苯乙烯生產的物料衡算計算過程案例綜述1.1生產能力的計算年生產量為5000噸；年工作天數300天。根據任務要求每小時的生產需達：（5000×103kg/300天/24h）=694.44kg/h。1.2物料衡算式質量守恒定律為物料衡算基礎，由此可得：∑G式中：∑G投入—投入系統的物料總量∑G產品—系統產出的產品和副產品總量∑G回收—系統中回收的物料總量∑G流失—系統中流失的物料總量1.3脫氫反應器的物料衡算（1）已知條件A.由于是連續生產，因此可以確定計算的基準為kg/h，所以需要計算出每小時產量以及原料的投料量。B.乙苯脫氫反應：主反應：C6H5C2H5?C6H5C2H3+H2（a）主要副反應：C6H5C2H5→C6H6+C2H4（b）C6H5C2H5+H2→C6H5CH3+CH4（c）水蒸氣乙苯質量比為1.3:1；乙苯轉化率為85%；反應選擇性為（a）90%、（b）3%、（c）7%。C.每小時苯乙烯的流量：694.44kg/hD．原料規格：乙苯（99%）：含有甲苯0.7%、苯0.2%、焦油0.1%。水蒸氣（95%）：含雜質氣體5%。E.（2）物料衡算主反應：A．原料進入反應器的流量理論乙苯的流量=（694.44×106.16）/（104.15×85%×90%×98%）=971.98kg/h實際乙苯的流量=971.98/99%=981.82kg/h=9.27kmol/h甲苯的流量=981.82×0.7%=6.8867kg/h=0.0747kmol/h苯的流量=981.82×0.2%=1.97kg/h=0.0252kmol/h焦油的流量=981.2×0.1%=0.9832kg/h=0.0033kmol/hB.進反應器的蒸氣量理論水蒸氣的流量=1.3×971.98=1266.17kg/h實際水蒸氣的流量=1266.17/95%=1332.81kg/h=74.05kmol/hC．脫氫過程計算主反應：C6H5C2H5?C6H5C2H3+H2（a）轉化率為：85%生成的苯乙烯=971.98×85%×104.15/106.16=812.21kg/h=7.80kmol/h生成的氫氣=971.98×85%×2/106.16=15.60kg/h=7.80kmol/h剩余乙苯=971.98×（1-85%）=146.10kg/h=1.38kmol/hD．副反應：（1）C6H5C2H5→C6H6+C2H4（b）生成的苯=9.27×85%×3%=0.2364kmol/h生成的乙烯=0.2364kmol/h出料中的苯量=0.0252+0.2364=0.2616kmol/h（2）C6H5C2H5+H2→C6H5CH3+CH4（c）生成的甲苯=9.27×85%×7%=0.5516kmol/h生成的甲烷=0.5516kmol/h消耗的氫氣=0.5516kmol/h出料的甲苯=0.0747+0.5516=0.6263kmol/h出料的氫氣=7.8-0.5516=7.2484kmol/hE．氧化反應2H2+O2→2H2O輸入的氧氣=7.2484/2=1.6242kmol/h生成的水=7.2484/hF．總結上述計算，得到物料平衡表，如表1、表2所示：表SEQ表格\*ARABIC1脫氫反應器的物料平衡表-進料進料組分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）乙苯981.829.2798.9099.01苯1.970.02520.270.20甲苯6.88670.07470.800.69焦油0.98320.00330.040.10氧氣115.97441.6242水蒸氣1332.8174.05合計991.65999.3732100100表SEQ表格\*ARABIC2脫氫反應器的物料平衡表-出料出料組分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8041.0868.63乙苯146.101.387.6212.35甲苯57.70730.62631.464.88苯20.43360.26161.441.73乙烯6.63340.23641.310.56甲烷8.84770.55161.050.75焦油0.98320.00330.020.08水130.47127.248440.0311.03合計1181.38618.10761001001.4冷凝油水分離階段的物料衡算A．進料：設反應器中的反應物質可以完全流入到冷凝油水分離器苯乙烯=812.21kg/h=7.7kmol/h乙苯=146.10kg/h=1.38kmol/h甲苯=57.7073kg/h=0.6263kmol/h苯=20.4336kg/h=0.2616kmol/h乙烯=6.6334kg/h=0.2364kmol/h甲烷=8.8477kg/h=0.5516kmol/h焦油=0.9832kg/h=0.0033kmol/h水=130.4712kg/h=7.2484kmol/hB．出料：設冷凝油水分離器可以進料物資可以完全流出苯乙烯=812.21kg/h=7.7kmol/h乙苯=146.10kg/h=1.38kmol/h甲苯=57.7073kg/h=0.6263kmol/h苯=20.4336kg/h=0.2616kmol/h乙烯=6.6334kg/h=0.2364kmol/h甲烷=8.8477kg/h=0.5516kmol/h焦油=0.9832kg/h=0.0033kmol/h水=130.4712kg/h=7.2484kmol/hC．總結上述計算，得到物料平衡表，如表3、表4所示：表SEQ表格\*ARABIC3冷凝油水分離器的物料衡算表-進料進料組分kg/hkmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8041.0868.63乙苯146.101.387.6212.35甲苯57.70730.62631.464.88苯20.43360.26161.441.73乙烯6.63340.23641.310.56甲烷8.84770.55161.050.75焦油0.98320.00330.020.08水130.47127.248440.0311.03合計1181.38618.1076100100表SEQ表格\*ARABIC4冷凝油水分離器的物料衡算表-出料出料組分kg/hkmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8041.0868.63有機相乙苯146.101.387.6212.35甲苯57.70730.62631.464.88苯20.43360.26161.441.73焦油0.98320.00330.020.08乙烯6.63340.23641.310.56甲烷8.84770.55161.050.75水130.47127.248440.0311.03無機相合計1181.38618.10761001001.5乙苯/苯乙烯精餾塔的物料衡算油水分離器出口所得的有機混合物質量組成，如表5所示：表SEQ表格\*ARABIC5反應出口的有機混合物質量組成組分Kg/hW%苯乙烯812.2178.29乙苯146.1014.08甲苯57.70735.56苯20.43361.97焦油0.98320.09合計1037.434100.00A．已知：mB．進料：苯乙烯=812.21kg/h=7.7kmol/h乙苯=146.10kg/h=1.38kmol/h甲苯=57.7073kg/h=0.6263kmol/h苯=20.4336kg/h=0.2616kmol/h焦油=0.9832kg/h=0.0033kmol/h阻聚劑=1037.4368×0.3%=1.11kg/h=0.0169kmol/hC．出料：設乙苯/苯乙烯精餾塔的分離率為98%苯乙烯=812.21×98%=795.9658kg/h=7.6425kmol/h乙苯=146.10×98%=141.178kg/h=1.3487kmol/h甲苯=57.7073×98%=56.5532kg/h=0.6138kmol/h苯=20.4336×98%=20.0249kg/h=0.2564kmol/h焦油=0.9832×98%=0.9635kg/h=0.0032kmol/h阻聚劑=1.11×98%=1.0478kg/h=0.0166kmol/hD．總結上述計算，得到物料平衡表，如表6、表7所示：表SEQ表格\*ARABIC6乙苯/苯乙烯精餾塔的物料衡算表-進料進料組分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）苯乙烯812.217.8077.3278.06乙苯146.101.3811.6814.04甲苯57.70730.62636.215.55苯20.43360.26162.591.96焦油0.98320.00330.030.09阻聚劑1.110.01690.170.30合計1040.54410.0881100.00100.00表格SEQ表格\*ARABIC7乙苯/苯乙烯精餾塔的物料衡算表-出料出料組分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）乙苯141.1781.348711.6514.04塔頂甲苯56.55320.61386.215.55苯20.02490.25642.591.96苯乙烯795.96587.642577.3478.06塔底焦油0.96350.00320.030.09阻聚劑1.04780.01660.170.30合計1019.7339.8812100.00100.001.6乙苯塔的物料衡算A．進料：乙苯=141.178kg/h=1.3487kmol/h甲苯=56.5532kg/h=0.6138kmol/h苯=20.0249kg/h=0.2564kmol/hB．出料：設乙苯塔的分離率為98%乙苯=141.178×98%=140.3144kg/h=1.3217kmol/h甲苯=56.5532×98%=55.4221kg/h=0.6015kmol/h苯=20.0249×98%=19.6244kg/h=0.2512kmol/hC．總結上述計算，得到物料平衡表，如表8、表9所示：表SEQ表格\*ARABIC8乙苯塔的物料衡算表-進料進料組分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）乙苯141.1781.348760.7865.15甲苯56.55320.613827.6625.73苯20.02490.256411.569.11合計219.75612.2189100.00100.00表SEQ表格\*ARABIC9乙苯塔的物料衡算表-出料出料組分Kg/hKmol/h%（mol）%（wt）甲苯55.4220.601527.6625.73塔頂苯19.62440.251211.559.11乙苯140.31441.321760.7865.15塔底合計215.36082.1744100.00100.001.7苯/甲苯塔的物料衡算A．進料：甲苯=55.4221kg/h=0.6015kmol/h苯=19.6244kg/h=0.2512kmol/hB．出料：設苯/甲苯塔的分離率為98%甲苯=55.4221×98%=54.3137kg/h=0.5895kmol/h苯=19.6244×98%=19.2319kg/h=0.2462kmol/hC．總結上述計算，得到物料平衡表，如表10、表11所示：表SEQ表格\*ARABIC10