苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)課件

1、項(xiàng)目五： 5000噸/年苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)任務(wù)點(diǎn)01 苯乙烯生產(chǎn)工藝路線選擇；任務(wù)點(diǎn)02 生產(chǎn)工藝條件影響因素分析；任務(wù)點(diǎn)03 典型設(shè)備的選擇；第1頁，共25頁。苯乙烯生產(chǎn)工藝路線選擇-苯乙烯的性質(zhì)與用途第2頁，共25頁。苯乙烯生產(chǎn)工藝路線選擇-苯乙烯的性質(zhì)與用途第3頁，共25頁。生產(chǎn)方法（一）乙苯氧化脫氫生產(chǎn)苯乙烯第4頁，共25頁。生產(chǎn)方法（二）乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯第5頁，共25頁。生產(chǎn)方法（二）乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯第6頁，共25頁。生產(chǎn)方法（三）哈康法生產(chǎn)苯乙烯（乙苯與丙烯氧化）第7頁，共25頁。生產(chǎn)方法（四）苯乙酮法根據(jù)以上四種方法，我們組選用乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯。現(xiàn)在的催化劑的性能

2、、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和工藝操作條件都良好，而且是現(xiàn)在生產(chǎn)苯乙烯的主要方法第8頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)02 生產(chǎn)工藝條件影響因素分析溫度 熱力學(xué)分析反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此，高溫有利于化學(xué)反應(yīng)。 對于反應(yīng)氣態(tài) 平衡常數(shù)Kp=P苯乙烯*P氫氣/P乙苯所以對于所有的吸熱氣相反應(yīng)Kp隨溫度的升高而增加。所以高溫有利于反應(yīng)，但高溫帶來副反應(yīng)會使乙苯分解為苯和乙烯，或者甲苯和甲烷，從而使副反應(yīng)的選擇性增加。 動力學(xué)分析 溫度升高，也有利于化學(xué)反應(yīng)速率升高。見課本P87頁講解。適宜的溫度選擇600左右。第9頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)02 生產(chǎn)工藝條件影響因素分析壓力 熱力學(xué)分析壓力增大有利于化學(xué)反應(yīng)。 動力學(xué)分析Kp=Ky（p

3、）n，而題中的n0，p減小，Ky增大，則有利于產(chǎn)物濃度的提高。所以在熱力學(xué)和動力學(xué)的綜合分析中，我們以有利于產(chǎn)物增加為原則，則壓力低有利于化學(xué)反應(yīng)。但壓力則采用略高于常壓以克服系統(tǒng)阻力，同時(shí)為了維持低壓操作，盡可能減少系統(tǒng)的壓力降。第10頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)02 生產(chǎn)工藝條件影響因素分析催化劑目前國內(nèi)大多選擇Fe-K系類催化劑，其中三氧化二鐵為活性組分，氧化鉀為活性促進(jìn)劑，氧化鉀的引入使鐵系催化劑的活性提高，而氧化鉀的含量增加，使鉀離子的流失浪費(fèi)。我們則選用氧化鐵系催化劑-高鐵低鉀氧化鐵，具有低活性，高選擇性。既減少了鉀的流失，又不降低選擇性。第11頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)02 生產(chǎn)工藝條件影響因

4、素分析蒸汽的稀釋蒸汽的稀釋能減少乙苯、苯乙烯和氫氣的分壓，其實(shí)就是與降低壓力一樣。但除降壓之外還有其他作用。1、蒸汽提供熱量，使乙苯的分壓降低，改善化學(xué)平衡，使乙苯轉(zhuǎn)化率增加。2、少量的蒸汽可以使催化劑保持氧化狀態(tài)，具有活性。而蒸汽量隨催化劑的活性的變化而用量變化。3、蒸汽能夠抑制高沸物沉積在催化劑表面。如沉積，會使催化劑活性下降，無法使用。4、反應(yīng)物和蒸汽易分離。所以在工業(yè)上，乙苯與蒸汽摩爾比一般為（6-9）:1左右。第12頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)03 典型設(shè)備的選擇反應(yīng)設(shè)備選擇兩段絕熱固定床反應(yīng)器 因?yàn)樵摲磻?yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)空間利用率大，不需耐熱金屬材料，檢修方便，投資低。而對

5、于反應(yīng)而言，不需要額外增加熱量只需蒸汽提供。如溫度過高，會使乙苯蒸氣過熱而裂解，絕熱式反應(yīng)器直接傳熱，溫度均勻。 選擇兩段絕熱是因?yàn)閱渭壏磻?yīng)器的乙苯轉(zhuǎn)化率只有40-50%。但是如果在加熱到一級入口的溫度，混合物無法平衡，所以混合物送往到第二催化劑床層，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為苯乙烯，直至再次接近平衡。由于受其他因素影響乙苯轉(zhuǎn)化率可達(dá)到70-85%。若在增加催化劑床層，要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益?？傊?，我們選用兩段絕熱固定床反應(yīng)器。第13頁，共25頁。薄膜蒸發(fā)器第14頁，共25頁。第15頁，共25頁。篩板式精餾塔 第16頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)04 苯乙烯生產(chǎn)中安全、環(huán)保、 節(jié)能措施任務(wù)點(diǎn)05 苯乙烯生產(chǎn)工藝流程組織第

6、17頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)04苯乙烯生產(chǎn)中安全、環(huán)保、節(jié)能措施序號危險(xiǎn)物質(zhì)名稱熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）閃點(diǎn)（）爆炸極限(V)引燃溫度（）飽和蒸氣壓（KPa）相對密度(水=1)相對密度(空氣=1)外觀與性狀危險(xiǎn)特性健康危害LD5001乙苯 -94.9 136.2151.0-6.74321.330.873.66無色液體，有芳香氣味3500 mg/kg02苯乙烯-30.614634.41.1-6.14901.330.913.6無色透明油狀液體5000 mg/kg03氫氣-259.2-252.84.1-74.140013.330.070.07無色無臭氣體第18頁，共25頁。一、苯乙烯生產(chǎn)安全技術(shù)方案物料閃點(diǎn)爆炸

7、極限危險(xiǎn)特性安全對策乙苯151.0-6.7燃燒爆炸儲罐氮封裝置苯乙烯34.41.1-6.1 高壓易燃?xì)怏w儲存需氮封，儲存運(yùn)輸時(shí)需加入阻聚劑H2 高壓易燃?xì)怏w管線安全閥；超壓連鎖跳車；馳放氣火炬放空。工藝參數(shù)溫度壓力MPa危險(xiǎn)特性安全對策固定床600 5-10高壓設(shè)備、管線合成塔進(jìn)料管線安全閥或塔裝安全閥；超壓、超溫連鎖跳車壓縮機(jī) 5-10高壓設(shè)備、管線出口管線安全閥；超壓連鎖跳車精餾塔第19頁，共25頁。二、苯乙烯生產(chǎn)節(jié)能方案1、采用高效規(guī)整填料 高效規(guī)整填料MellaPack-250Y是一種新型填料，它具有傳質(zhì)效率高、比壓降小、處理能力大、放大效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。用于乙苯/苯乙烯精餾塔可使精餾塔的

8、處理能力增大，塔壓降減小，塔底溫度降低，最重要的是由于傳質(zhì)效率高于板式塔，因此，用于該填料改造板式塔可減小回流，從而減少再沸器的蒸汽消耗量和冷卻水的用量。2、回收塔頂冷凝潛熱 由于乙苯/苯乙烯塔必須再負(fù)壓下進(jìn)行操作，因此，塔頂操作溫度較低。傳統(tǒng)苯乙烯裝置的塔頂溫度僅60左右，該低溫?zé)嵩粗荒芤苑螣嵝问脚湃氪髿狻?使用高效填料能夠減少塔頂與塔底的溫差，可將塔頂溫度提高到102104 .另一方面，苯乙烯裝置的乙苯脫氫單元采用負(fù)壓操作，并采用乙苯和水共沸蒸發(fā)（共沸點(diǎn)為92 ），這就可以采用一種高效熱交換器使乙苯/苯乙烯塔頂?shù)睦淠凉摕醽碚舭l(fā)脫氫系統(tǒng)的乙苯。第20頁，共25頁。任務(wù)點(diǎn)05 苯乙烯生產(chǎn)工藝流

9、程組織 苯乙烯裝置的工藝流程簡述 苯乙烯生產(chǎn)裝置主要由烷基化單元、乙苯精餾單元、乙苯脫氫單元和苯乙烯精餾單元四個工段組成，這次主要介紹乙苯脫氫單元，苯乙烯徑流單元、烷基化單元和乙苯精餾就不詳細(xì)說明了。 乙苯催化脫氫制苯乙烯的過程，就脫氫反應(yīng)器的類型不同可分為等溫床脫氫工藝和絕熱床脫氫工藝。我們組采用二級絕熱床脫氫工藝，兩個反應(yīng)器中間的熱交換是獨(dú)立的，故反應(yīng)器系統(tǒng)的總壓降較高，為0.0309MPa。分離流程為4塔流程，先將苯、甲苯與乙苯，苯乙烯分開，后分乙苯，苯乙烯，苯乙烯精致塔下部重組分經(jīng)薄膜蒸發(fā)器脫除焦油，蒸出液返回苯乙烯塔，回收夾帶苯乙烯。這種流程苯乙烯需在塔釜加熱三次。第21頁，共25頁

10、。1、乙苯脫氫單元 來自乙苯精餾單元的原料乙苯和循環(huán)乙苯與210kPa低壓蒸汽混合后進(jìn)入苯蒸發(fā)器發(fā)生乙苯蒸汽混合物，被第二脫氫反應(yīng)器產(chǎn)物過熱后與來自蒸汽過熱爐的過熱蒸汽混合進(jìn)入第一脫氫反應(yīng)器底部發(fā)生負(fù)壓絕熱脫氫反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過熱蒸汽中間加熱后進(jìn)入第二脫氫反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)物脫氫氣首先過熱乙苯蒸汽后發(fā)生低壓蒸汽，然后急冷至67。急冷后的脫氫氣在主冷器中被冷凝成汽液兩相，汽相進(jìn)入后冷器繼續(xù)冷凝，主冷器和后冷器的液相混合后進(jìn)入油水分離罐分離水相，分離后的脫氫液進(jìn)入苯乙烯精餾單元進(jìn)行分離，后冷器的氣相進(jìn)入尾氣處理單元。第22頁，共25頁。第23頁，共25頁。2、苯乙烯精餾單元 粗苯乙烯先進(jìn)入乙苯蒸出塔，將沒有反應(yīng)的乙苯、副產(chǎn)物苯和甲苯與苯乙烯進(jìn)行分離。塔頂蒸出的乙苯、苯和甲苯經(jīng)過冷凝后，一部分回流，其余送入苯、甲苯回收塔，將乙苯與苯、甲苯分離，塔底分出的乙苯可循環(huán)作脫氫原料用。塔頂分出的苯和甲苯，送入苯、甲苯分餾塔，將苯和甲苯進(jìn)行分離。乙苯蒸出塔塔底液體