【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 熟和有效的技術(shù)，自 1970年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來(lái)，目前大約有 55 套裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。 A、工藝流程 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 4 乙苯 (EB)脫氫是在蒸汽存在下，利用蒸汽來(lái)使并維持催化劑處于適當(dāng)?shù)难趸癄顟B(tài)。蒸汽既加熱反應(yīng)進(jìn)料、減少吸熱反應(yīng)的溫度降，同時(shí)蒸汽也降低產(chǎn)品的分壓使反應(yīng)平衡向著苯乙烯 (SM)方向進(jìn)行，且又可以連續(xù)去除積炭以維持催化劑的一定活性。 高溫、高壓蒸汽稀釋和低反應(yīng)系統(tǒng)壓力能提供良好的反應(yīng)平衡曲線，對(duì)乙苯 (EB)轉(zhuǎn)化為苯乙烯 (SM)有利，在有兩個(gè)絕熱反應(yīng)器的工業(yè)生產(chǎn)裝置中，乙苯 (EB)的總轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 70%～ 85%。新鮮乙苯和循環(huán)乙苯先與一部分蒸汽混合，然后在一個(gè)用火加熱的蒸汽過(guò)熱器內(nèi)進(jìn)行過(guò)熱，再與過(guò)熱蒸汽相混合，在一個(gè)兩段、絕熱的徑向催化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行脫氫。熱反應(yīng)產(chǎn)物在一個(gè)熱交換器內(nèi)冷卻以回收熱量并冷凝。不凝氣（主要是氫氣）壓縮后，經(jīng)回收烴類后再用作蒸汽過(guò)熱器的燃料，而冷凝液體分為冷凝水和脫水有機(jī)混合物（ DM）。 在脫水有機(jī)混合物 (DM)（苯乙烯、未反應(yīng)乙苯、苯、甲苯和少量高沸物）中加入一種不含硫的阻聚劑 (NSI)以減少聚合而損失苯乙烯（ SM）單體，然后在乙苯 /苯乙烯單體（ EB/SM）分餾塔進(jìn)行分離，塔頂輕組分 (EB 及輕組分 (苯 /甲苯 )從塔頂取得 )去乙苯分離塔，從而從乙苯分離出苯和甲苯，回收的乙苯返回脫氫反應(yīng)器原料中。 EB/SM 塔底物（苯乙烯單體和高沸物）在最后苯乙烯分餾塔內(nèi)進(jìn)行分餾，塔頂產(chǎn)品即為苯乙烯（ SM）單體產(chǎn)品，少量的塔底焦油用作蒸汽過(guò)熱器的燃料，蒸汽過(guò)熱器所需大部分燃料來(lái)自脫氫廢氣和苯乙烯焦油。 表 12典型苯乙烯單體產(chǎn)品性能 性能 指標(biāo) 苯乙烯 ≮ % 顏色， APHA ≯ 10 聚合物 ≯ 10ppm(W) 硫 ≯ 1ppm(W) 苯乙炔 ≯ 30ppm(W) 過(guò)氧化物 ≯ 20ppm(W) 粘度（ 25℃） 目前現(xiàn)代化工藝裝置中生產(chǎn)的苯乙烯純度已可達(dá) %(W)以上。 B、工藝特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 5 （ a）特殊的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)： 在低壓（深度真空下）下操作以達(dá)到最高的乙苯單程轉(zhuǎn)化率和最高的苯乙烯選擇性。該系統(tǒng)是由蒸汽過(guò)熱器、過(guò)熱蒸汽輸送管線和反應(yīng)產(chǎn)物換熱器組成，設(shè)計(jì)為熱聯(lián)合機(jī)械聯(lián)合裝置。整個(gè)脫氫系統(tǒng)的壓力降小，以維持壓縮機(jī)入口盡可能高壓，同時(shí)維持脫氫反應(yīng)器盡可能低壓，從 而提高苯乙烯的選擇性，同時(shí)不損失壓縮能和投資費(fèi)用。 （ b）低蒸汽 /油（ EB）比的設(shè)計(jì)方案： 魯姆斯公司設(shè)計(jì)的苯乙烯裝置是在低蒸汽 /油比下操作，可降低苯乙烯生產(chǎn)成本，已在工業(yè)化裝置的操作中證明在低蒸汽 /油比的情形下，新催化劑的穩(wěn)定性良好。 （ c）能量回收： 魯姆斯公司在苯乙烯裝置上已實(shí)現(xiàn)了低品位能量（ 500 大卡 /公斤苯乙烯）的回收工藝，利用乙苯 /苯乙烯蒸餾塔頂產(chǎn)物的冷凝熱來(lái)汽化乙苯和水的共沸物，并直接送至脫氫反應(yīng)器，而不需要任何壓縮設(shè)備。 （ d）安全： 一旦儀表系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有任何嚴(yán)重誤操作或故障時(shí)，脫 氫反應(yīng)的自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)即啟動(dòng)，無(wú)需任何操作員工即可將裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入安全操作狀態(tài)或安全停工。 （ e）操作容易： 利用該技術(shù)的工業(yè)化裝置已證明它具有很高的可靠性。工業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和設(shè)備的良好設(shè)計(jì)可使操作無(wú)故障，從而可減少生產(chǎn)波動(dòng)和損失。 （ f）催化劑壽命長(zhǎng)： 根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，脫氫催化劑的使用壽命是 18～ 24 個(gè)月。隨著乙苯裝置上催化劑壽命的延長(zhǎng)，乙苯和苯乙烯裝置更換催化劑的停工時(shí)間也可適應(yīng)盡量減少總停車時(shí)間的需求。 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 6 2 生產(chǎn)工藝說(shuō)明 原料、成品及半成品 乙苯的沸程為 ℃～ ℃。為了減 少副反應(yīng)發(fā)生，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，要求原料乙苯中二乙苯的含量 %。因?yàn)槎冶矫摎浜笊傻亩蚁┗饺菀自诜蛛x與精制過(guò)程中生成聚合物，堵塞設(shè)備和管道，影響生產(chǎn)。另外，要求原料中乙炔 ≤ 10ppm（ V%） 、硫（以 H2S 計(jì)） 2ppm（ V%）、氯（以 HCl 計(jì)）≤ 2ppm（Ｗ %）、水≤ 10ppm（Ｗ %），以免對(duì)催化劑的活性和壽命產(chǎn)生不利的影響。 乙苯經(jīng)脫氫反應(yīng)器反應(yīng)后，反應(yīng)生成物送乙苯 — 苯乙烯塔分離成乙苯（苯和甲苯）及粗苯乙烯（帶重組分及焦油）。 主、副化學(xué)反應(yīng)式 乙苯在脫氫反應(yīng)器中主要發(fā)生下列 反應(yīng)： 主反應(yīng)： C6H5C2H5 → C6H5CHCH2 + H2 副反應(yīng)： C6H5C2H5 + H2 → C6H5CH3+ CH4 C6H5C2H5 + H2 → C6H6 + CH3CH3 C6H5C2H5 → C6H6 + CH2CH2 生產(chǎn)步驟 乙苯脫氫反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，同時(shí)伴隨三個(gè)副反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)循環(huán)水冷凝器和鹽水冷凝器冷卻后，降溫到 8℃左右，苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、水和重組分全部冷凝，甲烷和乙烯不冷凝，冷凝液經(jīng)油水分離器分離成水和有機(jī)混合物，將水分離，在有機(jī)混合物中添加阻聚劑 2,4二硝基 鄰 二 丁基酚（ DNBP）。有機(jī)混合物送精餾工序。先經(jīng)乙苯 — 苯乙烯塔分離成乙苯（及苯、甲苯）和粗苯乙烯（帶重組分及焦油）。乙苯餾分送苯 甲苯塔分成苯、甲苯餾分和回收乙苯，回收乙苯返回脫氫工序。粗苯乙烯送精餾塔分成精苯乙烯和焦油。 原理、化 學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì) 苯乙烯（ SM）是乙苯（ EB）經(jīng)過(guò)高吸熱脫氫反應(yīng)而生成： EB=SM+H2 反應(yīng)深度由平衡控制： （ 1）汽態(tài)平衡常數(shù)為： KP=PSM PH2/PEB=PT YSM YH2/YEB 其中： PT—— 系統(tǒng)總壓； PSM(H2/EB)—— 各對(duì)應(yīng)組分分壓； YSM(H2/EB)—— 各撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 對(duì)應(yīng)組分摩爾分率； （ 2）對(duì)于所有吸熱氣相反應(yīng)，平衡常數(shù)隨著溫度的提高而增加，這時(shí)反應(yīng)平衡關(guān)系如下： lnKP=A— B/T （ T： K， KP： atm） 其中： A=， B=； 因此 ，溫度升高， EB 轉(zhuǎn)化為 SM的轉(zhuǎn)化率亦隨之升高。 通常，在苯和甲苯的生成中，甲烷和乙烯的量總是比預(yù)期的要少。一氧化碳通常是二氧化碳的 10%（摩爾）。在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中應(yīng)該記?。涸诮咏磻?yīng)平衡時(shí) SM停止生成，而苯和甲苯卻繼續(xù)生成，實(shí)際上并沒(méi)有限度。另外，因?yàn)?SM 的生成部分地受到擴(kuò)散的控制，因此，隨著溫度的上升，苯和甲苯的生成率要比 SM 的生成快得多。 EB脫氫的主要操作和設(shè)計(jì)變量 a、溫度 b、催化劑量及催化劑 c、壓力 d、蒸汽稀釋 因?yàn)?EB脫氫生成 SM 的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以反應(yīng)混合物的溫度隨反應(yīng)加 深而降低。反應(yīng)速率降低的原因其一是反應(yīng)越來(lái)越接近平衡，反應(yīng)推動(dòng)力越來(lái)越小，其二在反應(yīng)速率常數(shù)的降低。在一般設(shè)計(jì)中，在第一個(gè)三分之一的催化劑床層上，約有 80%的溫降產(chǎn)生。在基于這樣的原理基礎(chǔ)上，有一個(gè)很高的入口反應(yīng)溫度當(dāng)然是很理想的