气相烷基化法制乙苯的工艺设计

气相烷基化法制乙苯的工艺设计

摘要

乙苯是一种重要的化工原料。随着我国国民经济的快速发展，乙苯的需求量也随之而逐年递增。本文主要对气相烷基化法制乙苯进行工艺设计。该工艺以催化裂化干气和苯为原料，采用催化裂化干气制乙苯第三代技术。在现有资料的基础上设计了整个工艺流程，用Auto CAD软件进行绘制、Aspen 11.1软件进行模拟，并对整个流程的物料衡算和能量衡算进行了计算，以换热器的设计为例，进行了设备选型。

关键词：乙苯；催化裂化干气；工艺设计

英文摘要

ABSTRACT

Ethylbenzene is an important chemical raw material. With the rapid development of national economy, the demand for ethylbenzene increases year by year. This paper mainly designs the process of ethylbenzene prepared by gas phase alkylation method. The Fluid Catalytic Cracking (FCC) dry gas and benzene are used as raw materials in this process, in which the third generation technology of ethylbenzene prepared by FCC dry gas are used.The entire flow diagram is designed, which are drawn by Auto CAD software and simulated by Aspen 11.1 software. The material and energy balance of the entire process flow are calculated and the selection of equipment such as heat exchanger also is determined.

Key Words：Fluid Catalytic Cracking dry gas；Ethylbenzene；Process design

目录

1概述 (1)

1.1引言 (1)

1.2 乙苯的性质 (1)

1.3 乙苯的用途 (1)

1.4 课题研究的目的及意义 (2)

2原料及生产工艺的选择 (3)

2.1 原料的选择 (3)

2.2 生产工艺的选择 (3)

2.2.1 生产工艺介绍 (3)

2.2.2 生产工艺的选择 (5)

3 生产工艺流程设计 (6)

3.1 催化裂化干气的预处理 (6)

3.1.1 生产原理 (6)

3.1.2 脱丙烯技术的选择 (6)

3.1.3 工艺流程 (6)

3.2 烃化及反烃化 (7)

3.2.1 生产原理 (7)

3.2.2 反应器及催化剂 (8)

3.2.3 工艺流程 (9)

3.3 产物的分离 (10)

3.3.1 生产原理 (10)

3.3.2 工艺流程 (10)

4 物料及能量衡算 (12)

4.1 物料衡算 (12)

4.1.1 物料衡算原理 (12)

4.1.2 Aspen物料衡算结果 (12)

4.2 能量衡算 (15)

4.2.1 能量衡算原理 (15)

4.2.2 热量衡算的目的和意义 (15)

4.2.3 Aspen能量衡算结果 (16)

5 换热器设计 (19)

5.1 换热器的概述及简介 (19)

5.2 工艺计算 (19)

5.3 工艺结构尺寸 (21)

5.4 换热器的核算 (24)

5.5 辅助设计 (27)

5.6 换热器主要结构尺寸计算结果 (27)

结论 (29)

致谢 (30)

参考文献 (31)

附录 (33)

1概述

1.1 引言

乙苯是一种重要的化工原料，主要用于生产苯乙烯。随着我国国民经济的快速发展，对乙苯/苯乙烯的需求量逐年递增，而纯乙烯资源短缺限制了我国乙苯/苯乙烯的生产，故我国乙苯/苯乙烯一直供不应求，供需矛盾日益突出。解决这一问题的关键是寻找到丰富的合成乙苯的原料[1]。催化裂化（FCC）干气是石油加工过程产生的废尾气，在我国每年产生的量很大，其中含有宝贵的乙烯资源。因此，利用好催化裂化干气既可以提高石油资源的有效利用率，又能提高我国乙苯/苯乙烯的生产能力，缓解供不应求的局面。

乙烯制取乙苯是一种烷基化过程，烷基化过程可以在均相和非均相、液相或气相中进行。如今，液体均相烷基化覆盖了超过24%的乙苯（EB）生产，全球约有40%的乙苯生产是在气体非均匀介质中进行的，其余的乙苯是在液体非均相中生产的[2]。可见，气相烷基化法在生产乙苯方面占有重要地位。由中国科学院大连化学物理研究所（DICP）、抚顺石化公司石油二厂和洛阳石化工程公司联合开发的催化裂化干气制乙苯第三代成套技术是催化裂化干气制乙苯系列技术发展历程中的又一次重大飞跃，由于其先进性、实用性、经济性及优异的节能减排降耗效果，开发成功后迅速推广到国内石化行业多家单位，取得了显著的经济效益和社会效益。

1.2 乙苯的性质

乙苯属芳烃，是一种无色液体，有芳香气味。其熔点为-94.9℃，沸点136.2℃，相对密度（水为1）低于水，为0.87，不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多数有机溶剂；闪点为15℃，爆炸上限为6.7%（V/V），爆炸下限为1.0%（V/V）。

乙苯存在于煤焦油和某些柴油中，是一种易燃物质，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。此外，乙苯对皮肤、粘膜有较强刺激性，高浓度有麻醉作用。

1.3 乙苯的用途

乙苯是重要的化工原料，主要用于生产苯乙烯，进而生产聚苯乙烯树脂(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)、不饱和聚酯等诸多下游产物，这些产品在汽车、家电、建材、包装、医药等国民经济多个行业有着广泛的应用[3]。乙苯少量用于有机合成工业，例如生产苯乙酮、乙基蒽醌、对硝基苯乙酮、甲基苯基甲酮等中间体。在医药