第六組a0201乙苯脫氫反應(yīng)器的選型ppt課件

1、A0201 乙烯脫氫反響器的選型第六組組員：戴亞凱、劉行貴、施奇云、金巖巖、姚友林、王偉A0201-1 乙笨脫氫反響的反響原理及其工業(yè)化方法1本反響的主副反響主反響：副反響：催化劑采用氧化鐵系催化劑。其組成為：Fe2O3CuOK2OCr2O3CeO2。反響原理：以乙苯為原料，按1.31.8水比參與過熱水蒸汽，在軸徑向反響器內(nèi)，于高溫、負(fù)壓條件下，經(jīng)過催化劑床層進(jìn)展乙苯脫氫反響，生成苯乙烯主產(chǎn)品；副反響生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、丙烷、H2、CO和CO2。這是一個強(qiáng)吸熱，可逆增分子反響。工業(yè)化消費方法 新穎乙苯和循環(huán)乙苯混合后與過熱蒸汽一同進(jìn)入兩個串聯(lián)的固定床反響器。反響溫度600，第一反響器的壓

2、力為零，第二反響器的壓力為-2磅/英寸，蒸汽/乙苯=8/1.反響后的氣體混合物進(jìn)入冷凝器，冷凝物在油水分別器分別，水經(jīng)過凈化后前往鍋爐運用。物料經(jīng)笨-甲苯、乙苯回收塔、精制塔、殘夜精制塔四個塔分別出笨、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油。笨和甲苯再經(jīng)分別，笨前往烴化器，甲苯作為商品，乙苯前往脫氫工序。苯乙烯作為主要產(chǎn)品送至儲罐。焦油殘留物從最后一個塔底排除。流程圖如下：A 0201-2 產(chǎn)品、原料、催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)苯乙烯無色、有特殊香氣的液體。主要由乙苯制得，是聚合物的重要單體。 物理性質(zhì)熔點:-31相對密度:0.902g/cm3溶解性:0.3 g/L (20)相對蒸氣密度空氣=1：3.6。蒸氣壓k

3、Pa：1.3330.8。熄滅熱kJ/mol：4376.9。辛醇-水分配系數(shù)KOW：3.2。溶解性：不溶于水，溶于醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì) 在不受輻射的催化劑的作用下，苯乙烯迅速生成一種廣泛用于模壓制品的塑料，聚苯乙烯，它還可以與丁二烯發(fā)生化學(xué)反響構(gòu)成一種異分子聚合物，即合成橡膠，還有一些單分子體如氯乙烯可與苯乙烯發(fā)生共聚反響，生成化聚苯乙烯質(zhì)量更好的塑料或樹脂。 其分子中烯鍵較活潑，易受親電試劑及自在基的進(jìn)攻，催化氫化得到乙苯，然后得到乙基環(huán)己烷；在醇與鈉中得乙苯；鉻酸氧化可得苯甲酸；硝酸氧化得硝基苯甲酸；氣相氧化得苯甲酸；五氧化二釩催化，400得順丁稀乙酐，過氧酸作用得苯基環(huán)氧乙烷；臭

4、氧氧化得苯甲醛；氯化、溴化得，-二鹵代乙苯；氫鹵酸加成得-鹵代乙苯；硫酸存在下與甲醇反響生成-甲氧基乙苯。危險特性：其蒸氣與空氣可構(gòu)成爆炸性混合物，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起熄滅爆炸的危險。遇酸性催化劑如路易斯催化劑、齊格勒催化劑、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，能在較低處分散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會著火回燃。 乙苯 乙苯是一個芳香族的有機(jī)化合物，主要用途是在石油化學(xué)工業(yè)作為消費苯乙烯的中間體，所制成的苯乙烯普通被用來制備常用的塑料制品聚苯乙烯。雖然在原油里存在少量的乙苯，但大批量消費依然是靠在酸催化下苯與乙烯反響。乙苯經(jīng)過催化脫氫，生成氫氣和聚苯

5、乙烯。乙苯也存在與某些顏料中。物理性質(zhì)外觀與性狀： 無色液體，有芳香氣味。熔點()： -94.9沸點()： .2相對密度(水=1)： 0.87相對蒸氣密度(空氣=1)： 3.66飽和蒸氣壓(kPa)： 1.33(25.9)臨界溫度()： 343.1臨界壓力(MPa)： 3.70乙苯 - 安康危害乙苯對皮膚、粘膜有較強(qiáng)刺激性，高濃度有麻醉作用。急性中毒：輕度中毒有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、步態(tài)蹣跚、輕度認(rèn)識妨礙及眼和上呼吸道刺激病癥。重者發(fā)生昏迷、抽搐、血壓下降及呼吸循環(huán)衰竭?？捎懈螕p害。直接吸入本品液體可致化學(xué)性肺炎和肺水腫。慢性影響：眼及上呼吸道刺激病癥、神經(jīng)衰弱綜合征。皮膚出現(xiàn)粘糙、皸裂、脫

6、皮。氫氣無色無味的氣體，規(guī)范情況下密度是0.09克/升(最輕的氣體)，難溶于水。在-252,變成無色液體,-259時變?yōu)檠┗罟腆w。物理性質(zhì)分子式：H2沸點：-252.7720.38K)熔點：-259.2密度：0.09 kg/m3相對分子質(zhì)量：2.016三相點：-254.4化學(xué)性質(zhì)氫氣常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，在點燃或加熱的條件下能多跟許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響。可燃性(可在氧氣中或氯氣中熄滅)復(fù)原性(使某些金屬氧化物復(fù)原)催化劑1、早期采用的有美國加利福尼亞規(guī)范油公司的鎂系催化劑和德國法本公司的鋅系催化劑。第二次世界大戰(zhàn)后，廣泛采用美國殼牌石油公司開發(fā)的以氧化鐵為主要成分的催化劑(Fe2O3:K2O:Cr2

7、O3=87:10:3)，乙苯轉(zhuǎn)化率約60，選擇性約87。2、1978年，又出現(xiàn)了一種加有多種助催化劑的鐵系催化劑，苯乙烯選擇性可達(dá)95，參與的助催化劑多為堿金屬或堿土金屬，如鉀、釩、鉬、鎢、鈰、鉻等。 脫氫反響是乙苯在催化劑床層中，于600 左右高溫下發(fā)生的催化脫氫反響。所用催化劑的性能除了脫氫活性之外，特別重要的是對于生成苯乙烯的選擇性要高，并且在高溫暖水蒸汽存在條件下的穩(wěn)定性要好，運用壽命要長，這些都是至關(guān)重要的。 脫氫催化劑的毒物是氯離子，必需控制進(jìn)料中的氯離子含量，以防催化劑中毒失效，更重要的是在催化劑床層中不能有游離水。催化劑床層進(jìn)水，那么催化劑結(jié)塊和有效成份流失，導(dǎo)致床層阻力上升，

8、最終影響轉(zhuǎn)化率、選擇性目的。氣固相反響器的分類A0201-4 氣固相反響器的類型、構(gòu)造及運用 固定床反響器固定床反響器 絕熱式絕熱式 單段絕熱式單段絕熱式 多段絕熱多段絕熱式式 換熱式換熱式 對外式對外式 自熱式自熱式 徑向反響器徑向反響器 流化床反響器流化床反響器 類型類型 單器和雙器單器和雙器 自在床和限自在床和限制床制床 構(gòu)造構(gòu)造 主體主體 氣體分布安氣體分布安裝裝 內(nèi)部構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)件 換熱安裝換熱安裝 氣固分別安氣固分別安裝裝固定床反響器定義：在反響器中，假設(shè)原料氣以一定流速經(jīng)過靜止催化劑的固體層，通常把這類反響器稱為固定床反響器。優(yōu)點缺點催化劑不易磨損，可長期使用，可用于高溫高壓下操作

9、。傳熱較差，溫控難。床層內(nèi)流體的流動接近于理想置換流動 ，較少量催化劑可獲較大生產(chǎn)能力更換催化劑時必須停止生產(chǎn) 。停留時間可以控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，特別有利于達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率和高的選擇性 難使用小顆粒催化劑。流化床反響器流化床反響器定義：假設(shè)原料氣經(jīng)過反響器時，固體顆粒受流體定義：假設(shè)原料氣經(jīng)過反響器時，固體顆粒受流體的影響而懸浮于氣流中，這類反響器稱為流化床的影響而懸浮于氣流中，這類反響器稱為流化床反響器。反響器。優(yōu)點缺點顆粒劇烈攪動和混合，整個床層處于恒溫狀態(tài)，可在最佳溫度點操作 返混較嚴(yán)重，不適宜于高轉(zhuǎn)化率過程 傳熱強(qiáng)度高，適宜于強(qiáng)吸熱或放熱反應(yīng) 。催化劑和反應(yīng)器均有磨損 顆粒比較細(xì)

10、小，有效系數(shù)高，可減少催化劑用量 要有旋風(fēng)分離器等粒子回收系統(tǒng)。一絕熱式固定床反響器一絕熱式固定床反響器1 1、單段絕熱式、單段絕熱式特點：構(gòu)造簡單，反響器消費才干大，但反特點：構(gòu)造簡單，反響器消費才干大，但反響過程中溫度變化較大。響過程中溫度變化較大。適用：適用：反響熱效應(yīng)不大，反響過程允許反響熱效應(yīng)不大，反響過程允許 溫度有較溫度有較寬變動范圍的反響過程；寬變動范圍的反響過程；熱效應(yīng)較大的反響只需對反響溫度不很敏感熱效應(yīng)較大的反響只需對反響溫度不很敏感或是反響速率非?？斓倪^程，有時也運用這或是反響速率非?？斓倪^程，有時也運用這種類型的反響器。種類型的反響器。平衡溫度線平衡溫度線最正確溫度最

11、正確溫度線線平衡溫度線平衡溫度線最正確溫度最正確溫度線線平衡溫度線平衡溫度線最正確溫度最正確溫度線線平衡溫度線平衡溫度線特點及適用：特點及適用：多段絕熱式彌補(bǔ)了單段絕熱式的缺乏；將反響多段絕熱式彌補(bǔ)了單段絕熱式的缺乏；將反響氣體冷卻至遠(yuǎn)離平衡溫度曲線再進(jìn)展下一段絕氣體冷卻至遠(yuǎn)離平衡溫度曲線再進(jìn)展下一段絕熱反響。熱反響。冷激式反響器構(gòu)造簡單，便于裝卸催化劑，內(nèi)冷激式反響器構(gòu)造簡單，便于裝卸催化劑，內(nèi)無冷管，防止由于少數(shù)冷管損壞而影響操作，無冷管，防止由于少數(shù)冷管損壞而影響操作，特別適用于大型催化反響器。特別適用于大型催化反響器。 換熱式固定床反響器換熱式固定床反響器 1 1、對外換熱式、對外換熱

12、式特點：特點：采用小管徑，傳熱面積大，有利于強(qiáng)放采用小管徑，傳熱面積大，有利于強(qiáng)放熱反響；熱反響；傳熱效果好，易控制催化劑床層溫度；傳熱效果好，易控制催化劑床層溫度；管徑較細(xì)，流體在催化床內(nèi)流動可視為管徑較細(xì)，流體在催化床內(nèi)流動可視為理想置換流動，故反響速率快，選擇性高；理想置換流動，故反響速率快，選擇性高；構(gòu)造較復(fù)雜，設(shè)備費用高。構(gòu)造較復(fù)雜，設(shè)備費用高。適用適用 ： 原料本錢高，副產(chǎn)物價值低以及分別不原料本錢高，副產(chǎn)物價值低以及分別不是非常容易的情況。是非常容易的情況。換熱式固定床反響器換熱式固定床反響器 2 2、自熱式、自熱式 反響前后物料反響前后物料 在床層中自行在床層中自行 進(jìn)展換熱進(jìn)

13、展換熱特點：特點： 把原料的預(yù)熱和產(chǎn)物的冷卻過程融為一把原料的預(yù)熱和產(chǎn)物的冷卻過程融為一體，大大提高了能量利用程度。體，大大提高了能量利用程度。運用：運用：只適用于熱效應(yīng)不大的高壓放熱反響過程。如只適用于熱效應(yīng)不大的高壓放熱反響過程。如中小型合成氨廠的氨合成和甲醇的合成。中小型合成氨廠的氨合成和甲醇的合成。對于預(yù)熱原料所需熱量與反響釋放熱量相差甚對于預(yù)熱原料所需熱量與反響釋放熱量相差甚遠(yuǎn)的，需附加大量熱交換面積，且系統(tǒng)控制要遠(yuǎn)的，需附加大量熱交換面積，且系統(tǒng)控制要求大大提高，故不適宜。求大大提高，故不適宜。二、流化床反響器的類型與構(gòu)造一流化床反響器的分類一流化床反響器的分類1 1、按照固體顆粒

14、能否在系、按照固體顆粒能否在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)分類：分為單器及統(tǒng)內(nèi)循環(huán)分類：分為單器及雙器雙器流化床反響器的構(gòu)造流化床反響器的構(gòu)造適用場所：熱效應(yīng)很大的吸熱或放熱過程.要求有均一放熱催化劑溫度和準(zhǔn)確控制溫度的反響：催化劑壽命比較短，操作較短時間就需求改換的反響，有爆炸危險的反響。1、流化床反響器主體、流化床反響器主體錐底錐底濃相段濃相段稀相段稀相段擴(kuò)展段擴(kuò)展段2 2、氣體分布安裝：使氣體均勻、氣體分布安裝：使氣體均勻分布，以構(gòu)成良好的初始流化分布，以構(gòu)成良好的初始流化形狀。形狀。3 3、內(nèi)部構(gòu)件、內(nèi)部構(gòu)件檔板和檔網(wǎng)：主要用來破碎氣體檔板和檔網(wǎng)：主要用來破碎氣體在床層中產(chǎn)生的大氣泡，添加在床層中產(chǎn)生的大

15、氣泡，添加氣固相接觸的時機(jī)：減少返混氣固相接觸的時機(jī)：減少返混，從而添加反響速率和提高轉(zhuǎn)，從而添加反響速率和提高轉(zhuǎn)化率?；省? 4、換熱安裝：用來取出、換熱安裝：用來取出或供應(yīng)熱量。或供應(yīng)熱量。5 5、氣固回收安裝：回收氣流、氣固回收安裝：回收氣流中帶有的細(xì)粒和粉塵。中帶有的細(xì)粒和粉塵。特特點點催化劑裝填催化劑裝填反應(yīng)速率反應(yīng)速率反應(yīng)效果反應(yīng)效果傳熱特性傳熱特性催化劑更換催化劑更換固固定定床床催化劑顆粒催化劑顆粒大，固定在大，固定在床層中，不床層中，不易磨損易磨損返混小，返混小，反應(yīng)速率反應(yīng)速率較快較快（類似于（類似于PFRPFR）停留時間和停留時間和溫度分布可溫度分布可控，可達(dá)高控，可達(dá)高選擇性和轉(zhuǎn)選擇性和轉(zhuǎn)化率化率傳熱較差，傳熱較差，催化劑載催化劑載體往往是體往往是熱的不良熱的不良導(dǎo)體導(dǎo)體更換時必須更換時必須停產(chǎn)，且更停產(chǎn)，且更換勞動強(qiáng)度換勞動強(qiáng)度大，因此對大，因此對催化劑使用催化劑使用壽命要求高壽命要求高流流化化床床催化劑顆粒催化劑顆粒較小，可消較小，可消除內(nèi)擴(kuò)散阻除內(nèi)擴(kuò)散阻力，充分發(fā)力，充分發(fā)揮其效能，揮其效能，減少用量減少用量返混大，返混大，反應(yīng)速率反應(yīng)速率較慢較慢（類似于（類似于CSTRCSTR）產(chǎn)品選擇性產(chǎn)品選擇性和轉(zhuǎn)化率較和轉(zhuǎn)化率較低，且由于