化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)-乙苯脫氫氧化法合成苯乙烯固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-29 20:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 從總體來說 ,世界苯乙稀的生產(chǎn)能力已經(jīng)供大于求 ,但是國內(nèi)的情況剛好相反 ,隨著世界跨國石油公司投資戰(zhàn)略的東移以及國內(nèi)市場(chǎng)需求的強(qiáng)力推動(dòng) ,使我國的苯乙稀發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期 ,極大的推動(dòng)了國內(nèi)苯乙烯行業(yè)的健康發(fā)展 ,使我國成為世界上苯乙烯需求增長速度最快的國家之一。從我國苯乙烯的發(fā)展現(xiàn)狀來看 ,國內(nèi)需求的巨大缺口和持續(xù)強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭 ,是我國苯乙烯生產(chǎn)不斷增長的原動(dòng)力 。同時(shí)受國內(nèi)苯乙稀新建裝置開工較晚、 工率較低以及對(duì)國內(nèi)沒有形成有效的供應(yīng)的影響 ,使得我國的苯乙烯市場(chǎng)仍呈產(chǎn)不足需的現(xiàn)狀。最近幾年 ,雖然國內(nèi)的產(chǎn)能有增速的勢(shì)頭 ,但是自給率仍不足 ,市場(chǎng)缺口約為 320 萬噸年 [1]。由此可見 ,國內(nèi)的苯乙烯市場(chǎng)有較大增長空間。 從各個(gè)苯乙烯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力來看 ,國外各大苯乙稀生產(chǎn)裝置總體規(guī)模較大 ,年產(chǎn)量在萬噸以上的裝置很多 ,而國內(nèi)大部分裝置的生產(chǎn)能力相對(duì)較低。在包括苯乙烯化工生產(chǎn)在內(nèi)的石油化學(xué)工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下 ,對(duì)于已建的工業(yè)裝置而言 ,過程優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)是解決石化行業(yè)“高能耗、高消耗、高污染”等問題的重要手段。目前國外對(duì)石化行業(yè)應(yīng)用優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)的水平高 ,因此其裝置的節(jié)能降耗能力強(qiáng)。在這些大型裝置中 ,以先進(jìn)控制、流程模擬、優(yōu)化計(jì)算等技術(shù)為手段的應(yīng)用極大提升了裝置的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益。 目前 ,在國內(nèi)流程工業(yè)過程中 ,特別是石油化工生產(chǎn)過程中 ,過程優(yōu)化受到普遍關(guān)注。在連續(xù)過程工業(yè)中 ,往往上游裝置的部分產(chǎn)品是下游裝置的原料 ,整個(gè)生產(chǎn)過程存在著裝置間的物流分配和能量平衡等一系列的問題。苯乙稀生產(chǎn)過程正是這樣一種典型的流程工業(yè)。苯乙烯作為石油化工中的重要原料 ,用以生產(chǎn)聚苯乙烯、丙稀腈一丁二稀一 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 2 頁 共 14 頁 苯乙稀三元共聚物、苯乙稀一丙稀腈共聚物樹脂、不飽和聚酷以及苯乙稀系熱塑性彈性體等 ,也是化工生產(chǎn)過程的能耗和物耗大戶。其生產(chǎn)過程包括了苯在催化劑作用下與乙稀進(jìn)行焼基化反應(yīng)生成乙苯和副產(chǎn)物 ,焼基反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)精館系統(tǒng)得到分離與提純 。乙苯在被水蒸汽稀釋的氛圍中進(jìn)行催化脫氧反應(yīng)生產(chǎn)苯乙稀和副產(chǎn)物 ,反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)精傾系統(tǒng)得到分離與提純。在乙苯苯乙稀生產(chǎn)過程中 ,裝置的核心部分是乙苯脫氧系統(tǒng) ,其運(yùn)行狀況的好壞決定了苯乙烯的產(chǎn)量和裝置的綜合能耗 ,也是苯乙烯裝置發(fā)揮其最佳產(chǎn)量的瓶頸。如果乙苯脫氫系 統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定 ,并且乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性好 ,苯乙烯的物耗和能耗就相對(duì)就低 ,單位成本低 ,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。如果國內(nèi)的苯乙稀裝置都能通過優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用來提高各裝置的苯乙稀產(chǎn)量 ,借助優(yōu)化可使得整個(gè)生產(chǎn)過程獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 ,將對(duì)國內(nèi)的苯乙烯行業(yè)產(chǎn)量及節(jié)能起到很大推動(dòng)作用。此外苯乙烯生產(chǎn)過程的優(yōu)化研究可對(duì)中石化相關(guān)生產(chǎn)過程的節(jié)能降耗提供經(jīng)驗(yàn)。 苯乙烯 的性質(zhì)和用途 物理性質(zhì) 分子量為 104， 沸點(diǎn)： ℃，冰點(diǎn)： ℃，閃點(diǎn) :(閉杯 )30℃，苯乙烯是無色液體，沸點(diǎn) 145℃，難溶于水，能溶于甲醇 、乙醇及乙醚等溶劑中。 化學(xué)性質(zhì) 其分子式為： ， 強(qiáng)還原性 ，在陽光下與空氣接觸即可發(fā)生劇烈反應(yīng)，所以應(yīng)該避光貯存。 用途 （ 1）苯乙烯與丁二烯、丙烯共聚，形成共聚物可用于生 產(chǎn) ABS 工程塑料：丙烯腈 — 丁二烯 — 苯乙烯； （ 2）與丁二烯共聚可以生成乳膠（ SEL）和合成橡膠（ SBR）； （ 3）與丙烯腈共聚，合成 AS 樹脂。 此外，丙烯腈還可用于生產(chǎn)其他樹脂，并廣泛應(yīng)用于制藥、涂料、紡織等行業(yè)。 [2] 生產(chǎn)和銷售情況 到 20xx 年為止世界苯乙烯的產(chǎn)量約為 3535 萬噸年 ,預(yù)計(jì)到年世界的苯乙稀產(chǎn)量能達(dá)到 3959 萬噸年。但是 ,年全世界苯乙稀的消費(fèi)量為 2836 萬噸 ,預(yù)計(jì)到年的消費(fèi)量能達(dá) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 3 頁 共 14 頁 到 3476 萬噸。因此 ,從總體來說 ,世界苯乙稀的生產(chǎn)能力已經(jīng)供大于求 ,但是國內(nèi)的情況剛好相反 ,隨著世界跨國石油公司 投資戰(zhàn)略的東移以及國內(nèi)市場(chǎng) 需求的強(qiáng)力推動(dòng) ,使我國的苯乙稀發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期 ,極大的推動(dòng)了國內(nèi)苯乙烯行業(yè)的健康發(fā)展 ,使我國成為世界上苯乙烯需求增長速度最快的國家之一。從我國苯乙烯的發(fā)展現(xiàn)狀來看 ,國內(nèi)需求的巨大缺口和持續(xù)強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭 ,是我國苯乙烯生產(chǎn)不斷增長的原動(dòng)力 。同時(shí)受國內(nèi)苯乙稀新建裝置開工較晚、 工率較低以及對(duì)國內(nèi)沒有形成有效的供應(yīng)的影響 ,使得我國的苯乙烯市場(chǎng)仍呈產(chǎn)不足需的現(xiàn)狀。最近幾年 ,雖然國內(nèi)的產(chǎn)能有增速的勢(shì)頭 ,但是自給率仍不足 ,市場(chǎng)缺口約為 320 萬噸年。由此可見 ,國內(nèi)的苯乙烯市場(chǎng)有較大增長空間。 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 4 頁 共 14 頁 2 反應(yīng)原理 乙苯側(cè) 鏈上的乙基易于脫氫生成苯乙烯。乙苯脫氫反應(yīng)是一個(gè)可逆吸熱增分子反應(yīng) , 高溫和低壓有利于反應(yīng)向生成苯乙烯方向進(jìn)行。乙苯脫氫生成苯乙烯的同時(shí) , 也發(fā)生一系列副反應(yīng) , 副產(chǎn)苯、甲苯以及少量的甲烷、氫氣、烯烴和焦油等。在工業(yè)生產(chǎn)中 , 采用鐵系催化劑和大量高溫稀釋蒸汽來加速反應(yīng)進(jìn)行和提高苯乙烯收率 , 高溫蒸汽按一定配比加入乙苯進(jìn)料 , 以作熱源和降低反應(yīng)物分壓 。 同時(shí) , 水蒸氣與催化劑表面積炭發(fā)生水煤氣反應(yīng) , 使催化劑自動(dòng)再生。脫氫反應(yīng)的氣相產(chǎn)物經(jīng)冷凝、分離出水 , 得到含有苯乙烯和未反應(yīng)乙苯及副產(chǎn)苯、甲苯的混合物。經(jīng)精 餾分離后 , 制得高純度苯乙烯單體。 [3] 催化劑 乙苯脫氫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在常溫常壓下其反應(yīng)速度是小的，只有在高溫下才具有一定的反應(yīng)速度，且裂解反應(yīng)比脫氫反應(yīng)更為有利，于是得到的產(chǎn)物主要是裂解產(chǎn)物。在高溫下，若要
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