年产万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段的工艺设计

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1、年产6万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段的工艺设计摘要本设计是以年产6万吨苯乙烯为生产目标，采用乙苯脱氢制得苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算，热量衡算，然后根据物料平衡分别对循环苯塔、乙苯塔的进料量，塔顶、塔底出料量进行物料衡算。根据热力学定律，对乙苯塔进行热量衡算，求得泡点、露点，理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比。并根据设计要求，对乙苯塔的塔径，塔高、塔顶冷凝器、塔底再沸器，理论上进行了尺寸计算及选择。并且分别对精馏段、提馏段进行了校核。满足设计要求，达到所需要的工艺条件。本着理论联系实际的

2、精神。本文对整个工艺流程及车间生产进行了经济技术分析，其中包括各部件的材质、用料量的选择的经济评价、设备投机及投资回收期的计算。关键词：乙苯塔，物料衡算，热量衡算，精馏第一章文献综述苯乙烯(SM)是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯(PS)树脂、丙烯腈．丁二烯．苯乙烯(ABS)树脂、苯乙烯．丙烯腈共聚物树脂(sAN)、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶SL(SBR胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体(如sBs)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。1．1苯乙烯的生产方法目前，世界上苯乙烯的生产方法主

3、要有乙苯脱氢法、环氧丙烷一苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等【1捌。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【1埘。a)乙苯催化脱氢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-V艺、ABBLummusAJOP工艺以及BASF工艺等。b)ABBLummus／UOP-V艺用超加热器将蒸汽过热至800℃，与原料乙苯一起进入绝热反应器。脱氢条件

4、为：反应温度550""650℃；常压或负压；蒸汽和乙苯质量比为(1．0：1)～(1．5：1)。通过脱氢反应器所生成的脱氢产物经冷凝器冷凝后进入乙苯／苯乙烯分离塔，塔底分出苯乙烯，塔顶馏出未反应的乙苯。将乙苯中的苯和甲苯分出后返回脱氢反应器重复利用。目前世界上有近40套苯乙烯装置采用该工艺进行生产，总生产能力达到约670万t／a。c)Fina／Badger-E艺Fina／Badger-V艺通常与美孚／Badger；'．苯工艺联合签发许可。该工艺采用绝热脱氢，高温蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。蒸汽过热至800--一950℃，与预

5、热器内的乙苯混合后再通过催化剂，反应温度为560---650℃，压力为负压，蒸汽和乙苯质量比为(1．5：1)'--(2．2：1)。反应器材质为铬镍，反应产物在冷凝器中冷凝。Fina／Badger苯乙烯技术有其独特之处，在专利市场上占有一定的优势：它的技术开发与研究有着30多年的历史，与ABBLummus公司一起几乎垄断了世界苯乙烯生产专利市场【3．5】。d)BASF工艺BASF工艺的特点是用烟道气直接加热的方式提供反应热，这是与绝热反应的最大不同点。脱氢过程中反应产物与原料气系统进行热交换，列管间加折流挡板，使加热气体径向流动，烟道气进口温度为750

6、℃，出口温度为630℃，可用来预热进料的气体，使乙苯的进料温度达到585℃，直接与管内脱氢催化剂接触反应。出口气体经急冷、换热，再经空气冷却，分离脱氢尾气(H2、CH4、C02等)、水和油，上层脱氢料液送精馏工序制得苯乙烯。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。一开始采用的是锌系、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。目前，国外苯乙烯催化剂主要有南方化学集团公司开发的Styromax．1、Styromax．2、Styromax-4以及Styromax．5型催化剂；美国标准催化剂公司推出的C．025HA、C．035、C

7、．045型催化剂；德国BASF公司开发的S6．20、S6．20S、S6-28、S6．30催化剂；Dow化学公司开发出的D．0239E型绝热型催化剂等。我国从20世纪60年代就开始进行与乙苯脱氢工艺相配套的催化剂研究。目前开发成功的催化剂主要有兰州石油化工公司研究院的315、335、345、355系列催化剂；厦门大学、中国科学院大连化学物理研究所的XI-I、DC系列以及中国石化集团公司上海石油化工研究院的GS系列催化剂等。兰州石油化工公司研究院还从催化剂配方和制备工艺入手，开发出了以铁．钾一铈．钼．镁为主要体系的低钾型乙苯脱氢催化剂。兰州石油化工公司最

8、近还成功地将三叶型催化剂用于苯乙烯的工业生产上。世界乙苯脱氢催化剂的研究正在向低钾含量、低水比、具有更高稳定