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1、苯乙烯裝置反應(yīng)機(jī)理培訓(xùn)課件授課人:李建偉日期:2010年7月7日介介 紹紹 內(nèi)內(nèi) 容容一、一、 裝置簡介裝置簡介 二、工藝路線簡介二、工藝路線簡介三、三、 工藝原理工藝原理一、一、 裝置簡介裝置簡介 8萬噸萬噸/年苯乙烯裝置由干氣制乙苯和乙苯負(fù)壓絕熱脫氫制苯乙烯及系統(tǒng)配套年苯乙烯裝置由干氣制乙苯和乙苯負(fù)壓絕熱脫氫制苯乙烯及系統(tǒng)配套單元組成。單元組成。 乙苯單元采用中石油撫順分公司開發(fā)的催化干氣制乙苯技術(shù)及大連化學(xué)物理乙苯單元采用中石油撫順分公司開發(fā)的催化干氣制乙苯技術(shù)及大連化學(xué)物理研究所研制的催化干氣制乙苯第三代催化劑。研究所研制的催化干氣制乙苯第三代催化劑。 苯乙烯單元采用中石化上海石油化工

2、研究所、華東理工大學(xué)和中石化上海工苯乙烯單元采用中石化上海石油化工研究所、華東理工大學(xué)和中石化上海工程公司聯(lián)合開發(fā)的乙苯負(fù)壓絕熱脫氫制苯乙烯工藝技術(shù)和國產(chǎn)程公司聯(lián)合開發(fā)的乙苯負(fù)壓絕熱脫氫制苯乙烯工藝技術(shù)和國產(chǎn)GS系列乙苯脫氫系列乙苯脫氫催化劑。催化劑。 系統(tǒng)配套單元包括系統(tǒng)罐區(qū)、系統(tǒng)泵房、系統(tǒng)管網(wǎng)、循環(huán)水場、消防系統(tǒng)。系統(tǒng)配套單元包括系統(tǒng)罐區(qū)、系統(tǒng)泵房、系統(tǒng)管網(wǎng)、循環(huán)水場、消防系統(tǒng)。 本裝置的主要產(chǎn)品是苯乙烯,主要中間產(chǎn)品是乙苯,副產(chǎn)品是富丙稀氣、丙本裝置的主要產(chǎn)品是苯乙烯,主要中間產(chǎn)品是乙苯,副產(chǎn)品是富丙稀氣、丙苯、甲苯、苯乙烯焦油、脫氫尾氣。苯、甲苯、苯乙烯焦油、脫氫尾氣。二、二、 工藝路

3、線簡介工藝路線簡介 現(xiàn)在工業(yè)上苯乙烯主要用二種方法生產(chǎn)現(xiàn)在工業(yè)上苯乙烯主要用二種方法生產(chǎn) : A.乙苯脫氫法乙苯脫氫法 本法工藝成熟本法工藝成熟,苯乙烯收率達(dá)苯乙烯收率達(dá)95%以上。全世界苯乙烯總產(chǎn)量的以上。全世界苯乙烯總產(chǎn)量的90%左右是用本法生產(chǎn)左右是用本法生產(chǎn)的。近十年來的。近十年來,在原先乙苯脫氫法的基礎(chǔ)上在原先乙苯脫氫法的基礎(chǔ)上,又發(fā)展了乙苯脫氫又發(fā)展了乙苯脫氫-氫選擇性氧化法氫選擇性氧化法,可使乙苯轉(zhuǎn)可使乙苯轉(zhuǎn)化率明顯提高化率明顯提高,苯乙烯選擇性也上升了苯乙烯選擇性也上升了46個百分點個百分點,被認(rèn)為是目前生產(chǎn)苯乙烯的一種好方被認(rèn)為是目前生產(chǎn)苯乙烯的一種好方法。法。 B.乙苯與丙

4、烯共氧化乙苯與丙烯共氧化(自氧化自氧化)法法 乙苯先氧化成過氧化氫乙苯乙苯先氧化成過氧化氫乙苯,然后與丙烯進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)制得苯乙烯并聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷;然后與丙烯進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)制得苯乙烯并聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷; 本法俗稱哈康本法俗稱哈康(Halcon)法法,生產(chǎn)的苯乙烯約占世界苯乙烯總產(chǎn)量的生產(chǎn)的苯乙烯約占世界苯乙烯總產(chǎn)量的12%,優(yōu)點是能耗低優(yōu)點是能耗低,可可聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷, 綜合效益好。但工藝流程長綜合效益好。但工藝流程長,經(jīng)濟(jì)規(guī)模經(jīng)濟(jì)規(guī)模(即能盈利的最小生產(chǎn)規(guī)模即能盈利的最小生產(chǎn)規(guī)模)大大,聯(lián)產(chǎn)二聯(lián)產(chǎn)二種產(chǎn)品受市場制約大。種產(chǎn)品受市場制約大。 三、三、 工藝原理工藝原理苯乙烯單元苯乙烯單元1

5、脫氫反應(yīng)機(jī)理脫氫反應(yīng)機(jī)理2影響脫氫反應(yīng)的因素影響脫氫反應(yīng)的因素3苯乙烯的自聚和阻聚機(jī)理苯乙烯的自聚和阻聚機(jī)理三、三、 工藝原理工藝原理乙苯脫氫乙苯脫氫反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng)三、三、 工藝原理工藝原理 (一)脫氫反應(yīng)機(jī)理(一)脫氫反應(yīng)機(jī)理 主反應(yīng)主反應(yīng): : 由于苯環(huán)比較穩(wěn)定由于苯環(huán)比較穩(wěn)定, ,在通常的鐵系或鋅系催化劑作用下在通常的鐵系或鋅系催化劑作用下, ,苯環(huán)不會被脫氫,苯環(huán)不會被脫氫,脫氫只能發(fā)生在側(cè)鏈上。脫氫只能發(fā)生在側(cè)鏈上。 反應(yīng)是可逆吸熱反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物分子數(shù)增加,因此高溫負(fù)壓有利于反應(yīng)反應(yīng)是可逆吸熱反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物分子數(shù)增加,因此高溫負(fù)壓有利于反應(yīng)平衡向生成苯乙烯的方向移動

6、,蒸汽作為熱量的載體加入反應(yīng)體系中,同時平衡向生成苯乙烯的方向移動,蒸汽作為熱量的載體加入反應(yīng)體系中,同時可以起到提高乙苯轉(zhuǎn)化率和苯乙烯選擇性的作用??梢云鸬教岣咭冶睫D(zhuǎn)化率和苯乙烯選擇性的作用。三、三、 工藝原理工藝原理 熱反應(yīng)熱反應(yīng): : 在目前的催化工藝中,如果溫度太高會發(fā)生熱反應(yīng)。在乙苯生成苯乙烯在目前的催化工藝中,如果溫度太高會發(fā)生熱反應(yīng)。在乙苯生成苯乙烯的熱反應(yīng)中,主要的產(chǎn)物是苯及其轉(zhuǎn)化生成的復(fù)雜的高級芳烴混合物(例如:的熱反應(yīng)中,主要的產(chǎn)物是苯及其轉(zhuǎn)化生成的復(fù)雜的高級芳烴混合物(例如:蒽或芘)和焦碳。低于蒽或芘)和焦碳。低于600600以下,熱反應(yīng)發(fā)生并不明顯,在以下,熱反應(yīng)發(fā)生并

7、不明顯,在655655以上時,以上時,熱反應(yīng)就成為影響總產(chǎn)率的重要因素。熱反應(yīng)就成為影響總產(chǎn)率的重要因素。 減弱熱反應(yīng)的方法之一就是在乙苯進(jìn)入催化劑床層之前避免將乙苯加熱減弱熱反應(yīng)的方法之一就是在乙苯進(jìn)入催化劑床層之前避免將乙苯加熱足夠的反應(yīng)溫度(超過足夠的反應(yīng)溫度(超過620620),就是說,將乙苯和部分用來抑制結(jié)焦的?。褪钦f,將乙苯和部分用來抑制結(jié)焦的稀釋蒸汽過熱到低于釋蒸汽過熱到低于580580,然后在催化劑床層入口與大部分稀釋蒸汽混合。,然后在催化劑床層入口與大部分稀釋蒸汽混合。主蒸汽被加熱的溫度必須保證過熱乙苯主蒸汽被加熱的溫度必須保證過熱乙苯/ /水蒸氣混合物達(dá)到催化劑床層入口

8、水蒸氣混合物達(dá)到催化劑床層入口溫度要求。溫度要求。 (結(jié)合主配汽和一次配汽控制展開講述一下)(結(jié)合主配汽和一次配汽控制展開講述一下)三、三、 工藝原理工藝原理 副反應(yīng)副反應(yīng): : 乙苯脫氫副反應(yīng)主要有裂解和加氫裂解兩種:乙苯脫氫副反應(yīng)主要有裂解和加氫裂解兩種: 副反應(yīng)生成苯、甲苯及一些氣相副反應(yīng)生成苯、甲苯及一些氣相 ,在脫氫反應(yīng)條件下上述的副反應(yīng)是不,在脫氫反應(yīng)條件下上述的副反應(yīng)是不可逆的,通常采取控制乙苯總轉(zhuǎn)化率的方法來控制副反應(yīng),一般乙苯的總轉(zhuǎn)可逆的,通常采取控制乙苯總轉(zhuǎn)化率的方法來控制副反應(yīng),一般乙苯的總轉(zhuǎn)化率控制在化率控制在60-65%60-65%,其中第一反應(yīng)器的乙苯轉(zhuǎn)化率控制在,

9、其中第一反應(yīng)器的乙苯轉(zhuǎn)化率控制在40%40%為好。為好。 乙苯中二乙苯的存在會生成二乙烯基苯,丙苯的存在會導(dǎo)致生成乙苯中二乙苯的存在會生成二乙烯基苯,丙苯的存在會導(dǎo)致生成-甲基甲基苯乙烯,二者均易聚合,乙苯中二甲苯的存在會影響苯乙烯產(chǎn)品的純度。苯乙烯,二者均易聚合,乙苯中二甲苯的存在會影響苯乙烯產(chǎn)品的純度。(結(jié)合講講乙苯產(chǎn)品指標(biāo)控制)(結(jié)合講講乙苯產(chǎn)品指標(biāo)控制) 三、三、 工藝原理工藝原理(二)影響脫氫反應(yīng)的因素(二)影響脫氫反應(yīng)的因素影響脫氫反應(yīng)的因素影響脫氫反應(yīng)的因素三、三、 工藝原理工藝原理影響脫氫反應(yīng)的因素影響脫氫反應(yīng)的因素 反應(yīng)溫度:反應(yīng)溫度: 乙苯脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng),乙苯的轉(zhuǎn)化率隨

10、著反應(yīng)溫度的升高而增加。乙苯脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng),乙苯的轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度的升高而增加。另外,當(dāng)溫度提高后,副反應(yīng)也將加劇,故生成苯乙烯的選擇性將降低,因另外,當(dāng)溫度提高后,副反應(yīng)也將加劇,故生成苯乙烯的選擇性將降低,因而反應(yīng)溫度不宜過高。因此在保證苯乙烯單程收率的前提下,盡量采用較低而反應(yīng)溫度不宜過高。因此在保證苯乙烯單程收率的前提下,盡量采用較低的反應(yīng)溫度。工業(yè)上脫氫反應(yīng)的進(jìn)口溫度一般為的反應(yīng)溫度。工業(yè)上脫氫反應(yīng)的進(jìn)口溫度一般為615615645645。(結(jié)合講述我裝置反應(yīng)溫度的實際控制情況)(結(jié)合講述我裝置反應(yīng)溫度的實際控制情況) 三、三、 工藝原理工藝原理影響脫氫反應(yīng)的因素影響脫氫反應(yīng)的

11、因素 稀釋蒸汽稀釋蒸汽 稀釋蒸汽可降低乙苯、苯乙烯、稀釋蒸汽可降低乙苯、苯乙烯、H2的分壓,其效果與降低總壓一樣。稀的分壓,其效果與降低總壓一樣。稀釋蒸汽還有其它重要作用。首先,蒸汽為反應(yīng)混合物提供熱量。如果乙苯脫釋蒸汽還有其它重要作用。首先,蒸汽為反應(yīng)混合物提供熱量。如果乙苯脫氫反應(yīng)溫降越小,那么在同一入口溫度下乙苯轉(zhuǎn)化程度就越高,第二,少量氫反應(yīng)溫降越小,那么在同一入口溫度下乙苯轉(zhuǎn)化程度就越高,第二,少量的水蒸氣使催化劑處于氧化狀態(tài),從而保持高活性,水的用量隨使用的催化的水蒸氣使催化劑處于氧化狀態(tài),從而保持高活性,水的用量隨使用的催化劑而定。第三,水蒸氣抑制了高沸物在催化劑表面的沉積成焦碳

12、。如果這些劑而定。第三,水蒸氣抑制了高沸物在催化劑表面的沉積成焦碳。如果這些焦碳在催化劑表面沉積過多,就會降低催化劑的活性。過多使用稀釋蒸汽則焦碳在催化劑表面沉積過多,就會降低催化劑的活性。過多使用稀釋蒸汽則會相應(yīng)增加蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的費(fèi)用。會相應(yīng)增加蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的費(fèi)用。 (結(jié)合講述我裝置水比的實際控制情況)(結(jié)合講述我裝置水比的實際控制情況)三、三、 工藝原理工藝原理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理產(chǎn)品苯乙烯的自聚和產(chǎn)品苯乙烯的自聚和 阻聚機(jī)理阻聚機(jī)理三、三、 工藝原理工藝原理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理產(chǎn)品苯乙烯的自聚和產(chǎn)品苯乙烯的自聚和 阻聚機(jī)理阻

13、聚機(jī)理三、三、 工藝原理工藝原理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理產(chǎn)品苯乙烯的自聚和產(chǎn)品苯乙烯的自聚和 阻聚機(jī)理阻聚機(jī)理三、三、 工藝原理工藝原理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理(三)苯乙烯自聚和阻聚機(jī)理產(chǎn)品苯乙烯的自聚和產(chǎn)品苯乙烯的自聚和 阻聚機(jī)理阻聚機(jī)理謝謝大家!謝謝大家!講座習(xí)題:1、乙苯單元采用中石油撫順分公司開發(fā)的(、乙苯單元采用中石油撫順分公司開發(fā)的( 催化干氣催化干氣 )制乙苯技術(shù)及大)制乙苯技術(shù)及大連化物所研制的催化干氣制乙苯第(連化物所研制的催化干氣制乙苯第( 三三 )代催化劑)代催化劑 2、苯乙烯單元采用中石化上海石化所、華東理工大學(xué)和中石化上海工程公、苯乙烯單元采用中石化上海石化所、華東理工大學(xué)和中石化上海工程公司開發(fā)的乙苯負(fù)壓(司開發(fā)的乙苯負(fù)壓( 絕熱脫氫絕熱脫氫 )制苯乙烯工藝技術(shù))制苯乙烯工藝技術(shù)3、水比是反應(yīng)進(jìn)料中(蒸氣)與(、水比是反應(yīng)進(jìn)料中(蒸氣)與( 乙苯)的分子比乙苯)的分子比4、乙苯脫氫反應(yīng)中蒸汽的作用(降低總壓)、乙苯脫氫反應(yīng)中蒸汽的作用(降低總壓) 、(提供熱量)、(提供熱量) 、(消除積、(消除積炭)炭)5、脫氫反應(yīng)副反應(yīng)有(裂解)和(加氫裂解)兩種、脫氫反應(yīng)副反應(yīng)有(裂解)和(加氫裂解)兩種6、脫氫反應(yīng)的主要副產(chǎn)物是:、脫氫反應(yīng)的主要副產(chǎn)物是:

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