年产15.5万吨苯乙烯精馏模拟计算及工艺设计文献综述

化工与材料工程学院

毕业设计文献综述

年产15.5万吨苯乙烯精馏模拟计算及工艺设计An annual output of 150,000 tons of styrene distillation system simulation and process design

吉林化工学院

Jilin Institute of Chemical Technology

化工与材料工程学院毕业设计文献综述

目录

前言..................................................... - 1 - 第 1 章苯乙烯装置的工艺流程.............................. - 2 -

1.1 苯乙烯装置的工艺流程.............................. - 3 -

1.1.1 乙苯脱氢法.................................. - 3 -

1.2 乙烯生产苯乙烯技术................................ - 5 - 第 2 章苯乙烯精馏中的阻聚剂.............................. - 6 -

2.1 阻聚剂的发展...................................... - 6 -

2.1.1 几代阻聚剂.................................. - 6 -

2.1.2 阻聚剂分类.................................. - 7 -

2.2 苯乙烯精馏........................................ - 8 -

2.2.1 乙苯/苯乙烯散堆填料精馏塔.................. - 10 -

2.3 塔分离效果差的原因分析........................... - 13 -

2.3.1 精馏塔的技改方案........................... - 14 - 第 3 章苯乙烯前景及发展趋势............................. - 15 - 第 4 章总结 ............................................ - 17 -

前言

苯乙烯是重要的基本有机化工原料, 广泛用于生产塑料、树脂和合成橡胶2003—2006 年, 我国苯乙烯产量由948 kt增至2 166 kt。与此同时, 我国苯乙烯消费量也由3 603 kt增至4 503 kt。长期以来, 我国苯乙烯产量不能满足需求, 2003—2006年我国苯乙烯进口量为2 343~ 2 661 kt。虽然我国苯乙烯产量不断增加, 但是需求量也在逐年增加,苯乙烯对外依存度依然很高[1]。主要由乙苯脱氢进行生产。包括乙苯氧化脱氢，乙苯催化脱氢，其中乙苯氧化脱氢正处于研究阶段，乙苯催化脱氢在生产中广泛运用，脱氢后得到乙苯和苯乙烯为主要物质的混合物，经过精馏进行分离，达到提纯生产苯乙烯的目的，目前, 世界上生产苯乙烯的路线有三条: 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[2]。本文主要介绍苯乙烯—乙烯精馏过程中的一些常见问题，以及脱氢工艺中的问题。目前, 全球苯乙烯生产能力中, 乙苯脱氢法占90%。由于乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个强吸热、分子数增多的反应, 从热力学角度看, 采用负压、提高反应温度、使用新型乙苯脱氢催化剂, 可提高乙苯的单程转化率, 但仍然受到反应平衡的限制。为了克服平衡限制, 开发了乙苯脱氢氧化工艺, 使生成的氢气与氧气反应, 即将部分氢气燃烧掉, 这不但对生成苯乙烯有利, 而且还可为乙苯脱氢反应提供热量, 具有很强的竞争优势[2]。

第 1 章苯乙烯装置的工艺流程

传统的乙苯脱氢制苯乙烯工艺为两段脱氢工艺, 采用中间换热的两段负压绝热脱氢技术, 工艺流程见图1。原料乙苯首先与过热蒸汽混合并经多次换热达到脱氢反应温度后, 在第一段脱氢反应器中进行脱氢反应, 反应后的物料经换热器加热升温, 再进入第二段脱氢反应器继续进行反应; 脱氢反应产物在主冷凝器中冷凝成脱氢液, 脱氢液进入油水分离器, 分离出的脱氢产物进入粗苯乙烯塔,在塔顶获得的粗乙苯再进入乙苯回收塔, 在塔釜回收乙苯,塔顶的苯、甲苯混合物进入苯/甲苯分离塔中得到副产品苯和甲苯; 粗苯乙烯塔塔釜中的粗苯乙烯产物进入精苯乙烯塔, 在塔顶得到苯乙烯。主冷凝器中的不凝气体经压缩机压缩后进入尾气吸收塔与解吸塔, 吸收塔中未被吸收的尾气进入蒸汽过热炉中燃烧产生过热蒸汽。油水分离器中的废水进入汽提塔, 进一步回收脱氢产品。为提高乙苯的单程转化率, 乙苯脱氢工艺也采用三段脱氢工艺流程, 三段脱氢工艺的反应单元流程见图2。

图1 乙苯两段脱氢工艺流程

图2 乙苯三段脱氢工艺的反应单元流程

1.1 苯乙烯装置的工艺流程

1.1.1 乙苯脱氢法

乙苯脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的90%。它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺。

目前, 乙苯负压脱氢制苯乙烯是苯乙烯生产的常用方法, 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。典型的乙苯脱氢工艺有巴杰尔(Badger) 法和鲁姆斯( Lummus) 法。(1) ABB 鲁姆斯公司采用鲁姆斯/UOP Classic SM 工艺, 使乙苯( EB) 脱氢生产聚合级苯乙烯单体( SM) 。用于过程改扩建时, 乙苯脱氢采用鲁姆斯/UOP SMART 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%) SM。SMART SM 工艺除采用氧化重热技术( 用于多段反应器系统脱氢段之间) 外,与Classic SM 工艺相同。特定反应器用于氧化和脱氢反应, 在氧化重热中, 引入氧气藉助专用催化剂部分氧化所产生的氢气, 重热过程气体。乙苯单程转化率约80%, 无需中段重热器, 对过热蒸气需求减少。对于采用Classic SM 工艺的50 万吨/ 年装