乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺设计.docx

乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺设计本设计是以年产5万吨笨乙饰为生产目标，采纳乙苯脱氢制得萧乙辉的工艺方法，本文针时设计要求时整个工艺流程进行物料街算.热量街算,对整个工段进行工艺设计和设备选型。然后依据物料平衡分别对进出脱氢反应器和气提塔进行物料衡算。依据热力学定律对工艺中的第1.预热器其次就热器，热交换器和反应器进行了能量衡算。对油水分别器，物料泵，热交换器理论上进行了尺寸计算及选择。为满意设计要求，达到所须要的工艺条件，本设计本行理论联系实际的精神,用现行的乙茶脱氢制取茶乙烯的方法为设计基础，主要对乙茶脱氢工段进行工艺设计和优化。关函电乙素脱延苯乙烯物料街算能量衡算工艺ABSTRACTThedesignisbase<1.onanannua1.outputof5O,(MX*tonsofstyreneroduciiontargetofdehydrogenaionof'ethy1.benzenetostyrenepr<xess,Process1.brthewho1.eprocessdesignandthemainequipmentse1.ection.Basedonthedesignrequirementsoftheentireprocessofthemateria1.ba1.anceandenergyba1.ance.Accordingto(hemateria1.ba1.ancewerecircu1.atingoi1.-waterSePara1.Or.materia1.punps.heateexchangersanddreacters.ccordingtothe1.awsofthermodynamicstheenergyba1.anceoftheprocesspreheaterpreheaters,hea1.exchangersanddreactorOPeratOr.Asfaraspossib1.etomeetthedesignrequirementstoachievetherequiredconditions.Keyword:ethy1.benzene:styrene;materia1.ba1.ance:energyba1.ance;disti1.1.ation:第一章文献综述1.1苯乙烯的性质及用途苯乙烯的性质苯乙烯的分子式为CM分子量为I（N.14,化学结构式如下：0CH=CH2或者©-mm苯乙烯乂名乙烯基苯,系无色至黄色的油状液体。具有高折射性和特殊芳香气味。熔点-30.6C,沸点为145"C,凝固点-30.4,相对密度（水的为1）0.91,闪点34.4C。性质比较稳定，不行与阳光接触，难溶于水，能溶于甲醉、乙酸及乙健等醉微等多数有机溶剂。苯乙烯在高温下简单裂解和燃烧.生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、氧化碳、二氧化碳和氢气等.笨乙烯蒸气与空气能形成爆炸混合物，其爆炸葩围为1.1%6.01%。米乙烯具有乙烯基烯烧的性质，反应性能极强，如氧化、还原、氟化等反应均可进行，井能与卤化氢发生.加成反应。苯乙烯暴露于空气中，易被氧化成醉、雨类。苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯（PS）树脂。也易与其他含双键的不饱和化合物共聚,苯乙烯的用途苯乙烯是种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯和共聚树脂、离子交换树脂不饱和聚赭以及苯乙烯系热塑性弹性体SBS等和其他树脂的生产，此外还可用于纺织，制药和涂料，农药及选IT等工业。其应用广泛，本设计采纳乙茉脱氧生产苯乙烯，具有较好的生产效益和经济效益。苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯，另外苯乙烯与丁二烯、丙烯脂共聚，其共聚物可用以生产ABS工程塑料：与丙烯脂共聚可得AS树脂：与丁二烯共聚可生成丁苯乳胶或合成丁米橡胶。此外，茉乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织等工业12苯乙烯生产方法常见的生产方法目前，世界上工业生产苯乙烯的方法除传统乙笨脱纪的方法外，出现J'乙苯和丙烯共氧化联产紫乙烯和环氧丙烷工艺、乙米气相脱狙工艺等新的工业生产路途，同时主动探究以甲米和裂解汽油等新的原料路途。迄今工业上乙茶干脆脱翅法生产的聚乙烯占世界总生产实力的90%,仍旧是目前生产苯乙烯的主要方法。它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺，乙苯催化脱包是工业上生产苯乙烯的传统工艺仅。工业上，乙米脱翅反应除采纳低压或负压外,还采纳格性气体作稀择剂来降低燃的分压，以提高平衡转化率。常用的稀积剂是水蒸气,它不仅提高了乙苯脱乳反应的平衡转化率,还可消退催化剂表面的碳。有时也用作战热体,供应乙苯脱氮所需的热量。脱氢反应器是乙苯脱氢工艺的核心,整个工艺是围绕它来绽开的.乙苯脱氢制苯乙烯的工艺原理以乙苯为原料，按1:31:8水比加入过热水蒸汽，在轴径向反应器内，高温、负压条件下，催化剂床层进行乙素脱域反应，生成紫乙烯主产品，副反应生成茉、甲苯、甲烷、乙烷、氢气和二辄化碳。主反应：C1HiCH2CH;,-C,1.CHC1.+也这是一个强吸热可逆增分子反应.副反应是热裂解、气化裂解和蒸汽裂解反应：CJi5CH2CH1.C6IK+C2H1QH1CCHj+H2-*CtHsCH1+CH1CJiiCH2CHj+H2-QH6+C2HtC+211.0-211：+CO.CJI1+2H)2C0+4H2水蒸汽变换反应：CO+Hx)-H2+CO.在水蒸汽浓度很高时，生成苯、甲苯的反应式可能被下列反应所代替：CNCHoh+2I12O-CjH1.CH1+CO2÷3CsH1.CH2CHs+2H.0-GiH«+CH1+CO2+2H.在乙苯脱氢反应中，原料乙苯中的化学杂质也发生.反应，生.成物还会进一步发反应，为此，最终生成物中还含有另一些副杂物，如二甲茉、异丙苯、焦油等"I1.3国内外生产和发呈现状目前，世界上生产苯乙烯的方法主要有环氧丙烷一苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸饱回收法，乙苯脱包法以及丁二烯合成法等.乙苯脱犯法是目前国内外生产笨乙烯的主要方法，有乙苯催化脱狙和乙聚氧化脱级两种生产工艺，乙米催化脱级是工业上生产苯乙烯的传统工艺。2000年,世界上共生产苯乙烯2930万吨/年，其中美国600万吨/年，中国55万吨/年.由丁PS和ABS树脂等下游产品消费的强劲拉动，近年来世界聚乙烯的生产发展很快。世界紫乙烯的消费构成为：聚茉乙烯是茉乙烯最大的下游衍生物，气消用量约占总消费量的63.2K苯乙烯需求的巨大缺口和持续强劲增长态势，是我国苯乙烯生产不断扩大的原动力。我国苯乙烯的工业生产始20世纪50年头中期，白兰州石油化工公司合成橡胶厂采纳传统的三纵化铝液相烷基化工艺，建成一套5000吨I年藻乙烯生产装置以来，我国苯乙烯的生产得到了飞速发展。2003年我国苯乙烯的生产厂家有12家，总生.产实力达到105万吨，其中有8套为引进生产装置，生产实力合计为72.9万吨/年，约占国内苯乙烯总生产实力的69.4%.扬子巴斯夫苯乙烯系列的14.5万吨/年装置是目前国内最大的茶乙烯生产装置,，生产实力约占国内紫乙烯总生产实力的13.8%；其次是吉林石化公司，生.产实力为M.0万吨，约占国内总生产实力的13.3%。随着我国苯乙烯生产实力的不断增加，产量也不断增加。1995年我国苯乙烯的产量只有2558万吨，1998年增至56.30万吨，2000年增加到76.38万吨，1995-2000年产量的年均增长率达到24.5%。2002年我国苯乙烯的产量进一步增加到89.56万吨，比2001年增长13.8%,1997-2005年产量的年均增长率为18.5%。2003年我国苯乙烯产量达到94.82万吨，比2002年增长5.87%,其中中国石化集团公司的产员为45.20万吨，约占总产量的47.67%：中国石油自然气集团公司的产量为37.89万吨，约占总产量的39.96%。中国勺油吉林石化公司的产量最大，达至15.98万吨，约占我国苯乙烯息产量的16.85%,位居全国第；其次是扬予巴斯夫苯乙烯系列,产量达至2.34万吨，约占国内总产量的13.01%：再次是中石化茂名石化公司，产量达10.7万吨，约占国内总产量的10.97%叫其次章工艺流程设计2.1乙苯脱氢制苯乙烯工艺乙米脱城工艺主要分为燃化工段，乙米粕储工段，乙茶脱氧工段和聚乙烯精储工段，以下分别进行简述。211燃化工段来自中间仓库的干苯和来自乙烯车间的乙烯和苯以0.4-0.5:1的配比，从塔底送入反应潜。同时，将配好的催化剂溶液经复合体加料泵加入反应器,在此反应器内进行烷基化反应。反应产物自烧化反应器上部各自流至冷却器，冷却65UC后进行燃化液沉降槽沉降分别，分别出的八IC1.络合物自槽底部返回烧化反应器底部，上层烧化液自流至水解塔。没反应的乙烯气体和苯蒸汽等从烽化反应器顶部出来经冷却器用循环水使大部分蒸汽冷凝后进入尾气汲取塔，用二乙苯汲取未凝蒸汽和HCI气后，未凝气放空，二乙苯汲取液反烧化，烧化液自上部干脆流至中间仓库燃化液撇中.2.1.2乙苯精镭工段1 .干爆苯塔“-W来自中间仓库原料米读经原料泵送来的含水9001）p<n的原料紫，进入回流镰油相区：来自循环苯塔的含水量2500PPm的循环苯，与苯干燥塔顶蒸出的经过冷涨的苯冷却后进入回流罐分相区.塔顶气相温度81"C经预热器与进料换热器后，进入冷凝器用循环水冷凝，冷凝后循环笨塔回流泵送来的循环苯一起进入冷却器用循环水冷却器用循环水冷却后进入回流罐分层区，上层脱水茉溢流至油相区，下层水相从集水包间断排入管线塔釜为干燥苯，采出送至中间仓库干燥苯球。2 .循环苯塔来自中间仓库的燃化液进入循环笨塔加料区.塔顶气相馅分冷凝回流后冷却进入米干燥塔回流楸分层区。塔釜液（主要是乙不和二乙茉）用釜液泉送至乙茉塔。3 .精乙苯塔由循环茉塔釜液泵送出的釜液，进入精乙苯塔加料层r塔顶气相馀分乙苯经冷凝回流采出至精乙苯塔，塔釜液送至二乙苯塔。4 .二乙苯塔来自精乙苯塔釜液的料液依据不同组成进入二乙苯塔不同进料板.塔顶得二乙苯，塔釜得到多乙苯“5 .1.3乙苯脱氧来自中间仓库乙苯泵送来的乙苯与管网来的蒸汽进入乙苯蒸发器，乙苯与蒸汽量比为1：1.4,经过过热器壳程与脱气反应器出来的650"C烟气过热至580Ue后，配料气进入脱氢反应器进行脱氢反应.反应产物经空冷，水冷，盐冷后进入沉降槽，分别后加入阻聚剂阻挡聚合，然后进入祖苯乙烯塔。6 .1.4苯乙烯精憎工段1,粗苯乙烯塔炉油自中间仓库送来，进入粗苯乙烯塔由再沸器加热精饵I，塔顶产物苯，甲苯，乙茶轻组分进入循环乙米塔的底部产物茶乙烯和茶乙烯焦油.7 .精苯乙烯塔精苯乙烯塔加料为粗苯乙烯塔经过冷却后的釜液，由再沸器加热进行精馀。塔顶产品米乙烯，纯度99.6（币：量）,塔釜米乙烯焦油（废渣之一）。8 .循环乙苯塔笨拙乙烯塔塔顶储分由回流泵送出，经循环乙苯塔进料预热冷，用循环乙苯塔釜液进行预热后,进入循环乙茉塔，由再沸器用I.6MPa蒸汽加热精懒，塔顶苯，甲苯储分，送至中间仓库笨，甲笨城。塔釜即循环乙茉，进入循环乙茉塔冷却器，送到中间仓库循环乙苯罐，2.2工艺影响因素分析本设计用现行的乙素脱袍制取米乙烯的方法为设计基础，主要对乙米脱气工段进行工艺设计和优化。影响脱氢反应的因素主要有：反应温度、反应压力和水蒸汽/乙苯比（简称水比）。此外，该反应还受到反应物通过催化剂床层的液体体积时空速度（UISY）、催化剂性能、原料乙苯中含杂质状况等影响。水蒸汽/乙苯比（水比）在恒定的反应温度和压力下，较高的水比可使乙苯转化率提育,因为，蒸汽降低了反应组分的分压，达到类似于降低反应压力的效果。水蒸汽可与催化剂上生成的碳发生反应，起到削减催化剂表面结集的作用：水蒸汽还可防止催化剂的活性组份还原为金属,有利于延长催化剂寿命。在相同的乙苯液体空速和反应压力下，随着水比的降低，为维持肯定的笨乙烯单程收率，就须耍上升