1、项目五：项目五：5000吨吨/年苯乙烯的生产技术年苯乙烯的生产技术任务任务点点01 苯苯乙烯生产工艺路线选择；乙烯生产工艺路线选择；任务点任务点02 生生产工艺条件影响因素分析；产工艺条件影响因素分析；任务点任务点03 典典型设备的选择；型设备的选择；苯乙烯生产工艺路线选择苯乙烯生产工艺路线选择-苯乙烯的性质与用途苯乙烯的性质与用途苯乙烯生产工艺路线选择苯乙烯生产工艺路线选择-苯乙烯的性质与用途苯乙烯的性质与用途生产方法（一）乙苯氧化脱氢生产苯乙烯生产方法（一）乙苯氧化脱氢生产苯乙烯生产方法（二）乙苯催化脱氢生产苯乙烯生产方法（二）乙苯催化脱氢生产苯乙烯生产方法（二）乙苯催化脱氢生产苯乙烯生产
2、方法（二）乙苯催化脱氢生产苯乙烯生产方法（三）生产方法（三）哈康法生产苯乙烯（乙苯与丙烯氧化）哈康法生产苯乙烯（乙苯与丙烯氧化）生产方法（四）苯乙酮法生产方法（四）苯乙酮法根据以上四种方法，我们组选用乙苯催化脱氢生产苯根据以上四种方法，我们组选用乙苯催化脱氢生产苯乙烯。现在的催化剂的性能、反应器的结构和工艺操乙烯。现在的催化剂的性能、反应器的结构和工艺操作条件都良好，而且是现在生产苯乙烯的主要方法作条件都良好，而且是现在生产苯乙烯的主要方法任务点任务点02 生产工艺条件影响因素分析生产工艺条件影响因素分析温度温度 热力学分析热力学分析反应是吸热反应，因此，高温有利于化学反应。反应是吸热反应，因
3、此，高温有利于化学反应。对于反应气态对于反应气态 平衡常数平衡常数Kp=P苯乙烯苯乙烯*P氢气氢气/P乙苯乙苯所以对于所有的吸热气相反应所以对于所有的吸热气相反应Kp随温度的升高而增加。所随温度的升高而增加。所以高温有利于反应，但高温带来副反应会使乙苯分解为苯以高温有利于反应，但高温带来副反应会使乙苯分解为苯和乙烯，或者甲苯和甲烷，从而使副反应的选择性增加。和乙烯，或者甲苯和甲烷，从而使副反应的选择性增加。动力学分析动力学分析 温度升高，也有利于化学反应速率升高。见课本温度升高，也有利于化学反应速率升高。见课本P87页页讲解。适宜的温度选择讲解。适宜的温度选择600左右。左右。任务点任务点02
4、 生产工艺条件影响因素分析生产工艺条件影响因素分析压力压力 热力学分析热力学分析压力增大有利于化学反应。压力增大有利于化学反应。动力学分析动力学分析Kp=Ky（p）n，而题中的，而题中的n0，p减小，减小，Ky增大，增大，则有利于产物浓度的提高。则有利于产物浓度的提高。所以在热力学和动力学的综合分析中，我们以有利所以在热力学和动力学的综合分析中，我们以有利于产物增加为原则，则压力低有利于化学反应。但于产物增加为原则，则压力低有利于化学反应。但压力则采用略高于常压以克服系统阻力，同时为了压力则采用略高于常压以克服系统阻力，同时为了维持低压操作，尽可能减少系统的压力降。维持低压操作，尽可能减少系统
5、的压力降。任务点任务点02 生产工艺条件影响因素分析生产工艺条件影响因素分析催化剂催化剂目前国内大多选择目前国内大多选择Fe-K系类催化剂，其中三氧化系类催化剂，其中三氧化二铁为活性组分，氧化钾为活性促进剂，氧化钾二铁为活性组分，氧化钾为活性促进剂，氧化钾的引入使铁系催化剂的活性提高，而氧化钾的含的引入使铁系催化剂的活性提高，而氧化钾的含量增加，使钾离子的流失浪费。量增加，使钾离子的流失浪费。我们则选用氧化铁系催化剂我们则选用氧化铁系催化剂-高铁低钾氧化铁，具高铁低钾氧化铁，具有低活性，高选择性。既减少了钾的流失，又不有低活性，高选择性。既减少了钾的流失，又不降低选择性。降低选择性。任务点任务
6、点02 生产工艺条件影响因素分析生产工艺条件影响因素分析v蒸汽的稀释蒸汽的稀释v蒸汽的稀释能减少乙苯、苯乙烯和氢气的分压，其实蒸汽的稀释能减少乙苯、苯乙烯和氢气的分压，其实就是与降低压力一样。但除降压之外还有其他作用。就是与降低压力一样。但除降压之外还有其他作用。v1、蒸汽提供热量，使乙苯的分压降低，改善化学平衡，、蒸汽提供热量，使乙苯的分压降低，改善化学平衡，使乙苯转化率增加。使乙苯转化率增加。v2、少量的蒸汽可以使催化剂保持氧化状态，具有活性。、少量的蒸汽可以使催化剂保持氧化状态，具有活性。而蒸汽量随催化剂的活性的变化而用量变化。而蒸汽量随催化剂的活性的变化而用量变化。v3、蒸汽能够抑制高
7、沸物沉积在催化剂表面。如沉积，、蒸汽能够抑制高沸物沉积在催化剂表面。如沉积，会使催化剂活性下降，无法使用。会使催化剂活性下降，无法使用。v4、反应物和蒸汽易分离。、反应物和蒸汽易分离。v所以在工业上，乙苯与蒸汽摩尔比一般为（所以在工业上，乙苯与蒸汽摩尔比一般为（6-9）:1左左右。右。任务点任务点03 典型设备的选择典型设备的选择v反应设备反应设备v选择两段绝热固定床反应器选择两段绝热固定床反应器 因为该反应为吸热反应，反应器结构简单，反应空间利因为该反应为吸热反应，反应器结构简单，反应空间利用率大，不需耐热金属材料，检修方便，投资低。而对用率大，不需耐热金属材料，检修方便，投资低。而对于反应
8、而言，不需要额外增加热量只需蒸汽提供。如温于反应而言，不需要额外增加热量只需蒸汽提供。如温度过高，会使乙苯蒸气过热而裂解，绝热式反应器直接度过高，会使乙苯蒸气过热而裂解，绝热式反应器直接传热，温度均匀。传热，温度均匀。选择两段绝热是因为单级反应器的乙苯转化率只有选择两段绝热是因为单级反应器的乙苯转化率只有40-50%。但是如果在加热到一级入口的温度，混合物无法。但是如果在加热到一级入口的温度，混合物无法平衡，所以混合物送往到第二催化剂床层，进一步转化平衡，所以混合物送往到第二催化剂床层，进一步转化为苯乙烯，直至再次接近平衡。由于受其他因素影响乙为苯乙烯，直至再次接近平衡。由于受其他因素影响乙苯
9、转化率可达到苯转化率可达到70-85%。若在增加催化剂床层，要综合。若在增加催化剂床层，要综合考虑经济效益。总之，我们选用两段绝热固定床反应器。考虑经济效益。总之，我们选用两段绝热固定床反应器。v薄膜蒸发器筛板式精馏塔 任务任务点点04 苯苯乙烯生产中安全、环乙烯生产中安全、环保、保、节能措施节能措施任务任务点点05 苯苯乙烯生产工艺流程组织乙烯生产工艺流程组织任务点任务点04苯乙烯生产中安全、环保、节能措施苯乙烯生产中安全、环保、节能措施序序号号危险物危险物质名称质名称熔点熔点（）沸点沸点（）闪点闪点（）爆炸爆炸极限极限(V(V)引燃引燃温度温度（）饱和饱和蒸气蒸气压压（KPaKPa）相对密
10、相对密度度(水水=1)=1)相对密相对密度度(空气空气=1)=1)外观与外观与性状性状危险危险特性特性健康健康危害危害LD50LD5001乙苯乙苯-94.9 136.2151.0-6.74321.330.873.66无色液无色液体，有体，有芳香气芳香气味味3500 mg/kg02苯乙烯苯乙烯-30.614634.41.1-6.14901.330.913.6无色透无色透明油状明油状液体液体5000 mg/kg03氢气氢气-259.2-252.84.1-74.140013.330.070.07无色无无色无臭气体臭气体一、苯乙烯生产安全技术方案一、苯乙烯生产安全技术方案物料闪点爆炸极限危险特性安全对
11、策乙苯151.0-6.7燃烧爆炸储罐氮封装置苯乙烯34.41.1-6.1 高压易燃气体储存需氮封，储存运输时需加入阻聚剂H2 高压易燃气体管线安全阀；超压连锁跳车；驰放气火炬放空。工艺参数温度压力MPa危险特性安全对策固定床600 5-10高压设备、管线合成塔进料管线安全阀或塔装安全阀；超压、超温连锁跳车压缩机 5-10高压设备、管线出口管线安全阀；超压连锁跳车精馏塔二、苯乙烯生产节能方案二、苯乙烯生产节能方案1、采用高效规整填料、采用高效规整填料 高效规整填料MellaPack-250Y是一种新型填料，它具有传质效率高、比压降小、处理能力大、放大效应小等优点。用于乙苯/苯乙烯精馏塔可使精馏塔
12、的处理能力增大，塔压降减小，塔底温度降低，最重要的是由于传质效率高于板式塔，因此，用于该填料改造板式塔可减小回流，从而减少再沸器的蒸汽消耗量和冷却水的用量。2、回收塔顶冷凝潜热、回收塔顶冷凝潜热 由于乙苯/苯乙烯塔必须再负压下进行操作，因此，塔顶操作温度较低。传统苯乙烯装置的塔顶温度仅60左右，该低温热源只能以肺热形式排入大气。使用高效填料能够减少塔顶与塔底的温差，可将塔顶温度提高到102104.另一方面，苯乙烯装置的乙苯脱氢单元采用负压操作，并采用乙苯和水共沸蒸发（共沸点为92 ），这就可以采用一种高效热交换器使乙苯/苯乙烯塔顶的冷凝潜热来蒸发脱氢系统的乙苯。任务点任务点05 苯乙烯生产工艺
13、流程组织苯乙烯生产工艺流程组织 苯乙烯装置的工艺流程简述苯乙烯装置的工艺流程简述 苯乙烯生产装置主要由烷基化单元、乙苯精馏单元、乙苯脱氢单元和苯乙烯精馏单元四个工段组成，这次主要介绍乙苯脱氢单元，苯乙烯径流单元、烷基化单元和乙苯精馏就不详细说明了。乙苯催化脱氢制苯乙烯的过程，就脱氢反应器的类型不同可分为等温床脱氢工艺和绝热床脱氢工艺。我们组采用二级绝热床脱氢工艺，两个反应器中间的热交换是独立的，故反应器系统的总压降较高，为0.0309MPa。分离流程为4塔流程，先将苯、甲苯与乙苯，苯乙烯分开，后分乙苯，苯乙烯，苯乙烯精致塔下部重组分经薄膜蒸发器脱除焦油，蒸出液返回苯乙烯塔，回收夹带苯乙烯。这种
14、流程苯乙烯需在塔釜加热三次。1、乙苯脱氢单元、乙苯脱氢单元 来自乙苯精馏单元的原料乙苯和循环乙苯与210kPa低压蒸汽混合后进入苯蒸发器发生乙苯蒸汽混合物，被第二脱氢反应器产物过热后与来自蒸汽过热炉的过热蒸汽混合进入第一脱氢反应器底部发生负压绝热脱氢反应，产物经过热蒸汽中间加热后进入第二脱氢反应器继续反应，产物脱氢气首先过热乙苯蒸汽后发生低压蒸汽，然后急冷至67。急冷后的脱氢气在主冷器中被冷凝成汽液两相，汽相进入后冷器继续冷凝，主冷器和后冷器的液相混合后进入油水分离罐分离水相，分离后的脱氢液进入苯乙烯精馏单元进行分离，后冷器的气相进入尾气处理单元。2、苯乙烯精馏单元 粗苯乙烯先进入乙苯蒸出塔，
15、将没有反应的乙苯、副产物苯和甲苯与苯乙烯进行分离。塔顶蒸出的乙苯、苯和甲苯经过冷凝后，一部分回流，其余送入苯、甲苯回收塔，将乙苯与苯、甲苯分离，塔底分出的乙苯可循环作脱氢原料用。塔顶分出的苯和甲苯，送入苯、甲苯分馏塔，将苯和甲苯进行分离。乙苯蒸出塔塔底液体主要是苯乙烯，还含有少量焦油，送入苯乙烯精馏塔，塔顶蒸出聚合级成品苯乙烯，纯度为99.6%（质量）。塔底液体为焦油，焦油里面含有苯乙烯，可进一步进行回收。上述流程中，乙苯蒸出塔和苯乙烯精馏塔均应当在减压下操作，为了防止苯乙烯的聚合，塔底需要加入阻聚剂，例如二硝基苯酚、叔丁基邻苯二酚等。粗乙苯烯甲焦油1234苯烯苯乙苯乙 苯图4-16 粗苯乙烯的分离和精制流程1-乙苯蒸出塔；2-苯、甲苯回收塔；3-苯、甲苯分离塔；4-苯乙烯精馏塔
