苯乙烯生产过程的设计与优化.ppt

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1、苯乙烯生产过程的设计与优化过程设计分析乙苯生产过程设计反应系统分离系统设计换热网络合成乙苯过程流程乙苯制苯乙烯过程设计反应系统分离系统设计换热网络合成苯乙烯过程流程由苯制苯乙烯全过程设计全流程经济衡算技术经济评价过程设计分析1.乙苯生产过程的分析1.1乙苯合成本设计拟采用苯和乙烯进行Friedel-Crafts烷基化反应合成乙苯。苯+C2H2乙苯ΔH298=-114kJ/mol在芳烃烷基化中的主要问题在于：开始得到的烷基芳烃还可能发生多烷基化反应。其主要反应如下：苯+C2H2乙苯乙苯+C2H2二

2、乙苯二乙苯+C2H2三乙苯2乙苯苯+二乙苯过程设计分析1.1乙苯生产过程的分析1.1.2乙苯产品分离过程分析在乙苯合成过程中，由于适宜的反应转化率较低，反应器出口含大量未反应的原料；而且反应过程中伴有多烷基化反应副反应，生成多烷基苯衍生物。因此，必须对反应产物进行分离，将反应产物中的多烷基苯衍生物和未转化的反应物（主要是过量苯）分离出来。过程设计分析2苯乙烯生产过程的分析2.1苯乙烯合成苯乙烯的工业生产目前几乎全采用乙苯催化脱氢方法。乙苯苯乙烯+H2ΔH873=125kJ/mol乙苯催化脱氢在温

3、度高达600℃左右进行。由于脱氢为吸热过程，根据LeChatelier’s原理，高温和低压（现代工业装置中压力小于0.1MPa）有利于反应进行，但在高温时苯乙烯和乙苯热分解显著，使苯乙烯收率减低。其主要反应如下：乙苯苯乙烯＋H2乙苯苯＋C2H4乙苯＋H2甲苯＋CH4乙苯生产过程设计2.1反应系统2.1.1反应物和产物分布反应物为苯和乙烯产物为乙苯（主产物）和二乙苯及三乙苯设反应进料组成为乙烯和苯的摩尔比为x0反应产物的分布（摩尔组成）如下：苯的摩尔分率=-0.0336x03+0.3174x02-

4、0.9759x0+1.0002乙苯的摩尔分率=-0.1008x03-0.6068x02+0.9345x0+0.0167二乙苯的摩尔分率=-0.0516x03+0.1222x02+0.1929x0-0.0433三乙苯的摩尔分率=-0.0423x03+0.2252x02-0.214x0+0.0666乙苯生产过程设计2.1反应系统2.1.2反应条件气相连续反应反应温度：820oF，等温反应压力：300psia，等压催化剂：ZSM-5沸石催化剂乙苯生产过程设计2.1反应系统乙苯生产过程设计2.1反应系统

5、2.1.4反应的循环结构未反应的苯和多乙苯苯乙烯乙苯图2-1乙苯合成的循环结构图反应系统分离系统