【文章內(nèi)容簡介】 器，生產(chǎn)能力可達到數(shù)10kt/a，但是單段絕熱反應器單程轉(zhuǎn)化率過低，選擇性較低，蒸汽消耗高。因此在20世紀60至7O年代，又相繼開發(fā)了多段絕熱反應器(圖33和圖34)。段間蒸汽直接加熱二段絕熱反應，其主要特征是正壓操作和軸向流動，其工藝指標為：反應進口溫度大于600℃，第一段反應器水烴比為1～2；第二段反應器水烴比為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器，就反應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，其工藝指標為：反應進口溫度大于600℃，反應器水烴比為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器圖34 段間間接加熱二段軸向絕熱反應器 （2）絕熱負壓脫氫工藝及反應器2O世紀6O年代中期，Lummus和Monsanto公司聯(lián)合開發(fā)了乙苯負壓脫氫工藝(圖35)，采用負壓脫氫能明顯促進乙苯向苯乙烯平衡的移動，能夠降低水烴比，節(jié)約蒸汽消耗。在Monsanto的實驗裝置工藝中，反應壓力為真空，反應器進口溫度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工藝相對于Mobil/Badger的純氣相烴化工藝和Lummus/UOP的純液相烴化工藝來講，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工藝成為當今最具競爭力的乙苯生產(chǎn)技術(shù)。該工藝在裝置的設備投資上明顯低于相應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系統(tǒng)對過量苯進料的要求，不僅減小了烷基化反應器的尺寸，而且使整個系統(tǒng)的設備投資，尤其是苯回收塔及其附屬設備的投資大大降低。烷基化反應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)移反應系統(tǒng)的投資成本。其運行操作費用也低于其它工藝。 故本次設計乙苯生產(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壓絕熱脫氫工藝較好的解決了單段絕熱反應器脫氫的過熱水蒸氣消耗量大、乙苯轉(zhuǎn)化率低和苯乙烯選擇性低等的缺點，故本設計采用的苯乙烯生產(chǎn)工藝為乙苯催化脫氫法，兩段負壓絕熱脫氫工藝。 生產(chǎn)工藝流程介紹 生產(chǎn)工藝流程簡圖 生產(chǎn)工藝流程簡圖如圖36所示圖36 苯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡圖 工藝流程敘述工藝流程簡圖如圖36所示，由苯及乙烯發(fā)生烷基化反應得到粗乙苯，進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，進入乙苯精餾塔，塔頂?shù)玫降谋竭M行回收，在烷基化反應塔中再次進行反應。 在精餾塔中制得的乙苯，進入乙苯脫氫反應器，得到苯乙烯粗產(chǎn)品及其他雜質(zhì)。進入乙苯/苯乙烯分離塔，將粗苯乙烯從塔底進入苯乙烯蒸餾塔，通過苯乙烯蒸餾塔，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，通過循環(huán)回收乙苯，讓乙苯重新進入脫氫反應器。甲苯/乙苯塔塔頂?shù)玫郊妆?，進入苯/甲苯塔進行分離，塔頂?shù)玫奖剑椎玫郊妆健? 物料衡算本設計物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，即進入系統(tǒng)的物料量和流出系統(tǒng)的物料量相等；計算基準以小時為基準的，累積量為0；設計計算以摩爾為單位。乙苯脫氫反應方程式為：主反應　 C6H5C2H5→ C6H5CHCH2 + H2 (41)副反應 C6H5C2H5→C6H6 +C2H4 (42)C6H5C2H5 + H2→ C6H5CH3 + CH4 (43) 乙苯烷基化化反應方程式為： 主反應 C6H6+C2H4 → C6H5C2H5 (44) 物料衡算相關(guān)技術(shù)條件： 水蒸汽作稀釋劑，：1反應壓力為150KPa（絕），反應溫度為580℃，反應器進口溫度630℃,乙苯總轉(zhuǎn)化率為60%，各反應選擇性分別為：(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，并且無結(jié)焦反應。 冷凝液經(jīng)油水分離器分離成水和有機混合物，水中夾帶芳烴量為500mg/L，夾帶芳烴組成同有機混合物相同。有機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%。 反應器物料衡算假設以10000kg/h乙苯進料為基準,反應器進料：乙苯：10000/106= kmol/h；水蒸氣：10000。 反應器出口組成如表41所示：表41 反應器出口組成組分kg/hkmol/h乙苯苯乙烯甲苯苯氫氣甲烷乙烯合計 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 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 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 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混合物組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 合計 100100 阻聚劑加入量=%=；。 －苯乙烯塔物料衡算 1 乙苯－苯乙烯塔的進料組成如表46所示：表46 乙苯－苯乙烯塔的進料組成組分mi,kg/hkmol/hW%mol%乙苯 苯乙烯 甲苯 苯 阻聚劑 合計 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 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 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 1001002 乙苯回收塔塔底的物料組成 乙苯回收塔塔底的物料組