【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向從內(nèi)向外地進(jìn)入催化劑床層，一部分EB反應(yīng)生成 SM，由于進(jìn)行吸熱反應(yīng)，溫度降低?；旌狭鞒鑫锱c過(guò)熱蒸汽進(jìn)行換熱而得到重新加熱并徑向通過(guò)第二個(gè)催化劑床層。大部分 EB 反應(yīng)生成 SM（受平衡限制）和少量副產(chǎn)品。 反應(yīng)器系統(tǒng)的流出物由于兩個(gè)壓力等級(jí)的蒸汽再生而進(jìn)行冷卻。冷卻的反應(yīng)器產(chǎn)品與部分未汽提的工藝?yán)淠罕贿^(guò)熱降溫，并在主冷凝器中冷凝。冷凝液因重力作用自動(dòng)流至有機(jī)混合物 /水分離器，而未冷凝的蒸汽進(jìn)一步得到冷卻并在 14 調(diào)節(jié)冷卻器中冷凝。調(diào)節(jié)冷凝器中的冷凝液也流向有機(jī)混合物 /水分離器。在有機(jī)混合物 /水分離中，芳 烴和工藝?yán)淠簶?gòu)成兩個(gè)相位。被稱之為“脫氫混合物（ DM）”的芳烴相流進(jìn)有機(jī)物分隔間，隨后進(jìn)行 SM 產(chǎn)品精餾和對(duì)未反應(yīng)的 EB、及副產(chǎn)物苯、甲苯和高沸物進(jìn)行回收。水相因重力在有機(jī)混合物 /水分離器的主分離室中分離。 工藝?yán)淠河帽脡核椭劣脕?lái)除去夾帶有機(jī)物的撇沫罐。一部分冷凝液被過(guò)濾，以除去催化劑塵末，然后用來(lái)對(duì)冷卻的反應(yīng)器流出物進(jìn)行降溫。凈工藝?yán)淠和ㄟ^(guò)汽提除去溶解的有機(jī)物。冷凝液首先由汽提塔的塔頂液 /進(jìn)料內(nèi)部換熱器進(jìn)行預(yù)熱，然后通過(guò)蒸汽噴射器的直接蒸汽加熱至工藝?yán)淠浩崴僮鳒囟?，以把塔中汽提過(guò)程中的損失降低 到最低程度。從調(diào)節(jié)冷卻器出來(lái)的未冷凝氣體為脫氫廢氣，含有氫、二氧化碳、甲烷和大量的芳烴。氣體通過(guò)壓縮機(jī)入口罐，然后送往廢氣壓縮機(jī)，壓縮氣體通過(guò)一個(gè)分離罐，然后再進(jìn)入廢氣冷卻器，冷卻氣體中的芳烴通過(guò)循環(huán)半柏油的洗滌而減少，并經(jīng)冷卻后返回吸收塔；廢氣則通過(guò)一個(gè)密封罐進(jìn)入燃料補(bǔ)充系統(tǒng)而用作蒸汽過(guò)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(yīng)系統(tǒng)出來(lái)的液態(tài)芳烴混合物分餾成： a、一種高純度的苯乙烯產(chǎn)品（苯乙烯聚合物最小損失） b、循環(huán)至脫氫反應(yīng)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(jìn)料的苯物料流 e、甲苯副產(chǎn)品物料流 從有機(jī)混合物 /水分離器出來(lái)的水飽和有機(jī)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(lái)的塔頂產(chǎn)品流（含有苯、甲苯、幾乎占進(jìn)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(chǎn)品循環(huán)至脫氫反應(yīng)系統(tǒng)； EB回收塔塔頂產(chǎn)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(chǎn)品和含約 %(W)苯的塔底甲苯產(chǎn)品。 15 從 EB/SM 分離器出來(lái)的塔底液物料流，含有塔進(jìn)料中的幾乎所有苯乙烯，沸點(diǎn)高于 SM 的復(fù)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(chǎn)品為 %(W)純度（最低）的苯乙烯產(chǎn)品；回流中加入 TBC，以抑制塔中的聚合反應(yīng)。 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(jìn)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(yùn)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(tái)篩板塔塔，在真空下（塔頂絕壓為 180～ 200mmHg）運(yùn)行操作。其目的是分離乙苯與苯乙烯。生產(chǎn)出一種塔釜產(chǎn)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(shí)，塔頂產(chǎn)出產(chǎn)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(gè)目的是在分離時(shí)最大程度地減少苯乙烯轉(zhuǎn)換成聚合物的損失。有機(jī)混合物進(jìn)料從有機(jī)混合物 /水分離器由泵送至 EB/SM分離塔。進(jìn)料在 49塔板上進(jìn)入該塔，NSI 溶液隨進(jìn)料進(jìn)入該塔，來(lái)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(jìn)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(shè)計(jì)回流比為 ～ 12。通往再沸器的蒸汽流量根據(jù)使塔產(chǎn)生理想的回流比來(lái)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(chǎn)中保持理想的苯乙烯純度的關(guān)鍵是正確操作 EB/SM 分離塔，作為苯乙烯里的主要雜質(zhì)， EB一旦離開(kāi)分離塔塔底后總是進(jìn)入 SM 分離塔塔頂，在苯乙烯塔里的實(shí)際分離是在苯乙烯和α 甲基苯乙烯之間進(jìn)行，進(jìn)行分離的關(guān)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(jìn)行操作的有 36 層塔板的塔。其目的是將來(lái)自 EB/SM 分離塔的塔釜液中的進(jìn)料進(jìn)行分離，以便從塔頂產(chǎn)出 %(W) 以上的苯乙烯產(chǎn)品物流。該塔的 第二個(gè)目的是將該塔釜液經(jīng)薄膜蒸發(fā)器汽提后，可生產(chǎn)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(guò) 16%(W)。在 SM分離塔的進(jìn)料中含有 98%(W)的苯乙烯、一些高沸點(diǎn)化合物（聚合物、α 甲基苯乙烯及其他物料）、一些低沸點(diǎn)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(nèi)苯乙烯的聚合，設(shè)計(jì)回流比為 ～ 。 SM分離塔所需的熱量由350kPa 壓力等級(jí)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(lái)料，在設(shè)計(jì)回流比為 ～ 10 的操作下，進(jìn)入第 28 層塔板，獲得塔頂產(chǎn)物：苯 /甲苯物流，塔底產(chǎn)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(yīng)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(shè)計(jì)回流比為 ～ ，分離出約含 %(W)的甲苯的苯塔頂產(chǎn)品和約含 %(W)的苯的甲苯塔釜產(chǎn) 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(gè)獨(dú)立的填料床層，在每層頂部裝有一臺(tái)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(guān)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(dá)到最大限度。該溫度可以通過(guò)重新設(shè)定進(jìn)入再沸器的蒸汽流量控制來(lái)進(jìn)行調(diào)整。回流比可以通過(guò)產(chǎn)品規(guī)格的需要來(lái)控制。 17 二 、物料及熱量衡算 （一）、苯乙烯生產(chǎn)全系統(tǒng)的物料衡算 取每小時(shí)產(chǎn)量為計(jì)算基準(zhǔn) 反應(yīng)系統(tǒng) （流程方框示意圖如下） 反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)料量計(jì)算 （ 1）苯乙烯每小時(shí)產(chǎn)量：（年生產(chǎn)能力 /開(kāi)工時(shí)間） 1 108kg/7200h=（ 2）每小時(shí)產(chǎn)量中純苯乙烯量：（苯乙烯每小時(shí)產(chǎn)量產(chǎn)品苯乙烯純度） %=（ 3）苯乙烯每小時(shí)生成量： [每小時(shí)產(chǎn)量中純苯乙烯量 /（ 1－ 3%） ] (13%)=（ 4）所需新鮮乙苯量： [苯乙烯每小時(shí)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(shí)生成量乙苯分子量 /（單程轉(zhuǎn)化率主反應(yīng)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(yīng)器 第二預(yù)熱器 第一預(yù)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(chǔ)罐中原料 水蒸氣所需量 ∑ wt% 40 60 100 kg/hr （ 13）反應(yīng)后各種產(chǎn)物的生成量： ↑ 92% 106 104 2 副反應(yīng)： C8H10 C6H? + C2H4 106 78 28 主反應(yīng)： % 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(jì)算結(jié)果列表如下： 20 組分 分子量 進(jìn)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(kāi)水冷冷凝器的液體組成 xi： 可認(rèn)為 H C2H CO2完全不冷凝，二聚體完全被冷凝。 假設(shè)氣化率 V（ ～ ），由公式 ? ?? ?11 ??? i ifi kv xx求出 Xi， 利用 ∑ Xi=1，檢驗(yàn)所設(shè)的 V是否正確。 設(shè)氣化率 V= 例如：乙苯 Ki= V(Ki1) +1=（ ） +1= 計(jì)算結(jié)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(shè) V是正確。