苯乙烯的生產(chǎn)工藝組織與實(shí)施-文庫吧
2025-02-08 02:29 本頁面
【正文】 . 催化劑：以鐵為基礎(chǔ)的多組分催化劑 6. 蒸汽過熱爐、絕熱型反應(yīng)器、熱回收器、氣體壓縮機(jī)和乙苯 /苯乙烯分離塔 2 5C H C H 2C H 2H+rm11 /H k J m ol??? 任務(wù)點(diǎn) A0102 生產(chǎn)工藝條件影響因素分析 乙苯脫氫反應(yīng)為可逆吸熱反應(yīng)，一般采用 853K~893K，新催化劑控制在 853K，中期 873K左右，后期可提高到 888~893K。 從熱力學(xué)方面分析可知，升高反應(yīng)溫度，反應(yīng)平衡常數(shù)增大，乙苯平衡轉(zhuǎn)化率提高，苯乙烯平衡 收率提高；從動(dòng)力學(xué)分析，反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速度加快，乙苯轉(zhuǎn)化率提高，當(dāng)反應(yīng)溫度為 873K時(shí)基本上沒有裂解產(chǎn)物生成；當(dāng)溫度超過 873K，隨著溫度升高，裂解副反應(yīng)速度增加更快，副產(chǎn)物苯、甲苯等生成量增多，苯乙烯產(chǎn)率下降。 綜合上述，適宜的溫度選擇 600℃ 左右。 乙苯脫氫反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)增多的可逆反應(yīng)。理論上，低壓有利于乙苯平衡轉(zhuǎn)化率及苯乙烯平衡收率的提高。但是，真空條件下進(jìn)行高溫操作易燃易爆物料，在工業(yè)生產(chǎn)中極不安全。為解決這一矛盾，工業(yè)上通常采用通入過熱水蒸氣的辦法。這樣，既降低了原料乙苯的分壓，有利于主反應(yīng)的進(jìn)行，又避免了真空操作，保證了生產(chǎn)的安全運(yùn)行。 綜上，總壓采用略高于常壓以克服系統(tǒng)阻力，同時(shí)為了維持低壓操作，應(yīng)盡可能減小系統(tǒng)的壓力降。 加入稀釋劑水蒸氣是為了降低原料乙苯的分壓，有利于主反應(yīng)的進(jìn)行選用水蒸氣做稀釋劑的好處在于： ?水蒸氣的熱容量大，可以提供吸熱反應(yīng)所需的熱量，是溫度穩(wěn)定控制； ?可以降低乙苯的分壓，改善化學(xué)平衡，提高平衡轉(zhuǎn)化率； ?與催化劑表面沉積的焦炭反應(yīng)，使之氣化，起到清除焦炭的作用； ?水蒸氣可抑制并消除催化劑表面上的積焦，保證催化劑的活性； ?水蒸氣與反應(yīng)物容易分離。 水蒸氣添加量對乙苯轉(zhuǎn)化率的影響如下表所示 反應(yīng)溫度， K 轉(zhuǎn)化率，％ 水蒸氣：乙苯， mol 0 16 18 853 873 893 913 由表可知，在一定溫度下，隨著水蒸汽用量的增加，乙苯的轉(zhuǎn)化率也隨之提高，但增加到一定用量之后，乙苯轉(zhuǎn)化率的提高就不大明顯，而且水蒸汽用量過大，能量消耗也增加，產(chǎn)物分離時(shí)用來使水蒸氣冷凝耗用的冷卻水量也很大，因此水蒸氣與乙苯的比列應(yīng)綜合考慮。 在工業(yè)生產(chǎn)中，水蒸氣與乙苯摩爾比一般為（ 6~9）： 1左右 乙苯液空速小 ,在催化劑床層停留時(shí)間長 ,轉(zhuǎn) 化率高 ,但由于連串副反應(yīng)的競爭 ,使選擇性下 降 ,催化劑表面結(jié)焦量增加 ,再生周期縮短?？? 速過大 ,轉(zhuǎn)化率低 ,未轉(zhuǎn)化的原料回收循環(huán)量大 ,分離、回收消耗的能量也上升。若是絕熱式 反應(yīng)器 ,水蒸氣的消耗也將明顯增加?，F(xiàn)在一般工業(yè)上采用的液空速為 ～ 。 若原料氣中有二乙苯，則二乙苯在脫氫催化劑上也能脫氫生成二乙烯基苯，在精制產(chǎn)品時(shí)容易聚合 而堵塔。出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，只能用機(jī)械法清除，所以要求原料乙苯沸程應(yīng)在135~℃ .原 料氣中二乙苯含量小于 ％。 脫氫催化劑的活性組分是氧化鐵 ,助催化劑有鉀、釩、鉬、 鎢、鈰等氧化物。如 Fe 2 O 3 :K 2 O:Cr 2 O 3 =87：10： 3組成的 催化劑，乙苯的轉(zhuǎn)化率可達(dá) 60%，選擇性為 87%。 在有氫和水蒸氣存在下，氧化鐵體系可能有四價(jià)鐵、三 價(jià)鐵、二價(jià)鐵和金屬鐵之間平衡。在氫的作用下，高價(jià)鐵 會(huì)還原成低價(jià)鐵，甚至是金屬鐵。 助催化劑K 2 O，能改變催化劑表面酸度，減少裂解反應(yīng) 的發(fā)生，并能提高催化劑的抗結(jié)焦性能和消碳作用，以及促進(jìn)催化劑的再生能力，延長再生周期。 助催化劑 Cr 2 O 3，是高熔點(diǎn)金屬氧化物，可以提高催化 劑的耐熱性，穩(wěn)定鐵的價(jià)態(tài)。 任務(wù)點(diǎn) A0103 典型設(shè)備的選擇 乙苯脫氫反應(yīng)為 吸熱反應(yīng) ，需有外部提供大量的熱才能進(jìn) 行。 根據(jù)供熱方式不同 ， 采用的反應(yīng)器形式不同 ， 工藝流程 的組織也不同 。 乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯通常有外加熱列管式等溫反應(yīng)器和 絕熱式反應(yīng)器 。 目前大型新建生產(chǎn)裝置均采用絕熱式反應(yīng)器 。 是以煙道氣為熱載體，反應(yīng)器放在加熱爐內(nèi)，由高溫?zé)煹罋?，將反?yīng)所需要的熱量通過管壁傳遞給催化劑床層。 列管內(nèi)裝填 FeCrK催化劑，使用壽命一年左右。反應(yīng)器列管外走煙道氣，通過與列管內(nèi)反應(yīng)氣體換熱為反應(yīng)提供熱量。反應(yīng)氣體入口溫度大約為 580 ℃ ，出口溫度約 600 ℃ 。 所需要的熱源是由過熱水蒸氣直接帶入反應(yīng)系統(tǒng)。 靠反應(yīng)氣體在反應(yīng)過程中降溫放出的熱進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)氣體中伴隨有大量高溫水蒸氣作為熱載體，進(jìn)口溫度在 630 ℃ 左右，出口溫度在 580~600 ℃ 。 乙苯脫氫列管式等溫反應(yīng)器 1列管反應(yīng)器 。2圓缺擋板 。 3耐火磚砌成的加熱爐 。4燃燒噴嘴 絕熱反應(yīng)器乙苯脫氫工藝流程 1水蒸氣過熱爐 。2脫氫反應(yīng)器 。 4熱交換器 。5冷凝器 。6分離器 用
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