年產(chǎn)78萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-04 01:28 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器，生產(chǎn)能力可達(dá)到數(shù)10kt/a，但是單段絕熱反應(yīng)器單程轉(zhuǎn)化率過(guò)低，選擇性較低，蒸汽消耗高。因此在20世紀(jì)60至7O年代，又相繼開發(fā)了多段絕熱反應(yīng)器(圖33和圖34)。段間蒸汽直接加熱二段絕熱反應(yīng)，其主要特征是正壓操作和軸向流動(dòng)，其工藝指標(biāo)為：反應(yīng)進(jìn)口溫度大于600℃，第一段反應(yīng)器水烴比為1～2；第二段反應(yīng)器水烴比為2．5～3，轉(zhuǎn)化率約45% ，每噸苯乙烯消耗蒸汽8噸。段間蒸汽間接加熱二段絕熱反應(yīng)器，就反應(yīng)器的特征而言與直接加熱流程相同，只是改變了加熱流程由直接加熱改為間接加熱，其工藝指標(biāo)為：反應(yīng)進(jìn)口溫度大于600℃，反應(yīng)器水烴比為2～，轉(zhuǎn)化率約5O%，每噸苯乙烯消耗蒸汽7．5噸。圖33 段間直接加熱二段軸向絕熱反應(yīng)器圖34 段間間接加熱二段軸向絕熱反應(yīng)器 （2）絕熱負(fù)壓脫氫工藝及反應(yīng)器2O世紀(jì)6O年代中期，Lummus和Monsanto公司聯(lián)合開發(fā)了乙苯負(fù)壓脫氫工藝(圖35)，采用負(fù)壓脫氫能明顯促進(jìn)乙苯向苯乙烯平衡的移動(dòng)，能夠降低水烴比，節(jié)約蒸汽消耗。在Monsanto的實(shí)驗(yàn)裝置工藝中，反應(yīng)壓力為真空，反應(yīng)器進(jìn)口溫度600℃以上,～2，轉(zhuǎn)化率約6O%,生產(chǎn)每噸苯乙烯消耗蒸汽4噸。圖35 Lummus二段絕熱負(fù)壓脫氫工藝 生產(chǎn)工藝流程的選擇 乙苯生產(chǎn)工藝流程 EBM axSM工藝相對(duì)于Mobil/Badger的純氣相烴化工藝和Lummus/UOP的純液相烴化工藝來(lái)講，具有最高的乙苯收率和產(chǎn)品純度。這一方面是由于新型的高活性和高單烷基苯選擇性的MCM22催化劑的應(yīng)用；另一方面是由于液相烷基化工藝與氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)工藝的完美結(jié)合?？朔煞N工藝的不足之處，使EBM axSM工藝成為當(dāng)今最具競(jìng)爭(zhēng)力的乙苯生產(chǎn)技術(shù)。該工藝在裝置的設(shè)備投資上明顯低于相應(yīng)的純氣相工藝和純液相工藝。MCM 22催化劑優(yōu)良的單烷基化選擇性降低了反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)過(guò)量苯進(jìn)料的要求，不僅減小了烷基化反應(yīng)器的尺寸，而且使整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備投資，尤其是苯回收塔及其附屬設(shè)備的投資大大降低。烷基化反應(yīng)器流出液中多乙苯組份含量的減少，也節(jié)省了多乙苯回收塔和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)系統(tǒng)的投資成本。其運(yùn)行操作費(fèi)用也低于其它工藝。 故本次設(shè)計(jì)乙苯生產(chǎn)工藝流程采用EBM axSM工藝。 苯乙烯生產(chǎn)工藝流程 由于采用中間換熱的兩段負(fù)壓絕熱脫氫工藝較好的解決了單段絕熱反應(yīng)器脫氫的過(guò)熱水蒸氣消耗量大、乙苯轉(zhuǎn)化率低和苯乙烯選擇性低等的缺點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)采用的苯乙烯生產(chǎn)工藝為乙苯催化脫氫法，兩段負(fù)壓絕熱脫氫工藝。 生產(chǎn)工藝流程介紹 生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖 生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖36所示圖36 苯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖 工藝流程敘述工藝流程簡(jiǎn)圖如圖36所示，由苯及乙烯發(fā)生烷基化反應(yīng)得到粗乙苯，進(jìn)入乙苯分離塔將重組分二乙苯，三乙苯及焦油從塔釜回收循環(huán)，塔頂?shù)玫奖脚c乙苯混合物，進(jìn)入乙苯精餾塔，塔頂?shù)玫降谋竭M(jìn)行回收，在烷基化反應(yīng)塔中再次進(jìn)行反應(yīng)。 在精餾塔中制得的乙苯，進(jìn)入乙苯脫氫反應(yīng)器，得到苯乙烯粗產(chǎn)品及其他雜質(zhì)。進(jìn)入乙苯/苯乙烯分離塔，將粗苯乙烯從塔底進(jìn)入苯乙烯蒸餾塔，通過(guò)苯乙烯蒸餾塔，得到符合產(chǎn)品要求的精制苯乙烯，塔底有焦油等雜質(zhì)排出。乙苯/苯乙烯分離塔塔頂?shù)玫降氖谴忠冶?，進(jìn)入甲苯/乙苯分離塔，可以從其塔底得到較高純度的乙苯，通過(guò)循環(huán)回收乙苯，讓乙苯重新進(jìn)入脫氫反應(yīng)器。甲苯/乙苯塔塔頂?shù)玫郊妆?，進(jìn)入苯/甲苯塔進(jìn)行分離，塔頂?shù)玫奖?，塔底得到甲苯? 物料衡算本設(shè)計(jì)物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，即進(jìn)入系統(tǒng)的物料量和流出系統(tǒng)的物料量相等；計(jì)算基準(zhǔn)以小時(shí)為基準(zhǔn)的，累積量為0；設(shè)計(jì)計(jì)算以摩爾為單位。乙苯脫氫反應(yīng)方程式為：主反應(yīng) C6H5C2H5→ C6H5CHCH2 + H2 (41)副反應(yīng) C6H5C2H5→C6H6 +C2H4 (42)C6H5C2H5 + H2→ C6H5CH3 + CH4 (43) 乙苯烷基化化反應(yīng)方程式為： 主反應(yīng) C6H6+C2H4 → C6H5C2H5 (44) 物料衡算相關(guān)技術(shù)條件： 水蒸汽作稀釋劑，：1反應(yīng)壓力為150KPa（絕），反應(yīng)溫度為580℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度630℃,乙苯總轉(zhuǎn)化率為60%，各反應(yīng)選擇性分別為：(41)96%、(42)1%、(43)3%、（44）90%。原料組成：%；%。因純度較高，視為純物質(zhì)。 半成品組成：乙苯： %( W% )，因純度較高，視為純物質(zhì)。水蒸汽為惰性組分，不發(fā)生水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，并且無(wú)結(jié)焦反應(yīng)。 冷凝液經(jīng)油水分離器分離成水和有機(jī)混合物，水中夾帶芳烴量為500mg/L，夾帶芳烴組成同有機(jī)混合物相同。有機(jī)混合物中水量很少可忽略。 (W%)。精餾塔塔頂苯乙烯回收率大于95%。精餾塔真空操作，塔頂壓力50mmHg。 乙苯－苯乙烯塔真空操作，塔頂壓力200mmHg。塔頂苯乙烯含量%，塔釜乙苯%。 苯－甲苯塔塔頂壓力160mmHg，塔頂甲苯%，塔釜苯%。 乙苯回收塔，塔頂乙苯%，塔釜甲苯%。 反應(yīng)器物料衡算假設(shè)以10000kg/h乙苯進(jìn)料為基準(zhǔn),反應(yīng)器進(jìn)料：乙苯：10000/106= kmol/h；水蒸氣：10000。 反應(yīng)器出口組成如表41所示：表41 反應(yīng)器出口組成組分kg/hkmol/h乙苯苯乙烯甲苯苯氫氣甲烷乙烯合計(jì) 冷凝器物料衡算1 冷凝器頂物料組成冷凝器頂出口物料如表42所示：表42 冷凝器頂出口物料組分kg/hkmol/hW%mol%氫氣 甲烷 乙烯 合計(jì) 2 冷凝器底物料組成 冷凝器底物料組成如表43所示：表43 冷凝器底物料組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 水蒸氣 合計(jì) 分離器物料衡算1 分離器底物料組成 分離器底物料組成如表44所示：表44 油水分離器底的廢水組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 水蒸氣15000 合計(jì) 100100 2 分離器頂物料組成 分離器頂物料組成如表45所示：表45 油水分離器頂?shù)挠袡C(jī)混合物組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 合計(jì) 100100 阻聚劑加入量=%=；。 －苯乙烯塔物料衡算 1 乙苯－苯乙烯塔的進(jìn)料組成如表46所示：表46 乙苯－苯乙烯塔的進(jìn)料組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 阻聚劑 合計(jì) 100100選輕關(guān)鍵組份為乙苯，重關(guān)鍵組份為苯乙烯。 2 乙苯－苯乙烯塔頂?shù)奈锪辖M成乙苯－苯乙烯塔頂?shù)奈锪辖M成如表47所示：表47 乙苯－苯乙烯塔頂?shù)奈锪辖M成如表47所示：組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 合計(jì) 100100 3 乙苯－苯乙烯塔底的物料組成 乙苯－苯乙烯塔底的物料組成如表48所示：表48 乙苯－苯乙烯塔底的物料組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 阻聚劑 合計(jì) 100100 甲苯/乙苯塔物料衡算 選輕關(guān)鍵組份為甲苯，重關(guān)鍵組份為乙苯。 進(jìn)料量 F2＝D1＝ kmol/h 1 乙苯回收塔塔頂?shù)奈锪辖M成 乙苯回收塔塔頂?shù)奈锪辖M成如表49所示：表49 乙苯回收塔塔頂?shù)奈锪辖M成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 甲苯 苯 合計(jì) 1001002 乙苯回收塔塔底的物料組成 乙苯回收塔塔底的物料組
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