中国苯乙烯供需分析及技术进展

综 述 石油规划设计 ２００４年１１月 ９　

＊ 陈国辉，男，１９７０年生，工程师。１９９３年毕业于石油大学炼制系，现在中国石油规划总院从事石油炼化方面的规划工作。通信地址：北京市海淀区志新西路３号９３８信箱，１０００８３　

陈国辉．　中国苯乙烯供需分析及技术进展．　石油规划设计，２００４，１５（６）：９～１２　

摘 要 目前，全世界的苯乙烯生产从融洽整体来看是有些过剩。但是近年来，亚洲特别是中国苯乙烯的消费量逐年上升。预计我国到２００５年苯乙烯的消费量将达到４２０×１０４

　ｔ，届时其生产能力只有约２９０×１０４　ｔ／ａ，因而仍须大量进口。随着生产苯乙烯的ＣＤＴＥＣＨ技术、“Ｓｍａｒｔ　ＳＭ”技术、裂解汽油抽提蒸馏回收法等世界先进技术的进展，我国应加快自有技术的研发。具体做法是可以通过改造和新建装置增加苯乙烯的生产能力，特别是有条件的企业应充分利用炼油厂的干气资源和乙烯裂解汽油中的苯乙烯资源，以满足市场需求。　

关键字 国内外 石油化工 苯乙烯 供需 工艺技术 催化剂 分析 评价

苯乙烯是苯用量最大的衍生物，也是最基本的芳烃化学品，作为重要的单体用于生产各种合成材料，如聚苯乙烯、苯乙烯－丁二烯（丁苯）橡胶（ＳＢＲ）、ＡＢＳ和苯乙烯－丙烯腈（ＳＡＮ）树脂、丁苯胶乳、不饱和聚酯等产品。此外，也是生产涂料、染料、合成医药的重要原料。　

预计未来５年，全球苯乙烯产需将基本保持同步增长。但是地区不平衡局面以然存在，表现为欧洲供应过剩，而亚洲供应不足。亚洲苯乙烯进口将增加，近期进口来源为美国和欧洲；远期进口来源为中东地区。　

２００３年我国苯乙烯产量为９４．８２×１０４　ｔ，消费量为３６０．２７×１０４　ｔ，进口量达到２６６．０６×１０４　ｔ，约占国内消费总量的７３．８５％，我国己成为世界苯乙烯最主要的消费国之一。随着我国建材、家电和汽车工业的快速发展，对聚苯乙烯、ＡＢＳ树脂以及苯乙烯系列橡胶ＳＢＲ、ＳＢＳ等的消费量将会进一步增加。预计到

２００５年，我国苯乙烯的消费量将达到约４２０×１０４

　ｔ，

而届时生产能力只有约２９０×１０４

　ｔ／ａ，仍需大量进口。　

生产ＥＢ（乙苯）技术　

１ ＡＢＢ鲁姆斯公司生产技术　

该公司推出了苯和乙烯液相烃化的鲁姆斯／ＵＯＰ　

ＥＢＯｎｅ工艺，采用ＵＯＰ公司特定配方的沸石分子筛催化剂，处理乙烯进料可为化学级（７０％）至聚合级，采用固定床液相反应器。ＥＢ产品纯度大于９９．９％，含二甲苯小于１０　ｍｇ／Ｌ，ＥＢ产率为９９．７％。该工艺装置物耗为：乙烯０．２６５　ｔ／ｔ、苯０．７３８　ｔ／ｔ，能耗为１美元／ｔ；如与下游采用鲁姆斯／ＵＯＰ　Ｃｌａｓｓｉｃ　ＳＭ或Ｓｍａｒｔ　ＳＭ工艺的装置实施热联合，能耗还可节减。现已有１４套工艺装置投运，生产ＥＢ总能力为 ３７０×１０４　ｔ／ａ，单套装置能力为６．５×１０４～５３×１０４　ｔ／ａ，乙烯进料纯度为８０％～１００％。另有７套装置在设计或建设中，最大装置能力为７２．５×１０４　ｔ／ａ。　

２ 华盛顿集团国际公司巴杰尔技术中心　该中心采用莫比尔／巴杰尔（Ｍｏｂｉｌ／Ｂａｄｇｅｒ）ＥＢ　Ｍａｘ工艺和埃克森莫比尔公司的烃化和烷基转移用沸石分子筛催化剂，催化剂寿命大于４年。采用液相或气液混合相固定床工艺，乙烯与苯反应生成ＥＢ和很少量聚乙烯苯（ＰＥＢ）；经烷基转移催化剂作用，ＰＥＢ与苯反应再转化为ＥＢ。ＥＢ产品纯度为９９．９５％～９９．９９％，Ｃ８＋Ｃ９杂质小于１００　ｍｇ／Ｌ。该工艺物耗为乙烯０．２６５　ｔ／ｔ、苯０．７３９　ｔ／ｔ；能耗为高压蒸汽０．９８　ｔ／ｔ，中低压蒸汽（输出）１．３９　ｔ／ｔ。目前，应用ＥＢ　Ｍａｘ技术的装置能力超过７２０×１０４　ｔ／ａ。　

陈国辉＊　

中国石油天然气股份有限公司规划总院　

１０ 石油规划设计 第１５卷第６期 综 述

３ ＣＤＴＥＣＨ技术　

苯与乙烯烃化采用催化蒸馏技术ＣＤＴＥＣＨ　ＥＢ工艺，催化剂为特定配方的沸石分子筛。烃化催化剂装填在专有的ＣＤ（催化蒸馏塔器）结构中，可处理宽范围的乙烯进料，乙烯浓度为１０％（催化裂化干气稀乙烯）至１００％。ＥＢ产品纯度大于９９．９％，含二甲苯小于１０　ｍｇ／Ｌ；ＥＢ产品产率为９９．７％。该技术工艺物耗为乙烯０．２６５　ｔ／ｔ、苯０．７３８　ｔ／ｔ；能耗为电力２０　ｋＷ・ｈ／ｔ、冷却水３　ｍ３／ｔ、蒸汽（输出）１．３　ｔ／ｔ，热油２．５１　ＭＪ／ｔ。已有２套装置在阿根廷和加拿大运行，能力分别为１４×１０４　ｔ／ａ和４７．７×１０４　ｔ／ａ，乙烯原料纯度为７５％至聚合级。另有２套装置在设计和建设中，最大装置能力为８５×１０４　ｔ／ａ。　

乙苯脱氢法生产ＳＭ（苯乙烯）　

拥有乙苯脱氢工艺专利的各公司在工艺流程、反应器、催化剂和节能降耗等方面各有特点，但基本原理都一样。将高纯度的乙苯在铁系氧化物或氧化锌催化剂作用下，在约６００℃气相状态下，脱氢为苯乙烯。乙苯脱氢为吸热过程，必须采用换热的方式提供能量，工业上主要采用高温过热蒸汽的直接换热方式。反应器则有固定床等温反应器和固定床绝热反应器之分。反应器出口物流经冷凝后进入乙苯／苯乙烯分离塔，塔底分出苯乙烯；塔顶馏出的乙苯，在将乙苯中的苯和甲苯分出后，再返回脱氢反应器。　

１ Ｌｕｍｍｕｓ公司生产技术　

通过提高苯乙烯转化率可降低生产费用，为此Ｌｕｍｍｕｓ公司开发了一种可提高乙苯转化率的新型反应器，称为连续搅拌槽式反应器（ＣＳＰ）。该反应器可使乙苯制苯乙烯的转化率由传统反应器的６５％提高到７２％～７８％。由于循环乙苯较少，生产一定数量的苯乙烯时所需设备也较少。　

２ ＷＧＩ公司生产技术　

为提高能源的利用效率，美国ＷＧＩ公司开发了苯乙烯的改进生产工艺，即采用Ｓｈｅｌｌ公司的ＦＤＣ（无焰分散燃烧）蒸汽加热方式取代了传统的再加热方式；在燃烧区注入预热的空气和微过量的燃料，以分散方式逐步释放出热量，避免了高温火焰区的出现。ＦＤＣ加热的优点是燃料可在相对低温下进行燃烧，并以对流的方式进行传热，从而有控制地将热能直接应用于工艺中，形成较低的压力降。该改进工艺可使苯乙烯生产装置的投资费用下降５％～１０％，每吨产品生产成本费用约可降低１５美元。若用该工艺对现有生产装置进行改造，则可节省更多的费用。　

３ 催化剂生产技术　

在乙苯脱氢催化剂方面，Ｓｕｄ　Ｃｈｅｍｉｅ、Ｓｈｅｌｌ、Ｒｈｏｄｉａ　Ｃｈｉｍｉｅ等公司都开发了新型催化剂及载体。Ｓｕｄ　Ｃｈｅｍｉｅ公司开发的催化剂包括Ｆｅ、碱金属和碱土金属、Ｌａ系金属、ＶＩ主族金属等氧化物。其制法是先用Ｃｅ盐溶液浸渍氧化铁，使之成糊状；再用ＫＯＨ溶液处理并焙烧，生成高铁酸钾；然后再加入其它组分或载体。专利中的实例表明，采用该催化剂可使乙苯转化率达到６６．８％，苯乙烯的选择性达到９４．８％。另外，已开发出具有高表面积的碳纳米纤维是在氧存在的条件下，具有较好的乙苯氧化脱氢催化性能的催化剂。通过对这种碳纳米纤维与灯碳黑以及石墨的性能比较，表面以碳纳米纤维为催化剂时，产品选择性和苯乙烯的收率均更高。　

乙苯负压脱氢制ＳＭ（苯乙烯）　

乙苯负压脱氢制苯乙烯是苯乙烯生产的先进方法。世界上９０％的苯乙烯都是通过乙烯和苯烃化（采用三氯化铝或分子筛催化剂）生产乙苯，乙苯再催化脱氢生产的。　

１ Ｃｌａｓｓｉｃ　ＳＭ工艺　

在Ｃｌａｓｓｉｃ　ＳＭ工艺中，气相反应在高温、减（负）压下进行。乙苯（新鲜的和循环的）和主蒸汽与过热蒸汽混合，在多段反应器中脱氢，经分馏后得到高纯度（９９．８５％～９９．９５％）苯乙烯。　

对于采用Ｃｌａｓｓｉｃ　ＳＭ工艺的５０×１０４　ｔ／ａ装置，投资约７　８００万美元。Ｃｌａｓｓｉｃ　ＳＭ工艺物耗为每吨苯乙烯耗乙苯１．０５５　ｔ。　

２ Ｓｍａｒｔ　ＳＭ工艺　

Ｓｍａｒｔ　ＳＭ工艺是在原乙苯脱氢工艺的基础上，向脱氢产物中加入适量氧或空气，使氢气在选择性氧化催化剂作用下氧化为水，从而降低了反应物中的氢分压。反应放出的热量用于加热过程气体，无需中段换热器，对过热蒸气需求减少。Ｓｍａｒｔ　ＳＭ工艺流程与Ｌｕｍｍｕｓ／ＵＯＰ苯乙烯工艺流程基本相同，但反应器结构有较大的差别；主要是在传统脱氢反应器中，增加了氢氧化反应段。在脱氢反应条件为温度６２０～６４５℃、压力０．０３～０．１３　ＭＰａ、蒸汽／乙苯比为１～２∶１时，乙苯转化率为８５％，苯乙烯的选择性为９２％～９６％。Ｓｍａｒｔ　ＳＭ工艺与传统脱氢法相