算 23
3.2.5 传热元件E-103的计算 25
3.3 其它设备的选择 27
3.3.1 离心泵设备的计算与选型 27
3.3.2 离心泵鼓风机的计算与选型 28
3.3.3 工业加热炉的设计与选型 30
第4章 设备一览表 31
第5章 车间设备布置设计 33
5.1 车间布置 33
5.2 车间设备布置 33
5.2.1 车间设备平面布置 33
5.2.2 车间设备立面布置 35
第6章 自动控制 37
6.1 离心泵的流量控制 37
6.2 反应器压力和温度的控制 37
6.3 原料罐的液位控制................................................. 38
第7章 环境保护 39
7.1 三废产生情况 39

7.1.1 废气 39
7.1.2 废渣 39
7.1.3 废液......................................................... 39
7.2 三废处理情况..................................................... 39
7.2.1 化工“三废处理”..............................................39
7.2.2 废渣......................................................... 39
7.2.3 废水......................................................... 39
第8章 共用工程 40
8.1 供水............................................................. 40
8.2 供电 40
8.3 供暖 40
8.3.1 供暖方式..................................................... 40
8.3.2 采暖介质..................................................... 40
8.4 通风............................................................. 40
结束语 42
参考文献 43
致谢 44

第1章 总 论
1.1 概述
1.1.1 意义与作用
苯乙烯作为化工生产的基本原料,在国民经济中起到了越来越大的作用。苯乙烯是生产丁苯橡胶（SBR）、丁苯乳胶（包括SBR乳胶和S/B共聚物胶乳）的主要原料之一。苯乙烯（SM）是合成高分子工业的重要单体，它不但能自聚为聚苯乙烯树脂，也易与丙烯腈共聚为AS塑料，与丁二烯共聚为丁苯橡胶，与丁二烯、丙烯腈共聚为ABS塑料，还能与顺丁烯二酸酐、乙二醇、邻苯二甲酸酐等共聚成聚酯树脂等。当前全世界苯乙烯产能约为2150～2250万吨。经过不断地增长和扩能，中国已经成为世界最大的SBR生产国， 国内生产总能约170万吨/年，产量约120万吨/年。
随着乙烯经济的发展, 以后国内苯乙烯进入快速发展阶段,市场需求不断扩大,规模化生产己成为市场竞争力水平的主要表现,苯乙烯技术环节的竞争也日益激烈，特别是国外苯乙烯技术,从原料、能耗、稳定性、安全性、可操作性等多个方面较上世纪都有了很大提高和创新,作为技术使用方,只有深入了解当前的发展变化,才能真正在未来技术发展、应用及创新中建立优势。
1.1.2 国内外的现状及发展前景
当前国内发展现状及进展，乙苯负压脱氢制苯乙烯的技术核心是乙苯减压脱氢制苯乙烯反应器。当前国内以华东理工大学开发的乙苯减压脱氢反应器[1]，它采用轴径式反应器技术和气气快速混合两大关键技术，突破了国外技术的垄断，形成自主知识产权。另外，兰州石化公司研究开发成功乙苯脱氢LH365型催化剂[2]，并实现工业化。茂名石化于 7月完成了10万吨/年苯乙烯装置扩能改造工程，应用了国内最新开发的TJH型脉冲规整填料及高效塔内部件技术。
中国中科院大连化学物理研究所开发的以FCC装置干气中稀乙烯为原料制乙苯的催化剂及工艺己处于国内领先水平,该所先后开发出五代催化剂工艺技术,其中前三代已工业应用,并于1994年授于LummuS公司全球代理许可权。
，世界苯乙烯产能约为3243万吨/年，主要分布在东北亚、北美及西欧地区，由于PS和ABS树脂等苯乙烯下游产品消费的强劲增长。
中国苯乙烯生产始于五十年代末期，其中 -- ，中国苯乙烯产量由948kt增至2166kt。与此同时，中国苯乙烯消费也由3603kt增至4503kt。长期以来，中国苯乙烯产量不能满足中国需求， -- 中国苯乙烯进口量为2343～2661kt[3]。虽然中国苯乙烯产量不断增加，可是需求量也在逐年增加，苯乙烯对外依存度依然很高。据预测， 可达到3920kt/a。新增生产能力主要是新疆独山子、上海赛科、南海壳牌、镇海炼化、惠州壳牌和广州石化等数套规模达300至600kt/a的大型苯乙烯装置。
1.1.3 产品的性质和特点
苯乙烯，简称SM。是石化行业的重要基础原料，其主要性质用途如下：
（1）苯乙烯是用苯取代乙烯的一个氢原子形成的有机化合物，乙烯基的电子与苯环共轭，不溶于水，溶于乙醇、乙醚中，暴露于空气中逐渐发生聚合及氧化。苯乙烯是芳烃的一种。分子式为C8H8，存在于苏合香脂（一种天然香料）中。无色、有特殊香气的油状液体。熔点－30.6℃，沸点145.2℃，相对密度0.9060(20/4℃)，黏度0.762 cP ，不溶于水(<1%)，能与乙醇、乙醚等有机溶剂混溶。苯乙烯在室温下即能缓慢聚合，要加阻聚剂对苯二酚或叔丁基邻苯二酚(0．0002%～0．002%)作稳定剂，以延缓其聚合才能贮存[4]。
（2）苯乙烯主要用于生产苯乙烯系列树脂及丁苯橡胶，也是生产离子交换树脂及医药品的原料之一。
（3）苯乙烯系列树脂的产量在世界合成树脂中仅次于PE、PVC。
（4）苯乙烯的均聚物――聚苯乙烯(PS)是五大通用热塑性合成树脂之一，近年来需求发展增长旺盛。
（5）苯乙烯、丁二烯和丙烯腈共聚而成的ABS树脂是用量最大的大宗热塑性工程塑料，中国已经成为世界ABS最大的产地和消费市场之一。
由于苯乙烯还能够生产的丙烯腈-苯乙烯二元共聚物（SAN）、不饱和树脂（UPR）、
丁苯橡胶（SBR）、丁苯胶乳（SBL）、热塑性丁苯橡胶（SBS）等产品，能够说苯乙烯是化学工业中最重要的单体之一。
1.1.4 产品的生产方法概述
苯乙烯是重要的有机化工产品之一，其工业生产的主要方法为乙苯催化脱氢法和苯乙烯-环氧丙烷联产法，乙苯催化脱氢法处于主导地位，约占苯乙烯生产的90%以上。
（1）环球化学∕鲁姆斯法
以乙苯为原料，采用脱氢反应器，由开始的单级轴向反应器，中间经历开发了双级轴向反应器到双径向反应器再到双级径向反应器的各种组合优化的多种反应器；反应器的操作压力有开始的正压发展到今天的负压；汽油比有开始的2.5:1发展到今天1.3：1；蒸汽消耗由开始的10kg∕kgSM发展到今天的4kg∕kgSM。乙苯脱氢的工艺操作条件为550～650℃，常压或减压，蒸汽∕乙苯质量比为1.0～2.5。UOP∕Lummus的“SMART” SM工艺是在Classic SM工艺基础上发展的一项新工艺，即在工艺Classic SM工艺的脱氢反应中引入了部分氧化技术。可提高乙苯单程转化率达80%以上[5]。
（2）Fina∕Badger法
Badger工艺采用绝热脱氢，蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。蒸汽过热至800～900℃，与预热的乙苯混合再经过催化剂，反应温度为650℃，压力为负压，蒸汽∕乙苯比为1.5%～2.2%。
（3）巴斯夫法
巴斯夫法工艺特点是用烟道气加热的方法提供反应热，这是与绝热反应的最大不同。
（4）Halcon法
Halcon法又称PO－SM联产法，由西班牙Halcon法公司开发[6]。
（5）裂解汽油萃取分离法
日本东丽公司开发了Stex法裂解汽油萃取分离苯乙烯技术。
（6）环氧丙烷联产法
环氧烷联产法是先将乙苯氧化成乙苯氢过氧化物，再使之在Mo、W催化剂存在下与丙烯反应生成环氧丙烷和－苯乙醇，后者脱水可得到苯乙烯。
1.2 设计依据
（1）《齐齐哈尔大学毕业设计（论文）工作手册》
（2）齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业下达的《毕业设计任务书》
（3）GB/T17450-1998：《技术制图图线》
（4）GB/T17451-1998：《视图》
（5）GB/T17452-1999：《剖视图和断面图》
（6）GB/T16675-1996：《技术制图简化表示方法》
（7）国家建筑、化工建设等相关标准
（8）齐齐哈尔的地理、人文、经济等因素
1.3 厂址选择
1.3.1 建厂地址
本苯乙烯生产厂厂址选择在齐齐哈尔市，齐齐哈尔市毗邻全国第一大油田大庆油田，经科学预测，其至少蕴藏着100－150亿吨石油储量，可供开采的石油储量为80－100亿吨。大庆石油比重中等，粘度高，含蜡量高，凝固点高，含硫量极少，一般称为"三高一少"，属低硫石蜡基型，是理想的石油化工原料。
1.3.2 土地资源
底，齐齐哈尔市拥有耕地面积2602万亩，荒地195万亩完全能够满足建立本厂的土地需求。

1.3.3 水利资源
齐齐哈尔市主要江河有嫩江、诺敏河等，齐齐哈尔市江河天然水质好，有15个地下含水层，因此完全能够满足本厂的工业与生活用水需求。
1.3.4 交通资源
齐齐哈尔是东北西部地区之交通枢纽，其是东北西部地区的铁路枢纽，航空具有国内大中城市航线，水运经过嫩江下行至哈尔滨市且富拉尔基拥有两个千吨级泊位。
综上，齐齐哈尔市完全能够满足本厂的原料和产品运输要求。
1.3.5 经济基础
齐齐哈尔是东北老重工业基地，拥有规模很大的工业企业群，形成了机械、冶金等门类齐全的工业生产体系，完全能够满足建厂的工业基础与经济能力要求。
综上所述，齐齐哈尔市完全能够满足建立本厂的各种要求，而且符合厂址选择标准和国家相关法律法规的规定。
1.4 设计规模与生产制度
1.4.1 设计规模
年产苯乙烯30万吨
1.4.2 生产规模
年产苯乙烯28万吨
1.4.3 生产制度
每年工作日300天，苯乙烯产量39045.8kg/h(符合生产要求)
1.5 原料与产品规格
1.5.1 主要原料规格及技术指标
1、 原料组成（质量%）
表1-1 原料乙苯
组分
乙苯
甲苯
苯
焦油
∑
含量／%
99.6
0.02
0.014
0.006
100

表1-2 原料水蒸气
组分
水蒸气
杂质气体
∑
含量／%
95
5
100

2、乙苯物理性质
表1-3 乙苯的物理性质
化学名称
分 子 量
沸 点℃
密 度
乙苯
106.16
136.2
0.8671

3、乙苯脱氢催化剂
表1-4 催化剂特性
型号
外观
外形尺寸
mm
堆密度
g∕ml
比表面积
m²∕g
孔体积
ml∕g
颗粒密度
g∕ml
GS-05型
红褐色圆
柱体
3
1.20
3.50
—
1.846

4、氧化脱氢反应器催化剂
表1-5 氧化脱氢催化剂特性
型号
外观
外形尺寸
mm
堆密度
g / ml
比表面积
/ g
孔体积

颗粒密度
g / ml
Y-101型
银灰色
柱体
Φ4×6
0.95
1.51
0.436
1.357

1.5.2 产品规格
表1-6 产品规格
性能
苯乙烯
颜色
APHA
聚合物
硫
苯乙炔
过氰化物
粘度
指标
≮99.7%
≯10
≯10ppm(W)
≯1ppm(W)
≯30ppm(W)
≯20ppm(W)
0.7mm2/s

第2章 工艺设计与计算
2.1 工艺原理
主反应及反应热如下：

副反应主要有乙苯的裂解、加氢裂解、水蒸气转化、聚合和缩合反应等。

2.2 工艺路线的选择
2.2.1 选取路线
采用低活性、高选择性催化剂，参照环球化学（UＯP）／鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯的技术，本设计采用乙苯脱氢选择性氧化法生产苯乙烯。
2.2.2 选取此路线原因
鲁姆斯（UOP∕Lummus“SMART”）, SM工艺是在Classic SM工艺基础上发展的一项新工艺，即在工艺Classic SM工艺的脱氢反应中引入了部分氧化技术。可提高乙苯单程转化率达80%以上。
“SMART”技术的优点在于，经过提高乙苯转化率， 减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部分的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反应的发生；采用氧化中间加热，由反应物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因而经济性明显优于传统工艺。该技术可用于原生产装置改造，改造容易且费用较低。当前采用“SMART”工艺SM装置有3套在运行。

2.3 工艺流程简述
2.3.1 流程示意图

图2-1 Lummus的SMART乙苯脱氢工艺流程

2.3.2 反应工段工艺流程
乙苯(EB)脱氢是在蒸汽存在下，利用蒸汽来使并维持催化剂处于适当的氧化状态。蒸汽既加热反应进料、减少吸热反应的温度降，同时蒸汽也降低产品的分压使反应平衡向着苯乙烯(SM)方向进行，且又能够连续去除积炭以维持催化剂的一定活性。
高温、高压蒸汽稀释和低反应系统压力能提供良好的反应平衡曲线，对乙苯(EB)转化为苯乙烯(SM)有利，在有两个绝热反应器的工业生产装置中，乙苯(EB)的总转化率可达到70%～90%。新鲜乙苯和循环乙苯先与一部分蒸汽混合，然后在蒸汽过热器内进行过热，与过热蒸汽相混合，在一个两段、绝热的径向催化反应系统内进行脱氢，反应中生成的氢气全部进入氧化脱氢反应器中与其中的氧气反应放出热量并生成水蒸汽。热反应产物在一个热交换器内冷却以回收热量，而冷凝液体分为冷凝水和脱水有机混合物。
2.4 工艺参数
反应温度：580~660℃
压力：0.08Mpa，加入水蒸气来稀释原料气，以降低乙苯的分压，提高乙苯平衡转化率，水蒸气与乙苯摩尔比16~20（质量比取为3:1）。
空速：乙苯液态空速0.6~1.0 h-1。

2.5 物料衡算
2.5.1 生产能力的计算
根据设计任务，苯乙烯的年生产能力为30万吨/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。定每天生产为1批料，每小时生产为1班。可知每批料的生产能力为（300000×103/300）kg/天=1× kg/天。以此作为物料衡算的标准。
2.5.2 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，可用见式（1-1）。
（1-1）
式中 —输入物料量总和；
—离开物料量总和；
—总的损失量；
—系统中积累量。
2.5.3 固定床反应器物料衡算
（1） 进出脱氢反应器的物料衡算
对连续生产可确定计算基准为㎏∕批。
原料规格见表1-1和表1-2。
（2）投料量计算
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
脱氢反应(见反应历程)
其中原料规格：乙苯（99.6%） 水蒸气（95%）
原料乙苯含甲苯0.02%、含苯0.014%，含焦油0.006%。原料水蒸气含5%的杂质气体。
每批产苯乙烯：=1×kg
投料比：水蒸气:乙苯 =3:1（质量比）
转化率：脱氢过程为90%
每班理论投料乙苯量：
=(/24×106.16)/(104.15×90%×98%×98%)=4.9135×kg
每班理论投水蒸气量：
=3×4.9135×=14.7405×kg
每班原料实际投入量：=(4.9135×/0.996) Kg=4.9332×kg
=(14.7405×/0.95) Kg=15.5163×kg
杂质：=（15.5163-14.7405）×+(4.9332-4.9135)×=7.955×kg／h
催化剂的量：=(15.5163+4.9332)××0.3%=613.485×kg
（3）脱氢过程计算
转化率为：90%
参与反应的乙苯量：=49135×0.9／106.16=416.555 kmol／h
苯乙烯的产量：kg／h
甲苯的产量：kg／h
苯的产量：kg／h
乙烷的产量：G9=416.555×0.015×30=187.45kg／h
乙烯的产量：G10=416.555×0.04×26=433.21 kg／h
甲烷的产量：G11=416.555×0.03×16=199.94 kg／h
残碳量：G12=416.555×0.01×12=49.98 kg／h
消耗水蒸气量：G13=416.555×0.05×16×18=599.76 kg／h
剩余水蒸气量：G14=155163－599.76=154563.24 kg／h
生成二氧化碳量：G15=416.555×0.005×8×44=733.14 kg／h
生成氢气量：G16=416.555×（0.9+0.01×5+0.005×21）×2=439.46 kg／h
消耗氢气量：G17=416.555×（0.03+0.015）×2=37.49 kg／h
生成氢气总量：G18=439.46-37.49=401.97 kg／h
投入氧气量：G19=401.97／2×0.5×32=3215.76 kg／h
生成水量：G20=401.97／2×18=3617.73 kg／h
水剩余总量：G21=154563.24+3617.73=158180.97 kg／h
氢气剩余总量：G22=0 kg／h
（4） 上述原料加入量和产物生成量见表2-1。
表2-1 绝热脱氢反应器物料衡算

固定床反应器进料
固定床反应器出料
kg∕h
kg∕h
乙苯
（99.6%）49332
（100%）4913.5
水蒸气
（95%）155163
（100%）158180.97
续表2-1 绝热脱氢反应器物料衡算

固定床反应器进料
kg∕h
固定床反应器出料
kg∕h
氧气
3215.76
0
催化剂
613.485
613.484
苯乙烯
0
39045.8
甲苯
0
1126.7
苯乙烯
0
39045.8
甲苯
0
1126.7
苯
0
1787.02
乙苯
0
187.45
乙烯
0
433.21
甲烷
0
199.94
残炭量
0
49.98
氢气
0
0
二氧化碳
0
733.14
焦油
0
1053.05
总计
208324.245
208324.245

4、冷凝器油水分离阶段物料衡算
脱氢结束后用冷凝器加以冷凝，除去水，温度必须控制在25℃左右，见表2-2。
表2-2 冷凝器油水分离阶段物料衡算
序号
输入物料
名称
质量
kg∕h

序号
输出物料
名称
质量
kg∕h
1
乙苯
4913.5
有机层

1
乙苯
4913.5
2
苯乙烯
39045.8
2
苯乙烯
39045.8
3
甲苯
1126.7
3
甲苯
1126.7
4
苯
1787.02
4
苯
1787.02
5
焦油
1053.05
5
焦油
1053.05
6
水蒸气
158180.97

无机层

气体层
6
水
158180.97
7
难凝气体
1553.74
7
残炭量
49.98
8
催化剂
613.485
8
催化剂
613.485
9
残炭量
49.98
9
难凝气体
1553.74
2.6 热量衡算
2.6.1 能量守恒定律
热量衡算按能量守恒定律“在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡”，在实际中对传热设备的衡算见式（2-2）。
（2-2）
式中： —所处理的物料带入设备总的热量；
—加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量
为“+”，冷却剂吸收热量为“-”），kJ；
—过程的热效率，（符号规定过程放热为“+”；过程吸热为“-”）；
—反应终止时物料的焓（输出反应器的物料的焓）；
—设备部件所消耗的热量，kJ；
—设备向四周散失的热量，又称热损失,kJ；
热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产能够以每日或每批处理物料基准。（计算传热面积的热负荷必须以每小时作为基准，而该时间必须是稳定传热时间）热量衡算温度基准，一般规定为25℃。
从上式中可得：
（2-3）
式中各项可用以下计算方法：
2.6.2 热量计算
（1）、、和的计算
查《化工工艺设计手册》可得到反应流程中各物质的恒压比热容Cp见表2-3。
表2-3 各物质的恒压比热容
物质
Cp∕kJ∕(kg •K)
乙苯（g，600 ~700℃）
2.082
氧气（g，600 ~700℃）
1.172
水蒸气（g，600 ~700℃）
2.177
苯乙烯（g，600 ~700℃）
物质
甲苯（g，600 ~700℃）
2.012
苯（g，600 ~700℃）
1.946
乙烷（g，600 ~700℃）
2.905
甲烷（g，600 ~700℃）
3.213
乙烯（g，600 ~700℃）
2.452
二氧化碳（g，600 ~700℃）
1.214
焦油（g，600 ~700℃）
1.828

、和的计算见式（2-4）。
（2-4）
式中： —反应物体系中组分i的质量，kg;
—组分i在0—T℃时的平均比热容，kJ/(kg·K)或kJ/(kmol·℃);
。

=[(49332×2.082)+(155163×2.177)+(3215.76×1.172)]×595=.7 kJ∕h
+
×575
=[（4913.5×2.082）+（39045.8×1.957）+（1126.7×2.012）+（1787.02
×1 .946）+（187.45×2.905）+（433.21×2.452）+（199.94×3.213）+
（158180.97×2.177）+（733.14×2.14）+（1053.05×1.828）]×575
=.1 kJ∕h
（2）过程效应热的计算
过程效应热可分为两类，一类是化学过程热效应即化学反应热效应；另一类是物理过程热效应。物料经化学变化过程，除化学反应热效应外，往往伴随着物料状态变化热效应，但本工艺流程中物理过程热效应较低，可忽略不计，故过程热效应可由见式（2-5）。
（2-5）
式中 —化学反应热效应，kJ；
—物理过程热效应，kJ；(可忽略不计)
可经过标准化学反应热计算：
（2-6）
式中 —标准化学反应热，kJ/mol；
—参与化学反应的A物质质量，kg；
—A物质分子量。
（2-7）
主要反应历程见2.1工艺原理部分。
kg/h
mol/h
则过程反应热

= kJ/h
（3）冷凝器的计算
冷凝器是由从脱氢反应器出来的物料与原料乙苯进行热交换时，对乙苯加热，及换热结束后产品带走的热量和水蒸气带走的热量组成。

=49332×2.082×120＋（49332×2.082＋39045.8×1.957＋1126.7×2.012
+1787.02×1.946+187.45×2.905+433.21×2.452+199.94×3.213＋158180.97×
2.177+733.14×1.214+1053.05×1.828）×100
=20541844.8+44181115.84
= kJ/h
（4）热损失的计算
反应设备与冷凝设备向四周散失的热量，又称热损失。
=
=.7+54682620.52-.1-64722960.64
= kJ/h
2.6.3 热量衡算表
由能量守恒定律，衡量衡算结果见表2-4。
表2-4 热量衡算表
输入系统
热量
符号意义
结果
kJ∕h
输出系统
热量
符号意义
结果
kJ∕h

物料带入设备总热量
63354466.36

物料带出设备的总热量
.1

加热剂与
冷却剂交换
的热量
.3

冷凝器
消耗的热量
64722960.64

过程的
化学反应热
54682620.52

热损失
257671.48
∑
总计
.2
∑
总计
.2
2.7 脱氢反应器Aspen plus模拟
乙