开题报告(2)

（论文）开题报告

题目年产10万吨苯乙烯的工艺设计

学院名称

专业班级

学生姓名

学号

指导教师

填表时间：

填表说明

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。

4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。

5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

设计（论文）

题目

年产10万吨苯乙烯的工艺设计

设计（论文）

类型（划“√”）工程实际科研项目

实验室建

设

理论研究其它√

一、本课题的研究目的和意义

苯乙烯是一种重要的基本的有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、丁苯橡胶和丁苯胶SL、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体等。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。

目前，世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯脱氢法，环氧丙烷—苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等。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%，它包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺。苯乙烯（SM）是合成高分子工业的重要单体，它不但能自聚成聚苯乙烯树脂，也能与丙烯腈共聚成AS塑料，与丁二烯共聚成丁苯橡胶，与丁二烯、丙烯腈共聚成ABS塑料，还能与顺丁烯二酸酐、乙二醇、邻苯二甲酸酐等共聚成聚酯树脂等等。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[1]。此外，苯乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织等工业。目前，苯乙烯生产总量的三分之二用于生产聚苯乙烯,三分之一用于生产各种塑料和橡胶。世界苯乙烯生产能力在1996年已达1900万吨，目前全世界苯乙烯产能约为2150~2250万吨。

聚苯乙烯（简称PS）是我国苯乙烯最重要的衍生物，是一种通用的热塑性的高分子材料，产品包括通用型聚苯乙烯（GPPS）、耐冲击性聚苯乙烯（HIPS）以及可发泡聚苯乙烯（EPS）等。用聚苯乙烯制得的塑料制品透明性好、有光泽、有一定的耐热性和优良的电性能。与其它工程塑料相比，SPS在耐热性、耐药品性、电元性能以及吸湿性方面具有明显优点。

苯乙烯是带有共轭体系的烯类单体，易发生诱导极化，因此能按自由基阴阳离子聚合，但工业制备聚苯乙烯主要采用自由基聚合方法。苯乙烯通过

自由基聚合方法得到的聚苯乙烯属于无规立构体，通过配位阳离子聚合可以得到等规立构体，但因等规聚苯乙烯其机理不同，因而所获得的聚苯乙烯的性能也不同，即使使用同一种聚合方法，工艺不同其性能也不同。

从总体上看，世界苯乙烯的生产能力已经出现了过剩的态势，而亚洲尤其是中国的消费量却不断增加，这样势必导致更多的外国产品流入我国，对我苯乙烯行业今后的发展造成一定的威胁。而目前我国苯乙烯的生产能力小，仅为发达国家同类装置设计规模的下限，远未达到规模生产的要求，加上生产技术相对落后，致使生产成本高，经济效益差，在国内外市场中缺乏竞争力；因此，应尽快采用先进技术对现有装置进行技术改造，逐步提高装置的生产规模和工艺技术水平，降低生产成本，增强我国苯乙烯在国内外市场中的竞争力。

二、本课题的主要设计内容

1.苯乙烯的发展现状及其发展前景进行分析

2. 工艺流程设计

3. 物料衡算及能量衡算

4. 设备设计以及典型设备选型

5．经济分析与评价

三．文献综述

1.苯乙烯的用途

苯乙烯是苯的最大用量的衍生物，也是最基本的芳烃化学品。苯乙烯主要用于生产聚苯乙烯（占其需求量约2/3），也可用于制取苯乙烯-丁二烯（丁苯）橡胶（SBR）、ABS和苯乙烯-丙烯腈（SAN）树脂、不饱和聚酯等。此外，也是生产涂料、染料、合成医药的重要原料。

2.生产苯乙烯的方法

2.1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。

乙苯催化脱氢是工业上生产苯乙烯的传统工艺，由美国Dow化学公司首次开发成功。目前典型的生产工艺主要有Fina/Badger工艺、ABB鲁姆斯/UOP工艺以及BASF工艺等。乙苯催化脱氢法的技术关键是寻找高活性和高选择性的催化剂。一般采用的是锌系、镁系催化剂，以后逐渐被综合性能更好的铁系催化剂所替代。

2.2丁二烯合成法

Dow化学公司和荷兰国家矿业公司都在开发以丁二烯为原料合成苯乙烯的技术。Dow化学工艺以负载在γ-沸石上的铜为催化剂，反应于1.8MPa和100℃下，在装有催化剂的固定床上进行，丁二烯的转化率为90%，4-乙烯基环己烯的选择性接近100%。之后的氧化脱氢采用以氧化铝为载体的锡/锑催化剂，在气相中进行。在1个月的运转期内，催化剂活性下降了一半，此时在催化剂床上通入氧气使其再生。该反应在0.6MPa和400℃下进行，VCH的转化率约为90%，苯乙烯的选择性为90%，副产物为乙苯、苯甲醛、苯甲酸和二氧化碳。DSM工艺采用在四氢呋喃溶剂中负载于二亚硝基铁的锌为催化剂，锌的作用是使硝基化合物活化。液相反应在80℃和0.5MPa下进行，丁二烯转化率大于95%,4-乙烯基环己烯选择性为100%。之后4-乙烯基环己烷的脱氢采用负载氧化镁的钯催化剂，在300℃和0.1MPa的气相中进行，4-乙烯基环己烯完全转化，乙苯选择性超过96%，唯一的副产物是乙基环己烷。

2.3环氧丙烷-苯乙烯联产法

环氧丙烷-苯乙烯（简称PO/SM）联产法又称共氧化法，由Halcon公司开发成功,并于1973年在西班牙首次实现工业化生产。在130-160℃、0.3-0.5MPa下，乙苯现在液相反应器中用氧气氧化生产乙苯过氧化物，生成的乙苯过氧化物经提浓到17%后进入环氧化工序，在反应温度为110℃、压力为4.05条件下，与丙烷发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。环氧化反应液经过蒸馏得到环氧丙烷，甲基苄醇在260℃、常压条件下脱水生成苯乙烯。反应产物中苯乙烯与环氧丙烷的质量之比为2.5:1.除乙苯脱氢外，这是目前唯一大规模生产苯乙烯的工业方法，生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的10%。目前世界上拥有该专利转让权的生产商主要有莱昂得尔公司、Shell公司、Repsol公司以及前苏联的下姆斯克公司等。PO/SM联产法的特点是不需要高温反应，可以同时联产苯乙烯和环氧丙烷两种重要的有机化工产品。将乙苯脱氢的吸热和丙烯氧化的放热两个反应结合起来，节省了能量，解决了环氧丙烷生产中的三废处理问题。另外，由于联产装置的投资费用要比单独的环氧丙烷和苯乙烯装置降低25%，操作费用降低50%以上，因此采用该法建设大型生产装置时更具有竞争优势。该法的不足之处在于受联产品市场状况的影响较大，且反应复杂，副产物多，投资大，乙苯单耗和装置能耗等都要高于乙苯脱氢法工艺。但从联产环氧丙烷的共氧化角度而言，因可避免氯醇法给环境带来的污染，因此扔具有很好的发展潜力。

2.4热解汽油抽提蒸馏回收法

从石脑油、瓦斯油蒸汽裂解得到的热解汽油中直接通过抽提蒸馏也可以制得苯乙烯。GTC技术公司开发了采用选择性溶剂的抽提蒸馏塔GT-苯乙烯工艺，从粗热解汽油（来自石脑油、瓦斯油和NGL蒸汽裂解）直接回收苯乙烯。提纯后苯乙烯产品纯度为99.9%，含有的苯基乙炔小于50PPm。采用抽提技术将苯乙烯回收，既可减少后续加氢过程中的氢气消耗，又避免了催化剂因苯乙烯聚合而引起的中毒，也增产了苯乙烯。据估算，一套以石脑油为裂解原料的10.0万吨/年苯乙烯装置大约可回收约0.5万吨/年的苯乙烯。

2.5其他生产方法

除此之外，其它尚在开发中的苯乙烯合成工艺还包括甲苯甲醇合成法、乙苯-