22萬(wàn)噸年乙苯脫氫制苯乙烯精餾工段工藝設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-01-10 12:02本頁(yè)面
【正文】 劑的作用下脫氫生成苯乙烯和氫氣。 本工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明 (1)生產(chǎn)任務(wù)：年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯乙烯。 魯姆斯 (Lummus)公司經(jīng)典苯乙烯單體生產(chǎn)工藝技術(shù)：深度減壓 ，絕熱苯脫氫工藝； 魯姆斯（孟山都 /UOP）經(jīng)典苯乙烯單體生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介： 該工藝是全世界生產(chǎn)苯乙烯（ SM）單體中最成熟和有效的技術(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)。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。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。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）。 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。 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。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。 （ 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。 （ 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。 （ 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。 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 ℃～ ℃。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)。 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）。有機(jī)混合物送精餾工序。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。 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。一氧化碳通常是二氧化碳的 10%（摩爾）。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。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。因此，要達(dá)到很好的選擇性，需要有效的入口溫度上限。催化劑太少，則不會(huì)接近平衡，而催化劑太多，則還沒(méi)有完全通過(guò)催化劑床層 EB 轉(zhuǎn)化就達(dá)到平衡并 停止轉(zhuǎn)化，而 副反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性降低（從物料平衡和裝置生產(chǎn)率）。采用低活性、高選擇性催化劑的設(shè)計(jì)有比較好的效益。如果在將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)想要提高生產(chǎn)率而又允許有一定的損失的話，高活性、低選擇性催化劑可在同樣的設(shè)備中裝填使用。所以，較高的系統(tǒng)壓力會(huì)使脫氫反應(yīng)的平衡左移（即抑制 EB的轉(zhuǎn)化）， 從而降低 EB的轉(zhuǎn)撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 8 化率。 蒸汽稀釋能減少 EB、 SM 和氫氣的分壓，其效果與降低壓力一樣。首先，蒸汽向反應(yīng)混合物提供熱量。第二，少量的蒸汽表現(xiàn)為能使催化劑保持在所需的氧化狀態(tài)，具有很高的活性，此蒸汽量隨催化劑的使用情況而有所不同。 由于上述作用，單程 EB 轉(zhuǎn)化率在溫度、壓力、催化劑、蒸汽稀釋等方面受到限制，對(duì)實(shí)際的單級(jí)反應(yīng)器來(lái)講 EB轉(zhuǎn)化率只有 40～ 50%。如果再加熱的混合物被送到第二個(gè)催化劑床層，那么，它又可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 SM，直至再次接近平衡。再加熱和增加級(jí)數(shù)的過(guò)程可視經(jīng)濟(jì)效益多次重復(fù)，每增加一級(jí)，轉(zhuǎn)化率和選擇性便逐漸降低。 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 9 3 工藝計(jì)算及設(shè)備設(shè) 計(jì) 物料衡算 粗苯乙烯塔 由于各組分結(jié)構(gòu)相似，因此有相似相容原理，所以采用沸點(diǎn)差法將它們分離。 選輕關(guān)鍵組分：乙苯 收率 % 重關(guān)鍵組分：苯乙烯 收率 % 表 31粗苯乙烯塔物料衡算 組成 進(jìn)料 塔頂 塔釜 kg/h Wt% kg/h Wt% kg/h Wt% 苯 0 0 甲苯 0 0 乙苯 苯乙烯 二乙苯 0 0 合計(jì) 100 100 100 精苯乙烯塔 選輕關(guān)鍵組分：苯乙烯 收率 % 重關(guān)鍵組分 二乙苯 收率 100% 表 32精苯乙烯塔物料橫算 組成 進(jìn)料 塔頂 塔釜 kg/h Wt% kg/h Wt% kg/h Wt% 乙苯 0 0 苯乙烯 二乙苯 0 0 合計(jì) 100 100 100 循環(huán)乙烯塔 選輕關(guān)鍵組分：甲苯 收率 % 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 10 重關(guān)鍵組分：乙苯 收率 % 表 33循環(huán)乙苯塔物料衡算 組成 進(jìn)料 塔頂 塔釜 kg/h Wt% kg/h Wt% kg/h Wt% 苯 0 0 甲苯 乙苯 苯乙烯 0 0 合計(jì) 100 100 100 苯 ，甲苯塔 選輕關(guān)鍵組分： 苯 收率 % 重關(guān)鍵組分： 甲苯 收率 % 表 34苯，甲苯塔物料衡算 組成 進(jìn)料 塔頂 塔釜 kg/h Wt% kg/h Wt% kg/h Wt% 苯 甲苯 乙苯 0 0 合計(jì) 100 100 100 熱量橫算 計(jì)算換熱時(shí)有基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)狀態(tài) 基準(zhǔn)溫度： 25℃ Cp=a+bT+cT2+dT3cal/mol℃ 基準(zhǔn)狀態(tài) ：氣態(tài) 撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 11 粗苯乙烯塔
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1