【文章內容簡介】 過一個分離罐，然后再進入廢氣冷卻器，冷卻氣體中的芳烴通過循環(huán)半柏油的洗滌而減少，并經冷卻后返回吸收塔；廢氣則通過一個密封罐進入燃料補充系統(tǒng)而用作蒸汽過熱器的燃料。 苯乙烯蒸餾總述： 苯乙烯蒸餾的目的是將從脫氫反應系統(tǒng)出來的液態(tài)芳烴混合物分餾成： a、一種高純度的苯乙烯產品（苯乙烯聚合物最小損失） b、循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)的 EB 物料流 c、苯乙烯焦油物料流 （含有苯乙烯聚合物、重餾分和少量苯乙烯） d、適合作為 EB 裝置進料的苯物料流 e、甲苯副產品物料流 從有機混合物 /水分離器出來的水飽和有機混合物（約含有苯： %(W)、甲苯： %(W)、 EB： %(W)、苯乙烯： %(W)以及一些高沸物）被送入 EB/SM分離塔。從分離塔出來的塔頂產品流（含有苯、甲苯、幾乎占進料中全部的 EB以及約 %(W)的苯乙烯）被送入 EB 回收塔。含有 %(W)甲苯的 EB 回收塔塔底產品循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)； EB 回收塔塔頂產品，即苯 甲苯混合物以及不足%(W)EB 被送入苯 /甲苯分離塔，苯 /甲苯分離塔將其分離為含約 %(W)甲苯的塔頂產品和含約 %(W)苯的塔底甲苯產品。 15 從 EB/SM 分離器出來的塔底液物料流，含有塔進料中的幾乎所有苯乙烯，沸點高于 SM 的復合物， NSI 聚合阻聚劑（另外送入分離塔），少量 EB 和分離塔中生成的苯乙烯聚合物被送入 SM塔。 SM 塔頂產品為 %(W)純度（最低）的苯乙烯產品；回流中加入 TBC，以抑制塔中的聚合反應。 含有約 50%(W)揮發(fā)物（（ SM+AMS）和焦油（低粘度））的 SM 塔底液被送至薄膜蒸發(fā)器。蒸發(fā)器蒸發(fā)揮 發(fā)物并將其送回到 SM塔底。蒸發(fā)器部分塔底液（塔底總量的 2/3）被泵送至 EB/SM 分離塔進行 NSI 循環(huán)。含有約 %(W)殘存苯乙烯的凈塔底液送至貯罐，作為燃料使用。 為把苯乙烯聚合物生成降低到最低限度， EB/SM 分離塔、 SM塔和薄膜蒸發(fā)器都減壓運行，這樣可以降低工作溫度。 A、乙苯 /苯乙烯分離塔（ T101） EB/SM 分離塔是一臺篩板塔塔，在真空下（塔頂絕壓為 180～ 200mmHg）運行操作。其目的是分離乙苯與苯乙烯。生產出一種塔釜產品，它含有苯乙烯、α 甲基苯乙烯、聚合物、高沸物以及少量可精制成合 格苯乙烯的 EB；同時，塔頂產出產品，它含有基本上全部的 EB、苯和甲苯并帶有約 %(W)苯乙烯。該塔的第二個目的是在分離時最大程度地減少苯乙烯轉換成聚合物的損失。有機混合物進料從有機混合物 /水分離器由泵送至 EB/SM分離塔。進料在 49塔板上進入該塔，NSI 溶液隨進料進入該塔，來自薄膜蒸發(fā)器底部的循環(huán) NSI 溶液在 SM/柏油混合器的上游加入至 EB/SM 分離塔進料。為取得理想的分離效果， EB/SM 分離塔在高回流比下操作，設計回流比為 ～ 12。通往再沸器的蒸汽流量根據(jù)使塔產生理想的回流比來確定。該塔再沸器 所需的熱能由 350kPa 的壓力的蒸汽所提供。在生產中保持理想的苯乙烯純度的關鍵是正確操作 EB/SM 分離塔，作為苯乙烯里的主要雜質， EB一旦離開分離塔塔底后總是進入 SM 分離塔塔頂，在苯乙烯塔里的實際分離是在苯乙烯和α 甲基苯乙烯之間進行，進行分離的關鍵是要有足夠的蒸汽流入再沸器。 B、 SM 精餾塔（ T301） SM精餾塔是一座在真空下（塔頂絕壓為 30～ 50mmHg）進行操作的有 36 層塔板的塔。其目的是將來自 EB/SM 分離塔的塔釜液中的進料進行分離，以便從塔頂產出 %(W) 以上的苯乙烯產品物流。該塔的 第二個目的是將該塔釜液經薄膜蒸發(fā)器汽提后，可生產出苯乙烯焦油，其中，苯乙烯和α 甲基苯乙烯含量相加 16 不超過 16%(W)。在 SM分離塔的進料中含有 98%(W)的苯乙烯、一些高沸點化合物（聚合物、α 甲基苯乙烯及其他物料）、一些低沸點物料（ EB）以及 NSI 阻聚劑。 TBC（叔丁基鄰苯二酚）在苯乙烯單體里以 2%(W)溶液的形式被注入回流管線以抑制塔內苯乙烯的聚合，設計回流比為 ～ 。 SM分離塔所需的熱量由350kPa 壓力等級的蒸汽所提供的。 C、甲苯 /乙苯回收塔（ T201） EB回收塔是一座有 40層塔板的 帶壓塔。其目的是分離從 EB/SM 分離塔的塔頂來料，在設計回流比為 ～ 10 的操作下，進入第 28 層塔板，獲得塔頂產物：苯 /甲苯物流，塔底產物：大約含 %(W)的甲苯以及大約含 %(W)苯乙烯的EB物流，塔釜液循環(huán)至脫氫反應系統(tǒng)。該塔再沸器所需的熱能由 1100kPa 蒸汽所提供。 D、苯 /甲苯分離塔（ T401） 苯 /甲苯分離塔是帶壓操作的 4床層填料塔。 EB回收塔的塔頂物流送入該塔，在設計回流比為 ～ 的操作下，分離出約含 %(W)的甲苯的苯塔頂產品和約含 %(W)的苯的甲苯塔釜產 品。本塔使用的填料是碳鋼鮑爾環(huán)。為避免液體分布的不均勻，該塔使用 4個獨立的填料床層，在每層頂部裝有一臺液體分布器。該塔再沸器所需的熱能由 1100kPa 蒸汽所提供。苯 /甲苯分離塔的關鍵部位是位于第三填料床層下的溫度控制，每單位床層高度的溫度變化率在此達到最大限度。該溫度可以通過重新設定進入再沸器的蒸汽流量控制來進行調整?；亓鞅瓤梢酝ㄟ^產品規(guī)格的需要來控制。 17 二 、物料及熱量衡算 （一）、苯乙烯生產全系統(tǒng)的物料衡算 取每小時產量為計算基準 反應系統(tǒng) （流程方框示意圖如下） 反應系統(tǒng)進料量計算 （ 1）苯乙烯每小時產量：（年生產能力 /開工時間） 1 108kg/7200h=（ 2）每小時產量中純苯乙烯量：（苯乙烯每小時產量產品苯乙烯純度） %=（ 3）苯乙烯每小時生成量： [每小時產量中純苯乙烯量 /（ 1－ 3%） ] (13%)=（ 4）所需新鮮乙苯量： [苯乙烯每小時生成量乙苯分子量 /（苯乙烯收率新鮮乙苯純度苯乙烯分子量） ] 106/(90% 99% 104)= kg/h （ 5）所需乙苯總量： [苯乙烯每小時生成量乙苯分子量 /（單程轉化率主反應選擇性新鮮乙苯純度苯乙烯分子量） ] 去分離系統(tǒng) 油層 水層去生化處理 液相 氣相放空 油水分離器 爐油貯罐 鹽水冷凝器 配比水蒸氣 乙苯貯罐 乙苯蒸發(fā)器 新鮮乙苯 循環(huán)乙苯 熱交換器 反應器 第二預熱器 第一預熱器 水冷凝器 氣相 液相 18 + H2 106/(42% 92% 99% 104)= kg/h （ 6）循環(huán)乙苯量：（所需乙苯總量－所需新鮮乙苯量） = kg/h （ 7）水蒸氣所需量：（所需乙苯總量 水蒸汽稀釋比） = kg/h （ 8） 新鮮乙苯中含二甲苯量：（所需 新鮮乙苯量二甲苯含量） 1%= kg/h （ 9）循環(huán)乙苯中含二甲苯量及苯乙烯量： %= kg/h （ 10）新鮮乙苯組成： 組成 乙苯 二甲苯 ∑ wt% 99 1 100 kg/hr （ 11）乙苯貯罐中原料組成：（新鮮乙苯＋循環(huán)乙苯） 組成 新鮮乙苯 循環(huán)乙苯 ∑ wt% 100 kg/hr （ 12）乙苯蒸發(fā)器中原料組成：（乙苯貯罐中原料＋水蒸氣所需量） 組成 乙苯儲罐中原料 水蒸氣所需量 ∑ wt% 40 60 100 kg/hr （ 13）反應后各種產物的生成量： ↑ 92% 106 104 2 副反應： C8H10 C6H? + C2H4 106 78 28 主反應： % C2H3 C2H5 19 % C8H10 + H2 C7H8 + CH4↑ % 106 2 92 16 C8H10 → 8C + 5H2↑ % 106 96 10 % C + H2O CO2 + 2H2 12 18 44 4 C8H10 C16H18 + 2H2↑ % 106 210 4 % 計算結果列表如下： 20 組分 分子量 進料量 出料量 kg/hr kmol/hr kg/hr kmol/hr yi % 乙苯 106 二甲苯 106 苯乙烯 104 氫氣 2 0 0 乙烯 28 0 0 甲烷 16 0 0 甲苯 92 0 0 二氧化碳 44 0 0 水 18 苯 78 0 0 二聚體 210 0 0 ∑ － 出水冷冷凝器的氣液組成 ： ① 離開水冷冷凝器的液體組成 xi： 可認為 H C2H CO2完全不冷凝，二聚體完全被冷凝。 假設氣化率 V（ ～ ），由公式 ? ?? ?11 ??? i ifi kv xx求出 Xi， 利用 ∑ Xi=1，檢驗所設的 V是否正確。 設氣化率 V= 例如：乙苯 Ki= V(Ki1) +1=（ ） +1= 計算結果列表如下： 組成 Xf i Pi0 PPK ii 0? V（ ki－ 1）+1 ? ?? ?11 ??? i ifi kv xx 乙苯 21 苯乙烯 水蒸氣 二甲苯 甲苯 苯 ∑ Xi=+++++ = 所以，所設 V是正確。 ② 未冷凝的氣體組成 yi： 由 Li=Lxi（ kmol/hr）， L=（ 1－ V） F，則 Vi=Fi－ Li（ kmol/hr） ， yi=Vi/∑xi 離開水 冷器的液體總量： L=（ 1－ V） F（ kmol/hr） L=(1V)F (kmol/hr) L=() = kmol/hr 計算結果列表如下： 組成 Fi kmol/hr Li=Lxi kmol/hr Li kg/hr Vi=Fi－ Li kmol/hr Vi kg/hr yi % 乙苯 苯乙烯 水蒸氣 160,938 二甲苯 甲苯 苯 氫氣 0 0 22 二氧化碳 0 0 甲烷 0 0 乙烯 0 0 二聚體 0 0 0 ∑ 出鹽水冷凝器的氣液組成 ：（ T 進 =40℃， T 出 =－ 10℃） 為了簡化計算起見，參照清華大學 1千噸苯乙烯工藝設計說明書，經 鹽水冷凝器后，絕大多數(shù)芳烴和水冷凝成液體 ，各冷凝下來量如下：（ wt%） 組成 H2 CO2 CH4 C2H4 H2O 甲苯 二甲苯 苯 乙苯 苯乙烯 各物質被冷凝量 0 0 0 0 92 75 85 ① 出鹽水冷凝器液相組成 Xi： Li =Fiwt% xi= Li/∑ Li 100% （ wt%） 計算示例：（乙苯為例） Li= = xi = = 計算結果列表如下： 組成 Fi kmol/hr Fi kg/hr Li kg/hr Li kmol/hr xi wt% 乙苯 苯乙烯 水蒸氣 二甲苯 甲苯 苯 23 ∑ ② 出鹽水冷凝器氣相組成 yi：（根據(jù) Vi=Fi－ Li） 計算示例： (