(完整word版)苯乙烯流程图解析
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中国石油抚顺石化分公司6万吨/年苯乙烯装置HAZOP分析报告中国石油大学环境与安全技术中心青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司中国石油抚顺石化分公司6万吨/年苯乙烯装置HAZOP分析报告HAZOP委托单位:中国石油抚顺石化分公司HAZOP组织单位:青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司项目设计单位:山东齐鲁石化工程有限公司职责姓名签名分析项目组长:孙乐朋分析报告编写:王建伟分析报告审核:路帅分析报告定稿:孙乐朋编制单位:青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司报告出版日期:年月日目录1 前言 (1)2 总则 (2)2.1 HAZOP分析目的 (2)2.2 HAZOP 分析依据的图纸 (2)2.3 HAZOP分析依据的资料 (2)2.4 HAZOP分析的基本流程 (3)3 工程概况介绍 (4)3.1线路工程 (4)3.2 站场工程 (4)3.3 辅助工程 (9)4 HAZOP分析工作介绍 (22)4.1 HAZOP分析方法介绍 (26)4.2 HAZOP小组的组成 (27)4.3 HAZOP的范围 (27)4.4 HAZOP 分析时间和地点 (36)5 HAZOP分析成果 (37)5.1 HAZOP分析成果 (37)5.2 HAZOP建议措施说明 (37)5.3 HAZOP分析记录表 (41)青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司1 前言中国石油抚顺石化分公司根据中国石油天然气集团公司《危险与可操作性分析工作管理规定》的要求,同时也为了实现本工程的本质安全,减少在生产过程中可能存在的危害因素,合理分配安全资金投入等目的,聘请青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司对于本工程开展HAZOP(危险和可操作性)分析工作。
本次HAZOP小组由青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司的分析师、中国石油抚顺石化分公司现场技术人员组成,HAZOP小组主持和秘书由青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司技术人员承担。
HAZOP分析与研究主要针对研究范围内各参数偏差产生的原因、可能导致的后果及已采用的安全措施,对偏差产生的风险进行了分析,并对部分引起较大风险并且控制措施不足的偏差提出了进一步削减风险的措施。
四川理工学院毕业论文Aspen-plus模拟甲苯脱烷基制苯过程学生:***学号:1****专业:化学工程与工艺班级:*****指导老师:****四川理工学院材料与化学工程学院二〇一五年六月摘要本文基于甲苯加氢热解法(HDA)脱烷基制苯工艺,建立了Aspen Plus全流程模拟模型。
模型包括混合器、预热器、反应器、精馏塔等模块。
设定操作参数后,通过灵敏度分析工具对操作参数进行优化,提高了产品质量,降低了能耗。
通过对全流程模拟分析,提出了增加变压吸附(PSA)过程来回收循环气中氢气。
采用该过程后,循环气中甲烷含量大大减少,循环气中氢气质量分数达95%,高于原料氢气质量分数。
苯塔是分离工段能耗最大的塔,通过对苯塔进行热泵精馏技术的模拟应用,考察了热泵精馏的节能效果。
采用以塔顶气相为换热介质的塔顶气相压缩式热泵节能效果达74%。
采用以循环水为换热介质的闭式热泵节能效果达68%.结果表明热泵精馏技术是很有应用前景的节能措施。
关键词:HDA;Aspen Plus;优化;流程改造AbstractBased on the pyrolysis (HDA) process, the establishment of Aspen Plus simulation model of the whole process. The model includes a mixer, a preheater, reactor, distillation and other modules。
After setting the operating parameters, sensitivity analysis tool to optimize the operating parameters, improve product quality and reduce energy consumption.Through the whole process simulation analysis, the increase in pressure swing adsorption (PSA) process to be recycled and the hydrogen gas。
第1章 引言1.1 苯乙烯的性质和用途苯乙烯,分子式88H C ,结构式256CH CH H C ,是不饱和芳烃最简单、最重要的成员,广泛用作生产塑料和合成橡胶的原料。
如结晶型苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚体(ABS )、苯乙烯-丙烯腈共聚体(SAN )、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚体(SMA )和丁苯橡胶(SBR)。
苯乙烯(SM )是含有饱和侧链的一种简单芳烃,是基本有机化工的重要产品之一。
苯乙烯为无色透明液体,常温下具有辛辣香味,易燃。
苯乙烯难溶于水,25℃时其溶解度为0.066%。
苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。
苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/L 。
浓度过高、接触时间过长则对人体有一定的危害。
苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧。
苯乙烯蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物,其爆炸范围为 1.1~6.01%(体积分数)。
苯乙烯(SM )具有乙烯基烯烃的性质,反应性能极强,苯乙烯暴露于空气中,易被氧化而成为醛及酮类。
苯乙烯从结构上看是不对称取代物,乙烯基因带有极性而易于聚合。
在高于100℃时即进行聚合,甚至在室温下也可产生缓慢的聚合。
因此,苯乙烯单体在贮存和运输中都必须加入阻聚剂,并注意用惰性气体密封,不使其与空气接触。
苯乙烯(SM )是合成高分子工业的重要单体,它不但能自聚为聚苯乙烯树脂,也易与丙烯腈共聚为AS 塑料,与丁二烯共聚为丁苯橡胶,与丁二烯、丙烯腈共聚为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。
由苯乙烯共聚的塑料可加工成为各种日常生活用品和工程塑料,用途极为广泛。
目前,其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。
1.2 原料的主要性质与用途1.2.1 乙苯的主要性质乙苯是无色液体,具有芳香气味,可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚,几乎不溶于水,易燃易爆,对皮肤、眼睛、粘膜有刺激性,在空气中最大允许浓度为100PPM 。
授课内容:●乙苯脱氢生产苯乙烯反应原理●乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程知识目标:●了解苯乙烯物理及化学性质、生产方法及用途●掌握乙苯脱氢生产苯乙烯反应原理●掌握乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程能力目标:●分析和判断影响反应过程的主要因素●分析和判断主副反应程度对反应产物分布的影响思考与练习:●乙苯脱氢生产苯乙烯反应中有哪些副反应?●影响乙苯脱氢生产苯乙烯反应过程的主要因素有哪些?●绘出乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程图授课班级:授课时间:年月日第二节乙苯脱氢生产苯乙烯一、概述1.苯乙烯的性质和用途动手查资料:查“高分子化工”方面资料了解苯乙烯作为高聚物合成的单体,地位如何?苯乙烯的化学结构式如下:或者苯乙烯又名乙烯基苯,系无色至黄色的油状液体。
具有高折射性和特殊芳香气味。
沸点为145 ℃,凝固点-30.4℃,难溶于水,能溶于甲醇、乙酸及乙醚等溶剂。
苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧,生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。
苯乙烯蒸气与空气能形成爆炸混合物,其爆炸范围为1.1%~6.01%。
苯乙烯具有乙烯基烯烃的性质,反应性能极强,如氧化、还原、氯化等反应均可进行,并能与卤化氢发生加成反应。
苯乙烯暴露于空气中,易被氧化成醛、酮类。
苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯(PS )树脂。
也易与其他含双键的不饱和化合物共聚。
苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯,另外苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚,其共聚物可用以生产 ABS 工程塑料;与丙烯腈共聚可得AS 树脂;与丁二烯共聚可生成丁苯乳胶或合成丁苯橡胶。
此外,苯乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织等工业。
2.生产方法工业生产苯乙烯的方法除传统乙苯脱氢的方法外,出现了乙苯和丙烯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺、乙苯气相脱氢工艺等新的工业生产路线,同时积极探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路线。
迄今工业上乙苯直接脱氢法生产的苯乙烯占世界总生产能力的 90%,仍然是目前生产苯乙烯的主要方法,其次为乙苯和丙烯的共氧化法。
1.聚氯乙烯是一种无毒、无臭的白色粉末,支化度较小,无固定熔点,有较好的机械性能,有优异的介电性能,但对光和热的稳定性差。
产品有PVC粉和PVC糊树脂,其中PVC粉属于通用型树脂,是应用最广泛的产品,PVC糊树脂粒径更小,呈糊状,产能仅为PVC粉的5%,规模很小。
聚氯乙烯具有耐磨性、抗腐蚀性、难燃性、电绝缘性等优良性能,广泛应用于建筑、电力、公用事业等领域,已成为广泛应用的五。
大通用塑料(聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯腈—苯乙烯—丁二烯共聚物、聚苯乙烯)之一.2.PVC生产工艺以电石法为主,乙烯法为辅。
我国PVC行业发展以电石法工艺为主,电石法的生产成本低于乙烯法,并且电石法产业链比乙烯法完善。
采用电石法工艺的企业主要分布于新疆、内蒙古、青海等省份,主要由于矿产资源丰富、电价低,而乙烯法企业主要分布于沿海地区(山东、天津、浙江),石油资源相对丰富。
3.2017年国内PVC产能为2282万吨,同比增幅为-4%.预计未来PVC产能将保持稳定,增速基本维持低位,主要受到供给侧改革和环保督查等多种因素影响,行业供给格局整体趋紧。
未来PVC 产能将保持稳定,增速基本维持低位,供需减少。
在产能趋稳,产量主要关注装置开工情况。
4.国内PVC产能主要集中于内蒙古(418万吨)、新疆(397万吨)、山东(268万吨)、青海(159万吨),四省产能占比为54。
43%,主要是由于资源丰富、电价低,产品具有成本优势。
我们判断未来产能将更加集中,主要受到原材料、环保、运输等因素综合影响。
5.2017年国内PVC供应商数量约为62家,其中产能在40万吨以上的供应商数量为20家,主要分布于内蒙古、新疆、山东、青海等地.国内单体产能最大的两家企业都位于新疆,其中中泰化学(220万吨)、天业股份(120万吨)。
6.随着国内环保要求日益严格,环保督查(中央和地方环保督查两个层面)常态化,环保执法力度加大,对聚氯乙烯行业发展将带来新变化,一方面小产能、落后产能将淘汰,市场集中度将提高,大企业优势将凸显;另一方面上游原材料价格或将上涨,拥有完整产业链的公司将受益,成本优势将是提高竞争力的关键因素;同时企业的开工率或将会受到影响。
辽宁省沈阳市郊联体2024年9月高三联考化学本试卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1B-11C-12N-14O-16S-32Ti-48Zn-65Ba-137一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.“新质生产力”的概念中,“新”的核心在于科技创新。
下列有关说法正确的是()A .利用2CO 合成高级脂肪酸的甘油酯,实现无机小分子向有机高分子的转化B .光学谐振器中使用的碳纳米管与金刚石、60C 互为同素异形体C .石墨烯粉体可用于制作高性能涂料,石墨烯属于不饱和有机物D .我国研发的小型核反应堆“玲龙一号”以235U 为核燃料,235U 与238U 化学性质不同2.下列化学用语表示正确的是()A .H 元素的三种核素:12H 、22H 、32HB .用电子式表示KCl 的形成过程:C .甲烷的空间填充模型:D .的命名:2-甲基丁烯3.实验室中进行从薄荷草中提取“薄荷油”的实验时,下列仪器或装置不能达到实验目的是()A .捣碎薄荷草B .利用4CCl 浸出C .去除植物残渣D .蒸馏浸出液得薄荷油4.通过加热反应实现的以镁元素为核心的物质转化关系如图。
下列说法错误的是()A .物质a 、b 均为电解质,且b 为强电解质B .物质b 与CuO 的反应中,b 作还原剂C .利用NaOH 溶液和红色石蕊试纸可检验4NH +D .()Mg OH Cl 既含离子键又含极性共价键5.工业上利用2SO 还原制备碲(Te )的反应为42224TeCl 2SO 4H O Te 2H SO 4HCl ++=↓++,设A N 为阿伏加德罗常数的值。
20万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。
本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况,苯乙烯反应的工艺条件,乙苯脱氢制苯乙烯催化剂,苯乙烯的生产方法和生产工艺。
本设计以年处理量20万吨乙苯为生产目标,采用乙苯三段催化脱氢制苯乙烯的工艺方法,对整个工段进行工艺设计和设备选型。
根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算,并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算,选用适宜的操作单元模块和热力学方法,建立过程模型进行稳态模拟计算并绘制了带控制点的工艺流程图。
在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算,将整个流程分为了反应和精馏分离两个部分,利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟优化,并确定了整套装置的主要工艺尺寸。
由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计,减少了实际设计中的大量费用,对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。
关键词:乙苯,苯乙烯,脱氢,Aspen Plus,模拟优化AbstractStyrene Monomer(SM)is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at home and abroad, styrene reaction conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes.This design is based on the annual handling capacity of 200,000 tons of ethylbenzene production targets, ethylbenzene three-stage dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, process model for steady-state simulation and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process is divided into reaction and distillation to separate the two parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation and optimization, and determine the size of the main process of the entire device .This design using computer simulation software Aspen Plus simulation designed to reduce the substantial costs of the actual design, to improve the existing process and optimal synthesis has important practical significance.Keywords:Ethylbenzene,Styrene,dehydrogenation,Aspen Plus,Simulation and optimization目录1 前言 (1)1.1 苯乙烯现状及发展概况 (2)1.2 乙苯脱氢制取苯乙烯反应工艺条件研究 (2)1.2.2 温度 (2)1.2.3 进料比 (3)1.2.4 压力 (3)1.3 乙苯脱氢制苯乙烯催化剂研究 (3)1.3.1 国内外苯乙烯催化剂研究现状 (4)1.3.2 国内催化剂研发的建议 (5)1.4 苯乙烯生产方法概述 (7)1.4.1 乙苯脱氢法 (7)1.4.2 乙苯共氧化法 (7)1.4.3 甲苯为原料合成苯乙烯 (8)1.4.4 乙烯和苯直接合成苯乙烯 (8)1.4.5 乙苯氧化脱氢 (8)1.5 乙苯脱氢制苯乙烯工艺方法概述 (9)1.5.1 Lummus/UOP乙苯脱氢工艺 (9)1.5.2 Fina/Badger乙苯脱氢工艺 (9)1.5.3 乙苯脱氢选择性氧化工艺(Smart工艺) (10)1.6 Aspen Plus软件及功能简介 (10)1.7 本设计方案主要内容及意义 (12)2 设计部分 (13)2.3 设计任务书 (13)2.3.1 乙苯催化脱氢主、副反应 (13)2.3.2 乙苯脱氢催化剂 (13)2.3.3 乙苯脱氢反应条件 (13)2.3.4 乙苯脱氢工艺流程 (14)2.4 物料衡算 (14)2.4.1 脱氢绝热反应器 (15)2.4.2 油水分离器 (17)2.4.3 乙苯—苯乙烯精馏塔 (20)2.4.4 甲苯—乙苯精馏塔 (21)2.4.5 苯—甲苯精馏塔 (21)2.4.6 苯乙烯精馏塔 (22)2.5 Aspen Plus模拟工艺流程设计 (22)2.3.1 状态方程及模块的选择 (22)2.3.2 动力学方程选择 (23)2.3.3 反应部分操作参数和关键控制 (24)2.3.4 精馏部分操作参数 (34)3 设计结果与讨论 (42)3.1 苯乙烯工艺流程图及流程概述 (42)3.2 Aspen Plus软件模拟流程及其简述 (43)3.2.1 反应部分概述 (43)3.2.2 分离部分模拟 (44)3.3 主要设备工艺参数汇总 (44)3.3.1 换热器组 (44)3.3.2 反应器 (45)3.3.3 精馏分离部分 (45)3.4 公用工程一览 (45)3.4.1 加热蒸汽 (45)3.4.2 生产用电 (45)3.4.3 冷却用水 (46)3.5 讨论 (46)符号说明 (48)致谢 (49)参考文献 (50)1前言苯乙烯是一种重要的石油化工基本原料,是除聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)以外的第四大乙烯衍生产品。
目夺市安危阳光实验学校【创新设计】(江苏专用)2015高考化学二轮题型专攻 微题型15 新信息、新情境下的有机合成与推断题(含新题,含解析)[题型专练]1.Aspernigerin 对癌细胞具有较强的抑制作用,其合成路线如下:回答下列问题:(1)物质B 中官能团的名称为________。
(2)反应③的无机产物为________。
(3)④的反应类型是________。
(4)写出同时满足下列条件的F 的一种同分异构体的结构简式:________________。
①能使溴水褪色;②苯环上有2个取代基;③苯环上的一氯代物有2种;④分子中有5种不同化学环境的氢。
(5)以CH 3CH 2OH 和为原料,写出制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。
合成路线流程图示例如下:CH 2===CH 2――→HBr CH 3CH 2Br ――→NaOH 溶液△CH 3CH 2OH 。
解析 分析流程图知,反应①为取代反应。
反应②为强酸制弱酸,将C 中的羧酸钠盐全部转化为羧酸。
反应③为Cl 取代了羧基中的羟基。
E 中的2个Cl 与F 中N 上的H 形成HCl ,同时生成Aspernigerin 。
(1)B 中有溴原子和羧基两种官能团。
(2)③发生了取代反应,两个—Cl 代替了两个—OH ,则生成的无机物为H 2SO 3。
由于其易分解,故也写成SO 2和H 2O 。
(3)④是E 与F 以1∶2发生取代反应,同时生成HCl 。
(4)能使溴水褪色,说明含有碳碳不饱和键;有两个取代基,且苯环上的一氯代物有两种,说明两个取代基在位于苯环的对位;分子中有5种不同化学环境的氢,除苯环上两种外,两个取代基应有三种,又取代基只有3个碳原子、1个N 原子,故可形成1个—CH 3、1个—C(NH 2)===CH 2,或1个—NH 2、1个—C(CH 3)===CH 2。
(5)采用逆合成法。
根据题中反应④可知,可取代羰基上所连的氯原子,故需要CH 3COCl ,再根据反应③可知,CH 3COCl 可由CH 3COOH 和SOCl 2反应得到,而CH 3COOH 可由CH 3CH 2OH 氧化得到。
课题:乙苯脱氢生产苯乙烯授课内容:●乙苯脱氢生产苯乙烯反应原理●乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程知识目标:●了解苯乙烯物理及化学性质、生产方法及用途●掌握乙苯脱氢生产苯乙烯反应原理●掌握乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程能力目标:●分析和判断影响反应过程的主要因素●分析和判断主副反应程度对反应产物分布的影响思考与练习:●乙苯脱氢生产苯乙烯反应中有哪些副反应?●影响乙苯脱氢生产苯乙烯反应过程的主要因素有哪些?●绘出乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程图授课班级:授课时间:年月日第二节乙苯脱氢生产苯乙烯一、概述1.苯乙烯的性质和用途 苯乙烯的化学结构式如下:或者苯乙烯又名乙烯基苯,系无色至黄色的油状液体。
具有高折射性和特殊芳香气味。
沸点为145 ℃,凝固点 -30.4℃,难溶于水,能溶于甲醇、乙酸及乙醚等溶剂。
苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧,生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。
苯乙烯蒸气与空气能形成爆炸混合物,其爆炸范围为1.1%~6.01%。
苯乙烯具有乙烯基烯烃的性质,反应性能极强,如氧化、还原、氯化等反应均可进行,并能与卤化氢发生加成反应。
苯乙烯暴露于空气中,易被氧化成醛、酮类。
苯乙烯易自聚生成聚苯乙烯(PS )树脂。
也易与其他含双键的不饱和化合物共聚。
苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯,另外苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚,其共聚物可用以生产 ABS 工程塑料;与丙烯腈共聚可得AS 树脂;与丁二烯共聚可生成丁苯乳胶或合成丁苯橡胶。
此外,苯乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织等工业。
2.生产方法工业生产苯乙烯的方法除传统乙苯脱氢的方法外,出现了乙苯和丙烯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺、乙苯气相脱氢工艺等新的工业生产路线,同时积极探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路线。
迄今工业上乙苯直接脱氢法生产的苯乙烯占世界总生产能力的 90%,仍然是目前生产苯乙烯的主要方法,其次为乙苯和丙烯的共氧化法。
本节主要介绍乙苯脱氢法生产苯乙烯。
二、反应原理1.主、副反应 主反应:+H 2 △HΦ298=117.6KJ/mol在主反应发生的同时,还伴随发生一些副反应,如裂解反应和加氢裂解反应: +H 2 +C H 4CH=CH 2 CH=CH 2CH 2—CH 3CH=CH 2CH 2—CH 3 CH 4+C 2H 4+H 2+C 2H 6在水蒸气存在下,还可发生水蒸气的转化反应 +2H 2O +2CO 2+3H 2高温下生碳8C+5H 2此外,产物苯乙烯还可能发生聚合,生成聚苯乙烯和二苯乙烯衍生物等。
2.催化剂乙苯脱氢反应是吸热反应,在常温常压下其反应速度是小的,只有在高温下才具有一定的反应速度,且裂解反应比脱氢反应更为有利,于是得到的产物主要是裂解产物。
在高温下,若要使脱氢反应占主要优势,就必须选择性能良好的催化剂。
乙苯脱氢制苯乙烯曾使用过氧化铁系和氧化锌系催化刑,但后者已在60年代被淘汰。
氧化铁系催化剂以氧化铁为主要活性组分,氧化钾为主要助催化剂,此外,这类催化剂还含有Cr 、Ce 、Mo 、V 、Zn 、Ca 、Mg 、Cu 、W 等组分,视催化剂的牌号不同而异。
目前,总部设在德国慕尼黑的由德国SC 、日本NGC 和美国UCI 组成的跨国集团SC Group ,在乙苯脱氢催化剂市场上占有最大的份额(55%-58%),是Girdler 牌号(有G-64和G-84两大系列)及Styromax 牌号催化剂的供应者。
我国乙苯脱氢催化剂的开发始于60年代,已开发成功的催化剂有兰州化学工业公司315型催化剂;1976年,厦门大学与上海高桥石油化工公司化工厂合作开发了XH-11催化剂,随后又开发了不含铬的XH-210和XH-02催化剂。
80年代中期以后,催化剂开发工作变得较为活跃,出现了一系列性能优良的催化剂,例如:上海石油化工研究院的GS-01和GS-05、厦门大学的XH-03,XH-04、兰州化学工业公司的335型和345型及中国科学院大连化物所的DC 型催化剂等。
从国内外专利数据库看,近年来相关研究机构有许多乙苯脱氢制苯乙烯催化剂的专利公开,如中国石油天然气股份有限公司2004年1月公开的中国专利CN1470325,报道了一种乙苯脱氢制苯乙烯催化剂,以质量份数计其活性组成为:45~75份铁氧化物,7~15份钾氧化物,2~8份铈氧化物,1~8份钼氧化物,2~10份镁氧化物,0.02~2份钒氧化物,0.01~2份钴氧化物,0.05~3份锰氧化物,0.002~1份钛氧化物。
CH 3 CH 2—CH 3 CH 2—CH 3CH 2—CH 3 CH 2—CH 3三、操作条件影响乙苯脱氢反应的因素主要有温度、压力、水蒸气用量、原料纯度等。
1.反应温度乙苯脱氢是强吸热反应,升温对脱氢反应有利。
但是,由于烃类物质在高温下不稳定,容易发生许多副反应,甚至分解成碳和氢,所以脱氢适宜在较低温度下进行。
然而,低温时不仅反应速度很慢,而且平衡产率也很低。
所以脱氢反应温度的确定不仅要考虑获取最大的产率,还要考虑提高反应速度与减少副反应。
在高温下,要使乙苯脱氢反应占优势,除应选择具有良好选择性的催化剂,同时还必须注意反应温度下催化剂的活性。
例如,采用以氧化铁为主的催化剂,其适宜的反应温度为600℃~660℃。
2.反应压力乙苯脱氢反应是体积增大的反应,降低压力对反应有利,其平衡转化率随反应压力的降低而升高。
反应温度、压力对乙苯脱氢平衡转化率的影响如表9—1所示。
表9-1温度和压力对乙苯脱氢平衡转化率的影响由表可看出,达到同样的转化率,如果压力降低,温度也可以采用较低的温度操作,或者说,在同样温度下,采用较低的压力,则转化率有较大的提高。
所以生产中就采用降低压力操作。
为了保证乙苯脱氢反应在高温减压下安全操作,在工业生产中常采用加入水蒸气稀释剂的方法降低反应产物的分压,从而达到减压操作的目的。
3.水蒸汽用量水蒸气作为稀释剂,还能供给脱氢反应所需部分热量,也可使反应产物尤其是氢气的流速加快,迅速脱离催化剂表面,有利于反应向生成物方向进行。
水蒸气可抑制并消除催化剂表面上的积焦,保证催化剂的活性。
水蒸气添加量对乙苯转化率的影响如表9-2所示。
表9-2水蒸气用量对乙苯脱氢转化率的影响由表9—2可知,乙苯转化率随水蒸气用量加大而提高。
当水蒸气用量增加到一定程度时,如乙苯与水蒸气之比等于16时,再增加水蒸气用量,乙苯转化率提高不显著。
在工业生产中,乙苯与水蒸气之比一般为l:1.2~2.6(质)。
4.原料纯度要求为了减少副反应发生,保证生产正常进行,要求原料乙苯中二乙苯的含量<0.04%。
因为二乙苯脱氢后生成的二乙烯基苯容易在分离与精制过程中生成聚合物,堵塞设备和管道,影响生产。
另外,要求原料中乙炔<10ppm(体)、硫(以H2S计)<2ppm(体)、氯(以HCI 计)≤2ppm(质)、水≤10ppm(体),以免对催化剂的活性和寿命产生不利的影响。
某厂苯乙烯装置对原料纯度要求如表9—3所示。
表9-3某厂苯乙烯装置对原料纯度要求四、工艺流程乙苯脱氢生产苯乙烯可采用两种不同供热方式的反应器。
一种是外加热列管式等温反应器;另一种是绝热式反应器。
国内两种反应器都有应用,目前大型新建生产装置均采用绝热式反应器。
乙苯脱氢采用绝热式反应器的工艺流程由乙苯脱氢和苯乙烯精制两部分组成。
1.乙苯脱氢乙苯脱氢部分的工艺流程如图9—7所示。
乙苯在水蒸气存在下催化脱氢生成苯乙烯,是在段间带有蒸汽再热器的两个串联的绝热径向反应器内进行,反应所需热量由来自蒸汽过热炉的过热蒸汽提供。
在蒸汽过热炉(1)中,水蒸气在对流段内预热,然后在辐射段的A组管内过热到880℃。
此过热蒸汽首先与反应混合物换热,将反应混合物加热到反应温度。
然后再去蒸汽过热炉辐射段的B管,被加热到815℃后进入一段脱氢反应器(2)。
过热的水蒸气与被加热的乙苯在一段反应器的入口处混合,由中心管沿径向进入催化剂床层。
混合物经反应器段间再热器被加热到631℃,然后进入二段脱氢反应器。
反应器流出物经废热锅炉(4)换热被冷却回收热量,同时分别产生3.14MPa和0.039MPa蒸汽。
图9—7 乙苯脱氢反应工艺流程1—蒸汽过热炉;2(Ⅰ、Ⅱ)—脱氢绝热径向反应器;3,5,7—分离罐;4—废热锅炉;6—液相分离器;8,12,13,15—冷凝器;9,17—压缩机;10—泵;11—残油汽提塔;14—残油洗涤塔;16—工艺冷凝汽提塔反应产物经冷凝冷却降温后,送入分离器(5)和(7),不凝气体(主要是氢气和二氧化碳)经压缩去残油洗涤塔(14)用残油进行洗涤,并在残油汽提塔(11)中用蒸汽汽提,进一步回收苯乙烯等产物。
洗涤后的尾气经变压吸附提取氢气,可作为氢源或燃料。
反应器流出物的冷凝液进入液相分离器(6),分为烃相和水相。
烃相即脱氢混合液(粗苯乙烯)送至分离精馏部分,水相送工艺冷凝汽提塔(16),将微量有机物除去,分离出的水循环使用。
2.苯乙烯的分离与精制苯乙烯的分离与精制部分,由四台精馏塔和一台薄膜蒸发器组成。
其目的是将脱氢混和还能列举一些吗?液分馏成乙苯和苯,然后循环回脱氢反应系统,并得到高纯度的苯乙烯产品以及甲苯和苯乙烯焦油副产品。
本部分的工艺流程如图9—8所示。
脱氢混合液送入乙苯-苯乙烯分馏塔(1),经精馏后塔顶得到未反应的乙苯和更轻的组分,作为乙苯回收塔(2)的加料。
乙苯-苯乙烯分馏塔为填料塔,系减压操作,同时加入一定量的高效无硫阻聚剂,使苯乙烯自聚物的生成量减少到最低,分馏塔底物料主要为苯乙烯及少量焦油,送到苯乙烯塔(4)。
苯乙烯塔也是填料塔,它在减压下操作。
塔顶为产品精苯乙烯,塔底产物经薄膜蒸发器蒸发,回收焦油中的苯乙烯,而残油和焦油作为燃料。
乙苯-苯乙烯塔与苯乙烯塔共用一台水环真空泵维持两塔的减压操作。
在乙苯回收塔(2)中,塔底得到循环脱氢用的乙苯,塔顶为苯-甲苯,经热量回收后,进入苯-甲苯分离塔(3)将两者分离。
本流程的特点主要是采用了带有蒸汽再热器的两段径向流动绝热反应器,在减压下操作,单程转化率和选择性都很高;流程设有尾气处理系统,用残油洗涤尾气以回收芳烃,可保证尾气中不含芳烃;残油和焦油的处理采用了薄膜蒸发器,使苯乙烯回收率大大提高。
在节能方面采取了一些有效措施,例如进入反应器的原料(乙苯和水蒸气的混合物)先与乙苯-苯乙烯分馏塔顶冷凝液换热,这样既回收了塔顶物料的冷凝潜热,又节省了冷却水用量。
五、异常现象及处理方法某苯乙烯装置的异常现象处理方法如表9-4所示。
表9-4 某厂苯乙烯装置异常现象及处理方法异常现象可能原因处理方法 图9—8苯乙烯的分离和精制工艺流程1—乙苯—苯乙烯分馏塔;2—乙苯回收塔;3—苯—甲苯分离塔;4—苯乙烯塔;5—薄膜蒸发器;6,7,8,9—冷凝器;10,11,12,13—分离罐;14—排放泵。