年产20万吨苯乙烯的初步设计

年产20万吨苯乙烯的初步设计

摘要

苯乙烯是合成聚苯乙烯的主要材料，而聚苯乙烯的用途很广；认真分析苯乙烯的性质，市场需求，原料来源及社会影响；了解苯乙烯制备过程，设计合理工艺流程；对流程过程进行物料、热量进行恒算。因此面对当今能源紧缺，高科技的新时代，新的能源是当代人们面对的最大挑战，同时面对我国的现状，合成苯乙烯是一个形势所迫的任务，同时对我国的经济发展会起到很大的促进作用。

关键词：苯乙烯，原料，用途，工艺流程

一、概述

（一）苯乙烯的性质和用途

苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）树脂、丁苯橡胶和丁苯胶乳（SBR\SBR胶乳）、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体（如SBS）等。此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。

1．物理性质[1]

外观与性状：无色透明油状液体。

熔点(℃)： -30.6

沸点(℃)： 146

相对密度(水=1)： 0.91

相对蒸气密度(空气=1)： 3.6

饱和蒸气压(kPa)： 1.33(30.8℃)

燃烧热(kJ/mol)： 4376.9

临界温度(℃)： 369

临界压力(MPa)： 3.81

辛醇/水分配系数的对数值： 3.2

闪点(℃)： 34.4

引燃温度(℃)： 490

爆炸上限%(V/V)： 6.1

爆炸下限%(V/V)： 1.1

2．化学性质

遇明火极易燃烧。光或存在过氧化物催化剂时，极易聚合放热导致爆炸。与氯磺酸、发烟硫酸、浓硫酸反应剧烈，有爆炸危险。有毒，对人体皮肤、眼和呼吸系统有刺激性。空气中最高容许浓度为100ppm。苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧，生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。苯乙烯蒸气与空气

能形成爆炸混合物，其爆炸范围为1.1％～6.01％。

苯乙烯具有乙烯基烯烃的性质，反应性能极强，如氧化、还原、氯化等反应均可进行，并能与卤化氢发生加成反应。苯乙烯暴露于空气中，易被氧化成醛、酮类。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。

（二）苯乙烯的生产状况

生产苯乙烯的原料是乙苯。目前，世界上90%以上的乙苯是由苯和乙烯烷基化生产制得，一分子乙烯在适当条件下与一分子苯作用生成一分子乙苯。而乙苯脱氢生产苯乙烯是乙苯在催化剂作用下，达到550～600℃时脱氢生成苯乙烯。

工业上采用的方法是在进料中掺入大量高温水蒸气，以降低烃分压，并提供反应所需的部分热量，水蒸气与烃的摩尔比（简称水比）视反应器类型的不同而异，范围约在6～14之间。

1．我国苯乙烯的生产状况

自中石油兰州石油化工公司合成橡胶厂采用传统的三氯化铝液相烷基化工艺[2]，建成一套5000吨/年苯乙烯生产装置以来，我国苯乙烯的生产得到了飞速发展，2003年我国苯乙烯的总生产能力达到105.0万吨/年。近两年来，由于跨国石油公司投资东移以及国内市场需求的强力推动，使我国苯乙烯的发展进入了一个新阶段。2005年上海赛科石化公司50.0万吨/年苯乙烯装置的开车成功，标志着我国苯乙烯生产装置进入世界级规模。2005年我国苯乙烯的总生产能力达到193.5万吨，约占世界苯乙烯总生产能力的7.05%，占亚洲地区总生产能力的18.27%。2006年，我国又有多套苯乙烯装置建成投产，其中包括中海油与壳牌化学公司合资在广东惠州建设的一套55.0万吨/年苯乙烯装置，江苏利士德化工（江苏双良集团）在江阴建成的一套20.0万吨/年生产装置、中石油锦州石油化工公司建成的一套8.0万吨/年生产装置、海南实华嘉盛化工有限公司与江苏嘉盛化学品工业有限公司共同出资建设的一套8.0万吨/年生产装置。2006年我国苯乙烯的生产能力已经达到285.5万吨，比2005年增长约47.54%。其中中海油/壳牌合资公司是目前我国最大的苯乙烯生产厂家，生产能力达到56.0万吨/年，约占国内苯乙烯总生产能力的19.61%；其次是

上海赛科石油化工股份有限公司，生产能力为50.0万吨/年，约占国内总生产能力的17.51 %；再次是中石化齐鲁石油化工公司和江苏利士德化工公司，生产能力分别为20.0万吨/年，约占国内总生产能力的7.00%。其他主要的生产厂家还有中铁联合物流-常州东昊化工（生产能力为15.0万吨/年）、中石油吉林石油化工公司（生产能力为14.0万吨/年）、扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司（生产能力为12.0万吨/年）、中石化茂名石油化工公司（生产能力为12.0万吨/年）等等。

有海外媒体预计，今年中国苯乙烯需求总量估计将达到438万吨，年产量约为200万吨；到2012年需求量将上升至约560万吨，而产量难以超过450万吨。这意味着中国苯乙烯供应不足局面短期难改。为此，一些业内专家已呼吁通过扩能和革新现有装置并建造新的大产能装置来增加苯乙烯产量。

中国苯乙烯年进口量快速增长，从1995年的30.58万吨、2000年的115.75万吨增至2004年的288.9万吨。2004年进口苯乙烯占中国国内总消费量的74.7％。而2003年和2004年，中国苯乙烯年出口量不足1万吨。中国苯乙烯表观消费量已从1995年的54.84万吨、2000年的191.4万吨上升至2004年的386.8万吨。

2．烯的生产状况

目前，世界上生产苯乙烯的路线有三种[3]：一是乙苯气相催化脱氢工艺，以乙苯为原料，藉助氧化铁-铬或氧化锌催化剂，采用多床绝热或管式等温反应器，在蒸汽存在下脱氢为苯乙烯。二是用丙烯、乙苯过氧化制取环氧丙烷时的副产品。三是从蒸汽裂解热解汽油中用抽提蒸馏回收。

（三）市场分析及预测

1．国际市场分析[4]

2010年底统计，世界苯乙烯产能8292万吨，其中，美国、日本、荷兰、德国四国的苯乙烯生产能力之和占世界总产能的75%。20世纪90年代，全球苯乙烯年均增长率为4.9%。2008年需求2098.5万吨，但在2008年世界经济减速的背景下，2009年苯乙烯世界需求下降2.6%，达到2035万吨。但亚洲最大市场，中国的需求仍增长约20%。预计2012年世界需求将有所回复，可望比2008年需求增长4.2%。2008