【正文】 ，第二段使用高活性催化劑來改善因反應進度而導致溫度下降對反應速率的不利影響。 三段絕熱式徑向反應器的機構(gòu)：由混合室、中心室、催化劑室、收集室組成。催化劑放在由鉆有細孔的鋼板制成的內(nèi)、外圓筒壁之間的環(huán)形催化劑室中。乙苯蒸氣與一定量的過熱水蒸氣進入混合室混合均勻，由中心室通過催化劑室內(nèi)圓筒壁上的小孔進入催化劑層徑向流動并進行脫氫反應，脫氫產(chǎn)物從外圓筒壁的小孔進入催化劑室外與反應器外殼間環(huán)隙的收集室。然后再進入第二段混合室，在此補充一定量的過熱水蒸氣，并經(jīng)第二段和第三段進行脫氫反應直至脫氫產(chǎn)物從反應器出口送出。此種反應器的反應物由軸向流動改為催化劑層的徑向流動，可以減小床層阻力，使用小顆粒催化劑，提高選擇性和反應速率。水蒸氣用量比一段絕熱反應器少，溫差也小，乙苯轉(zhuǎn)化率可達60%以上。任務六 苯乙烯生產(chǎn)工藝流程的組織 乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的工藝流程主要由乙苯生產(chǎn)、乙苯脫氫、粗苯乙烯分離與精制三部分組成。 乙烯與苯烷基化生產(chǎn)乙苯的工藝流程由催化絡合物的配制、烷基化反應、絡合物的沉降與分離、中和除酸、粗乙苯的精制與分離等工序組成。 向裝有攪拌器的催化劑配置草中依次加入干燥過的苯、多乙苯、AlClC2H5Cl，加熱至333—343K。配制好的催化絡合物連續(xù)加入烷基化反應器中。 原料苯、乙烯、吸收苯后的二乙苯混合物均從反應器下部通入。加入二乙苯的作用主要是因為催化絡合物與反應產(chǎn)物間產(chǎn)生烷基的置換作用，使多烷基苯進行烷基轉(zhuǎn)移。 從烷基化反應器頂部出來的氣體主要是苯蒸氣，經(jīng)冷凝后苯液流會反應器回收利用，為冷凝氣體用二乙苯在吸收塔中進行洗滌，進一步回收氣體中的苯，剩余氣體作為廢氣放空或作燃料（視氣體成分而定）。為了減少乙烯損失，尾氣中乙烯量應嚴加控制，一般原料乙烯純度為80—90%時，尾氣中乙烯量應小于3%（體積分數(shù)）；乙烯純度為90—95%時，尾氣中的乙烯量應小于5%；乙烯純度為95%以上時，尾氣中的乙烯量應小于8%。 烷基化液自反應器上部溢流而出，經(jīng)冷凝器冷卻到313K左右流入沉降器，其中催化絡合物因密度較烷基化液大而沉于下層，并返回反應器。上層烷基化液與水混合，在水洗塔中進一步把催化絡合物分解。為避免腐蝕精餾系統(tǒng)設備，用50%的堿液中和烷基化液的酸性。堿液可用泵循環(huán)使用，至濃度低于30%時再排出更新。烷基化液經(jīng)中和、沉降除去絡合物后送精餾系統(tǒng)，組成大致為：苯40%、乙苯30—40%、二乙苯15—20%、多乙苯2—3%（質(zhì)量分數(shù)）。 粗乙苯精餾按三塔系統(tǒng)進行，根據(jù)各餾分的揮發(fā)度順序，先蒸出輕組分，后蒸出重組分。粗乙苯進入蒸苯塔，塔頂溫度于363K左右蒸出苯，經(jīng)冷凝后供烷基化使用。塔釜溫度約423K、塔釜含乙苯和多乙苯的混合物再送乙苯精餾塔?？刂埔冶骄s塔塔頂溫度為408K，塔釜溫度為563K，從塔頂蒸出純度達98%以上的精乙苯，經(jīng)冷凝至308K左右，用堿干燥后即為產(chǎn)品。釜底產(chǎn)物含二乙苯和多乙苯的混合物送二乙苯精餾塔。二乙苯精餾塔為真空操作（—），塔頂溫度為313—358K，塔釜溫度為393—403K，塔頂蒸出的二乙苯用于洗滌反應器頂部排出的廢氣后，再循環(huán)使用。塔釜產(chǎn)物主要為多乙苯和焦油，可送往烷基化轉(zhuǎn)移反應器中進行烷基轉(zhuǎn)移處理。 乙苯脫氫的化學反應是強吸熱反應，因此工藝過程的基本要求是要連續(xù)向反應系統(tǒng)供給大量熱量，并保證化學反應在高溫條件下進行。根據(jù)供給熱能方式的不同，乙苯脫氫的反應過程按反應器形式的不同分為列管式等溫反應器和絕熱式反應器兩種。（1）列管式等溫反應器乙苯脫氫的工藝流程 原料乙苯蒸氣和按比例送入的一定量水蒸氣混合后，先后經(jīng)過第一預熱器、熱交換器、第二預熱器預熱至540℃左右，進入脫氫反應器的管內(nèi)，在催化劑作用下進行脫氫反應，反應后的脫氫產(chǎn)物離開反應器時的溫度約為580—600℃，進入熱交換器利用余熱間接余熱原料氣體，同時使反應產(chǎn)物降溫。然后再經(jīng)冷凝器，冷凝液在粗苯乙烯貯槽中與水分層分離后，粗苯乙烯送精餾工序進一步精制為精苯乙烯。不凝氣體中會有90%左右的H2，其余為CO少量的CC2烴類，一般可作為氣體燃料使用，也有直接用作本流程中等溫反應器的部分燃料。 該等溫反應器的脫氫過程中，水蒸氣僅僅是作為稀釋劑使用，因此水蒸氣與乙苯的摩爾比為（6—9）：1。脫氫反應的溫度控制范圍與催化劑活性有關，一般新鮮催化劑控制在580℃左右，已老化的催化劑可逐漸提高到620℃左右。反應器的溫度分布是沿催化劑床層逐漸增高，出口溫度可能比進口溫度高出約40—60℃。此外為了充分利用煙道氣的熱量，一般是將脫氫反應器、原料第二預熱器、第一預熱器順序安裝在用耐火磚砌成的加熱爐內(nèi)，加熱爐內(nèi)的部分煙道氣可循環(huán)使用，其余送煙囪排放；此外用脫氫產(chǎn)物帶出的預熱也可間接在熱交換器中預熱原料氣，都充分地利用了熱能。 對脫氫吸熱反應來說，由于升高溫度對提高平衡轉(zhuǎn)化率和提高反應速率都是有利的，因此催化劑床層的最佳溫度分布應隨轉(zhuǎn)化率的增加而升高，所以等溫反應器比較合理，可獲得較高的轉(zhuǎn)化率，一般可達40—45%，苯乙烯的選擇性達到92—95%。 列管等溫反應器的水蒸氣耗用量雖為絕熱反應器的一半，但因反應器結(jié)構(gòu)復雜，耗用大量特殊合金鋼材，制造費用高，所以不適用于大規(guī)模的生產(chǎn)裝置。（2）絕熱式反應器乙苯脫氫工藝流程 1 單段絕熱式 絕熱反應器脫氫過程所需熱量完全由過熱水蒸氣帶入，所以水蒸氣用量很大。反應器脫氫反應的工藝操作條件：操作壓力138kPa左右，水蒸氣:乙苯＝14:1（摩爾比），—（）。單段絕熱反應器進口溫度比脫氫產(chǎn)物出口溫度高約650℃，由于前面分析可知，這樣的溫度分布對提高原料的轉(zhuǎn)化率是很不利的，所以單段絕熱反應器脫氫不僅轉(zhuǎn)化率比較低（35—40%），選擇性也比較低（約90%）。 與列管等溫反應器相比較，絕熱式反應器具有結(jié)構(gòu)簡單，耗用特殊鋼材小，因而制造費用低，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點。一臺大型的單段絕熱反應器，生產(chǎn)能力可達年產(chǎn)苯乙烯6萬噸。 2 二段絕熱式 乙苯在水蒸氣存在下催化脫氫生成苯乙烯，是在段間帶有蒸汽再熱器的兩個串聯(lián)的脫氫絕熱徑向反應器內(nèi)進行，反應所需熱量由來自蒸汽過熱爐的過熱蒸汽提供。在蒸汽過熱爐中，水蒸氣在對流段預熱，然后在輻射段的A管內(nèi)過熱到880℃。此過熱蒸汽首先與反應器混合物換熱，將反應混合物加熱到反應溫度，然后再去蒸汽過熱爐輻射段的B管，被加熱到815℃后進入1段反應器。過熱的水蒸氣被加熱的乙苯在1段反應器的入口處混合，由中心管沿徑向進入催化劑床層，混合物經(jīng)反應器段間蒸汽再熱器后被加熱到815℃后進入1段反應器。過熱的水蒸氣與被加熱的乙苯在1段反應器的入口處混合，有中心管沿徑向催化劑床層，混合物經(jīng)反應器段間蒸汽再熱器被加熱到631℃，然后進入2段反應器。反應器流出物經(jīng)廢熱鍋爐換熱被冷卻回收熱量。 反應產(chǎn)物經(jīng)冷凝冷卻降溫后，進入分離罐，不凝氣體（主要是氫氣和二氧化碳）經(jīng)壓縮去殘油洗滌塔用殘油進行洗滌，并在殘油汽提塔中用蒸汽汽提，進一步回收苯乙烯等產(chǎn)物。洗滌后的尾氣經(jīng)變壓吸附提取氫氣，可以作為氫源或燃料。 反應產(chǎn)物的冷凝液進入液相分離器，分為烴相和水相。烴相即脫氫混合液（粗苯乙烯）送至分離精餾部分，水相送工藝冷凝汽提塔，將微量有機物除去，分離出的水循環(huán)使用。 脫氫產(chǎn)物粗苯乙烯中除含有產(chǎn)物苯乙烯和未反應的乙苯之外，還含有副反應產(chǎn)生的甲苯、苯、少量高沸點焦油等，組成因脫氫方法不同而異。 在組織苯乙烯分離與精制流程時需要注意的問題如下： 苯乙烯在高溫下容易自聚，而且聚合速率隨溫度的升高而加快，如果不采用有效措施和選擇適宜的塔板形式，就容易出現(xiàn)堵塔現(xiàn)象使生產(chǎn)不能正常進行。為此除在苯乙烯高濃度液中加入阻聚劑（聚合用精苯乙烯不能加）外，塔釜溫度應控制不能超過90℃，因此必須采用減壓操作。 欲分離的各種物料沸點差比較大，用精餾方法即可將其逐一分開。但是苯乙烯和乙苯的沸點比較接近，相差僅9℃，因此在原來的分離過程中，將粗苯乙烯中低沸物蒸出時，因采用泡罩塔，壓力損失大、效率低，因而釜液中仍含有少量乙苯，必需再用一個精餾塔蒸出這少量的乙苯，即用兩個精餾塔分離乙苯，流程長、設備多、動力消耗大、不經(jīng)濟。后來的流程中乙苯蒸出塔采用壓力損失小的高效篩板塔，就簡化了流程，用一個塔即可將乙苯分離除去。 粗苯乙烯分離和精制的流程：粗苯乙烯（爐油）首先送入乙苯蒸出塔，該塔是將未反應的乙苯和副產(chǎn)物苯、甲苯、苯乙烯分離。塔頂蒸出乙苯、苯、甲苯經(jīng)冷凝器冷凝后，一部分回流，其余送入苯、甲苯回收塔，將乙苯與苯分離。塔釜得到乙苯，可送脫氫爐作脫氫用，塔頂?shù)玫降谋?、甲苯?jīng)冷凝器冷凝后部分回流，其余再送入苯、甲苯分離塔，使苯和甲苯分離，塔釜得到甲苯，塔頂?shù)玫奖?，其中苯可作烷基化原料用? 乙苯蒸出塔后冷凝器出來的不凝氣體經(jīng)分離器分出來帶的液體去真空泵放空。乙苯蒸出塔塔釜主要含苯乙烯、少量乙苯、焦油等，送入苯乙烯粗鎦塔，將乙苯與苯乙烯、焦油分離，塔頂?shù)玫胶倭勘揭蚁┑囊冶娇膳c粗苯乙烯一起進入乙苯蒸出塔。苯乙烯粗鎦塔塔釜液則送入苯乙烯精餾塔，再次塔頂即可得到聚合級成品精苯乙烯，%以上，苯乙烯收率可達90%以上。塔釜液位含苯乙烯40%左右的焦油殘渣，進入蒸發(fā)釜中可進一步蒸餾回收其中的苯乙烯。回收苯乙烯可返回精餾塔作加料用。 粗苯乙烯和苯乙烯精餾塔頂部冷凝器出來的未冷凝氣體均經(jīng)分離器分離掉所夾帶液滴后再去真空泵放空。 該流程中乙苯蒸出塔和苯乙烯粗鎦塔、苯乙烯精餾塔要采用減壓精餾，同時塔釜應加入適量阻聚劑（對苯二酚或緩聚劑二硝基苯酚、叔丁基鄰苯二酚等），以防止苯乙烯自聚。（一）苯烴化崗位 負責烴化液的生產(chǎn)，對原料投入到產(chǎn)品產(chǎn)出整個生產(chǎn)過程進行檢查、記錄、調(diào)節(jié)、控制、預防及處理事故，并協(xié)調(diào)崗位之間、工種之間的操作。 （1）按工藝規(guī)程和崗位操作法，熟練地進行開停車及正常操作，對烴化、水解、水洗等各項操作過程進行分析判斷，保持烴化反應器在最佳狀態(tài)下運行，具有對大修后的設備或更新改造設備進行試車、試生產(chǎn)的操作等工藝操作能力。（2）能及時發(fā)現(xiàn)和正確處理本系統(tǒng)降溫、泄漏、堵塞異?，F(xiàn)象和事故，并能分析和原因；在突然出現(xiàn)停水、停電、停汽等情況下，對本工序進行緊急正確處理，防止事故擴大；對本系統(tǒng)生產(chǎn)過程及操作進行安全檢查等應變和事故處理能力。（3）正確使用本系統(tǒng)所用設備、電氣、儀表、計量器具等設施，準確判斷運行是否正常等設備及儀表使用維護能力。（4）根據(jù)本工段主要化學反應方程式進行物料計算，并能進行轉(zhuǎn)化率、收率、單耗等工藝計算。（二）乙苯脫氫崗位 負責爐油（粗苯乙烯）的生產(chǎn)，脫氫是其主體作業(yè)。包括對乙烯投入到爐油采出的生產(chǎn)過程進行調(diào)節(jié)、控制、檢查、記錄，并預防和處理生產(chǎn)事故。 （1）按工藝規(guī)程和崗位操作法獨立進行脫氫爐點火、升溫、投料等個性開停車操作和正常操作，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行；根據(jù)工藝參數(shù)、運行狀態(tài)、分析數(shù)據(jù)判斷出生產(chǎn)波動的原因，并能提出調(diào)節(jié)措施，具有對本系統(tǒng)檢修后級更新改造設備進行試車和試生產(chǎn)的能力。（2）能及時發(fā)現(xiàn)和處理本系統(tǒng)超溫、泄漏、堵塞等生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象和事故，突然停水、停電、停汽時能及時發(fā)現(xiàn)和妥善緊急處理，具有進行系統(tǒng)的安全檢查等應變和事故處理能力。（3）正確使用本系統(tǒng)各種機、電、儀、計量器具等設施；檢查和判斷機、電、儀一般故障的原因；進行脫氫爐、換熱器、罐等一般靜止設備的清理、檢修、工藝驗收工作；具有設備及儀表使用維護能力。（三）苯乙烯精餾崗位 負責苯乙烯、乙苯的生產(chǎn)，對爐由投入到苯乙烯或乙苯產(chǎn)出的生產(chǎn)過程進行檢查、記錄、調(diào)控，并預防和處理生產(chǎn)事故。 （1）進行開車前的真空操作，正確進行投料前的各閥門啟閉；正確控制投料后的升溫速率和苯乙烯在塔內(nèi)的停留時間；對操作過程進行分析判斷，控制最佳工藝參數(shù)；具有對大修后設備和更新改造設備進行試車及試生產(chǎn)等工藝操作能力。（4）具有根據(jù)生產(chǎn)過程、生產(chǎn)負荷的變化進行精餾塔的物料計算等工藝計算能力。（5）能看懂本系統(tǒng)帶控制點的工藝流程圖、設備平面布置圖、靜止設備結(jié)構(gòu)簡圖，具有繪制本系統(tǒng)的工藝流程簡圖等識圖、制圖能力。任務七 苯乙烯生產(chǎn)異?，F(xiàn)象及故障排除 苯乙烯具有毒性。能對環(huán)境和人們健康造成一定危害。對眼和上呼吸道有刺激和麻痹作用。對環(huán)境的污染來源是由于苯乙烯主要用于有機合成，特別是生產(chǎn)合成橡膠，苯乙烯還廣泛用于生產(chǎn)聚醚樹脂、增塑劑、塑料等。在維修設備時通過閥門，或在定期采樣通過松開的壓蓋都會泄漏到空氣中。從而帶來一定危險。它的危險性是其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱、與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。遇酸性催化劑、硫酸、氯化鐵、氯化鋁等都能產(chǎn)生猛烈聚合，放出大量熱量。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇明火會引燃。燃燒（分解）產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。 苯乙烯泄漏時應急處理處置方法如下：（1）人員應迅速撤離泄漏污染區(qū)至安全區(qū)，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。佩戴好面具、手套收集漏液，并用沙土或其他惰性材料吸收殘液，轉(zhuǎn)移到安全場所。切斷被污染水體，用圍欄等物限制灑在水面上的苯乙烯擴散。中毒人員轉(zhuǎn)移到空氣新鮮的安全地帶，脫去污染外衣，沖洗污染皮膚，用大量水沖洗眼睛，淋洗全身，漱口。大量飲水，不能催吐，立即送醫(yī)院。加強現(xiàn)場通風，加快殘存苯乙烯的揮發(fā)并驅(qū)趕蒸氣。（2）應采取的防護措施 呼吸系統(tǒng)防護：空氣中濃度超標時佩戴過濾式防毒面具（半面罩）。緊急事態(tài)搶救或撤離時，應佩戴空氣呼吸器。眼睛防護：一般不需要特殊防護，高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。身體防護：穿防毒物滲透工作服。手防護：戴防苯耐油手套。其他：工作現(xiàn)場禁止吸煙、進食、飲水。工作畢，淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習慣。（3）急救措施 皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15min，就醫(yī)。吸入：迅速脫離現(xiàn)場至孔隙新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸，就醫(yī)。食入：飲足量溫水，就醫(yī)。（4）滅火方法：盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水