乙苯工艺流程说明
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以乙苯为原料合成氯霉素的工艺路线1. 引言嘿,大家好!今天咱们来聊聊一个听起来有点“高大上”的话题——用乙苯合成氯霉素。
别担心,我不会让你觉得这像是在看一部枯燥的化学教材,而是想让你轻松了解这门“化学魔法”。
大家都知道,氯霉素是一种重要的抗生素,而乙苯就像是它的“好朋友”,在合成过程中扮演了重要的角色。
走吧,跟着我一起探索这条神奇的工艺路线吧!2. 乙苯的基本信息2.1 乙苯的特点首先,咱们得了解一下乙苯。
它是一种无色液体,闻起来有点像汽油的味道,别小看了它,这玩意儿可是很多化学反应的“明星”。
它的分子式是C8H10,听起来是不是很酷?而且,它还在工业上被广泛用作溶剂和原料,真是个多才多艺的小家伙。
2.2 乙苯的来源说到乙苯的来源,大家可能会问:“它是从哪里来的呢?”其实,乙苯主要是通过苯和乙烯的反应合成的。
这就像你跟朋友一起做饭,得先准备好材料,才能做出美味的菜肴。
没有乙苯,就没法进行下一步的合成反应哦!3. 合成氯霉素的步骤3.1 步骤一:氯化反应好啦,接下来我们进入正题!首先,乙苯要经过氯化反应,这个过程就像给它穿上了一件“新衣服”。
在适当的温度和氯气的参与下,乙苯会转变成氯乙苯。
这个步骤是至关重要的,因为后面的反应都离不开这个“新朋友”。
3.2 步骤二:氨化反应紧接着,我们要进行氨化反应。
这个反应有点像“调味”——我们加入氨气,让氯乙苯转化为氨基苯乙醇。
这一步就像是给菜肴加盐,不然就少了点味道。
别小看氨基苯乙醇,它可是合成氯霉素的关键中间体,起到至关重要的作用。
3.3 步骤三:环化反应最后一步,咱们进入了环化反应。
这一步就像是把所有的材料都拌在一起,做成一个完整的“菜品”。
在适当的条件下,氨基苯乙醇会和其他的化合物发生反应,最终生成氯霉素。
啊!这就像是看着一道美味的佳肴从锅里冒出来,心里那个激动呀!4. 工艺路线的小贴士4.1 注意反应条件在整个合成过程中,反应条件非常重要。
温度、压力、催化剂的选择,都是不能忽视的细节。
简述乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程解析引言乙苯脱氢是一种重要的化工工艺,用于生产苯乙烯,这是一种广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维等领域的重要原料。
25万吨/年苯乙烯装置操作法常州新日化学有限公司目录1 岗位任务和管理范围 (1)1.1 岗位任务 (1)1.2 管理范围 (1)2 产品和原材料规格 (3)2.1 苯...................................................................................... (3)2.2 乙烯2.3 催化剂2.4 白土3 工艺流程说明3.1烃化反应和后烃化反应系统3.1.1 烃化反应3.1.2 后烃化反应3.1.3 蒸汽发生3.2 烃化液精馏系统4 开车前的准备工作5 投料开车6 正常操作6.1 正常控制的指标6.2 主要操作参数的控制7 停车操作 (20)7.1 正常停车7.2 紧急停车8 异常现象分析 (23)9 安全生产规定以上是氧化岗位操作法的目录格式。
在操作法的最后还附有工艺流程简图和安全生产规定。
1 岗位任务及管理范围1.1 岗位任务乙苯单元岗位的任务是将界区外来的乙烯和来自苯回收塔塔顶采出泵P-1202A/B的苯按一定比率通入二个串联操作的反应器(前烃化反应器R-1101和后烃化反应器R-1102),在加热至200℃及分子筛催化剂EBZ-500及作用下进行烃化反应生成粗乙苯,另外原料苯首先在保护反应器R-1104中脱除苯中催化剂毒物,对前烃化反应器R-1101和后烃化反应器R-1102中的催化剂起到保护作用。
而乙苯精馏单元回收的多乙苯和苯按比率加入反烃化反应器R-1103中,在加热至190℃及分子筛催化剂EBZ-100作用下发生反烃化反应生成粗乙苯。
反应生成的烃化混合液和反烃化混合液送至苯回收塔T-1201进行苯回收及粗乙苯分离,粗乙苯在乙苯回收塔T-1203进行精制得高纯度中间产品乙苯,乙苯回收塔T-1203塔釜液去多乙苯回收塔T-1204进行多乙苯回收去后烃化反应器R-1103反应得反烃化液。
本岗位还负责烃化/后烃化催化剂离线再生任务。
乙苯脱氢制苯乙烯生产线工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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苯乙烯生产工艺流程苯乙烯是一种重要的化工原料,广泛用于塑料、合成纤维、橡胶等行业。
下面我们来介绍一下苯乙烯的生产工艺流程。
苯乙烯的生产主要是通过乙苯的裂解反应得到。
裂解反应是指将分子较大的乙苯分子打断,使之分解成较小的苯乙烯分子。
整个生产过程分为以下几个步骤。
首先是乙苯的预处理。
乙苯经过脱烷和除酚处理后,进入到预热器中进行预热。
预热器中的乙苯温度增加到约450℃,使其达到裂解反应的温度要求。
同时,还需要加入一定的催化剂,例如铁适配体催化剂,以促进裂解反应的进行。
然后是乙苯的裂解反应。
预热后的乙苯进入到裂解炉中,裂解炉内的温度保持在约700-750℃,此时乙苯分子受到热能激发,发生断裂。
乙苯分子中的碳-碳键断裂,生成苯乙烯等较小分子。
裂解炉内还需加入适量的稀释剂,如蒸汽或天然气,以保持炉内的温度控制。
裂解反应后的产物经过冷却、冷凝、卸除催化剂等处理步骤,得到含有苯乙烯的混合物。
该混合物还含有其他杂质,需要经过分离和纯化。
分离是根据各组分的沸点差异进行的。
通过分馏塔,将混合物中的杂质逐步分离出去,得到苯乙烯和一定的副产物。
纯化是为了去除副产物和提高苯乙烯的纯度。
纯化一般采用精馏操作。
首先进行粗馏,将其中含有低沸点物质的部分去掉。
然后再进行精馏,将苯乙烯纯化到要求的纯度。
最后,将得到的苯乙烯液体经过凝固、过滤、洗涤等处理,得到苯乙烯的产品。
总的来说,苯乙烯的生产工艺主要包括乙苯的预处理、乙苯的裂解反应、产物的处理和纯化等步骤。
通过这些步骤,可以高效地生产出优质的苯乙烯产品。
列管式等温反应器乙苯脱氢的工艺流程 下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢! 并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注! Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you! In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!
乙苯脱氢工艺流程在列管式等温反应器中的应用 乙苯脱氢是一种重要的化学反应,常用于生产苯乙烯,是塑料、橡胶、涂料等多种化工产品的基础原料。在这个过程中,列管式等温反应器因其独特的设计和高效的性能,被广泛应用于乙苯脱氢的工业化生产中。下面我们将详细探讨这一工艺流程。 首先,乙苯脱氢的初始阶段涉及到原料的准备。乙苯通过管道进入反应器前,通常需要经过预处理,以去除可能存在的杂质,确保反应的纯净度和效率。
苯乙烯装置工艺流程叙述一、乙苯工艺流程简述本工艺包设计的乙苯装置界区内包括烃化反应系统(亦称烃化反应系统)、苯回收系统、乙苯回收系统、多乙苯回收系统、烷基转移反应系统(亦称反烃化反应系统)。
为解决反应器在再生时停产影响,也是为了规避放大风险,烃化反应系统设计成反应器R-2101A/B、加热炉F-2101A/B、换热器E-2101A/B;E-2102A/B;E-2103A/B两套并联操作。
来自罐区的新鲜苯、油水分离器的回收苯、精馏工段回收的循环苯在T-2201苯回收塔汇合,用苯循环泵P-2201A/B泵入苯进料气化器E-2101A/B的壳程,管程的高压蒸汽将其加热而气化,气相苯分别进入两套苯换热器E-2103A/B的壳程,与管程的高温反应器出料换热而被过热。
过热后的苯被分成两股:主苯流和急冷苯流。
主苯流进入反应器进料加热炉F-2101A/B被加热到反应温度,进入烃化反应R-2101A/B。
界区外的原料乙醇用乙醇进料泵P-2101A/B加压,进入工艺水换热器E-2204,与苯塔回流罐底部排出的油水混合物换热回收热量,温度升至接近泡点,导入E-2102A/B乙醇蒸发器,用高压蒸汽将其气化,分段进入两台并联的烃化反应器。
在R-2101A/B中,乙醇发生脱水反应生成乙烯与水蒸汽,继而苯和乙烯发生烃化反应,生成乙苯及少量二乙苯、多乙苯等。
为稳定反应器的温度,每段催化剂床层之间都有与进料乙醇蒸气相混合的急冷苯进入,使反应温度在适当范围内。
反应器出料依次通过苯换热器E-2103A/B管程和苯回收塔再沸器E-2201管程被冷却后,便进入苯回收塔T-2201进行精馏分离。
T-2201塔顶馏出苯、水和轻组分尾气,塔底则采出粗乙苯。
罐区来的新鲜苯用新鲜苯泵P—2302A/B加压后通过乙苯/苯换热器冷E-2208与来自乙苯塔回流泵的产品热乙苯换热,进入苯塔回流罐V—2201,补充回流罐的液位。
苯塔回流泵将回流罐的一部分苯打入T-2201塔顶。
乙苯生产方法1前言乙苯是重要的化工原料,主要用于脱氢生产苯乙烯,少量的乙苯也用于溶剂、稀释剂以及生产二乙基苯等。
当前,全世界乙苯产量已达约2000万吨,其中99%的乙苯用于生产苯乙烯。
中石化安庆分公司原油加工能力500万吨/年,拥有常减压蒸馏、催化裂化、催化裂解、延迟焦化、催化重整等主要生产装置。
其中催化(裂解)干气中含有大量的乙烯,目前都作为燃料消耗,没有进行经济有效的利用。
利用催化(裂解)干气中乙烯制备乙苯,进而生产苯乙烯,充分利用炼厂干气中的乙烯资源,是提高资源利用率,增加企业经济效益的一条有效途径。
本文对安庆分公司催化干气中的乙烯资源,以及由稀乙烯制备乙苯的工艺技术路线进行了专门讨论。
2干气中乙烯资源及利用炼厂干气主要来源于石油的二次加工过程,如催化裂化、催化裂解、延迟焦化、加氢裂化等,其主要成份为氢气、甲烷、乙烯、乙烷以及少量C3/C4烃类。
安庆分公司的炼油装置结构中,拥有具有先进工艺的140万吨/年催化裂化装置和70万吨/年催化裂解装置。
其中,140万吨/年催化裂化装置采用中国石油化工科学研究院开发的多产丙烯和清洁汽油的MIP-CGP新技术;催化裂解装置具有气体产率大、烯烃含量高的特点,其干气产率超过相同规模催化裂化装置的两倍,乙烯浓度也明显高于常规催化裂化。
两套催化装置副产大量富含乙烯的干气。
在炼油500万吨/年加工负荷情况下,催化裂化和催化裂解装置所产干气中乙烯量约3万吨/年。
干气中乙烯资源的回收利用,国内外都十分重视,已经开发的回收炼厂干气中乙烯的技术主要有深冷分离法、双金属盐络合吸收法、溶剂抽提法、膨胀机法、吸附法,此外还有干气直接制乙苯技术。
从目前国内外对干气中稀乙烯利用的技术开发情况来看,由于将乙烯通过分离提纯再行利用的方法投资较大,经济性差,因此稀乙烯的利用倾向于将稀乙烯直接加工,这方面的技术开发则集中于乙苯/苯乙烯的生产。
国外在上世纪70年代就开发了利用稀乙烯直接烃化制乙苯的工艺技术。
甲苯乙苯和水乙二醇萃取精馏流程引言:甲苯、乙苯和水乙二醇是常用的有机溶剂,广泛应用于化学工业中。
为了分离和提纯这些溶剂,常采用萃取和精馏的方法。
本文将介绍甲苯、乙苯和水乙二醇的萃取精馏流程,以及在实际生产中的应用。
一、甲苯的萃取精馏流程甲苯是一种无色透明的液体,具有较低的沸点和蒸汽压。
甲苯的萃取精馏流程一般分为以下几个步骤:1. 萃取:将甲苯与水进行萃取,常用的方法是利用它们在不同溶剂中的亲和性差异。
一般将甲苯和水混合后,加入一种合适的有机溶剂,如醚类或醇类,使甲苯与有机溶剂结合形成复合物。
然后通过萃取装置将甲苯与有机溶剂进行分离。
2. 蒸馏:将甲苯与有机溶剂的复合物进行蒸馏,以分离甲苯。
在蒸馏过程中,根据甲苯和有机溶剂的沸点差异,通过控制温度和压力,使甲苯蒸发并分离出来。
3. 分离:将蒸馏得到的甲苯与有机溶剂进行分离。
常用的方法是利用它们在密度上的差异,通过重力或离心分离的方式将甲苯和有机溶剂分开。
4. 提纯:将分离得到的甲苯进行进一步的提纯。
常用的方法包括溶剂结晶、活性炭吸附、膜分离等。
这些方法可以去除甲苯中的杂质,提高甲苯的纯度。
二、乙苯的萃取精馏流程乙苯与甲苯相似,也是一种无色透明的液体,具有较低的沸点和蒸汽压。
乙苯的萃取精馏流程与甲苯类似,主要包括以下几个步骤:1. 萃取:将乙苯与水进行萃取,利用它们在不同溶剂中的亲和性差异。
通过加入合适的有机溶剂,使乙苯与有机溶剂结合形成复合物。
然后通过萃取装置将乙苯与有机溶剂分离。
2. 蒸馏:将乙苯与有机溶剂的复合物进行蒸馏,以分离乙苯。
通过控制温度和压力,使乙苯蒸发并分离出来。
3. 分离:将蒸馏得到的乙苯与有机溶剂进行分离,利用它们在密度上的差异。
通过重力或离心分离的方式将乙苯和有机溶剂分开。
4. 提纯:对分离得到的乙苯进行进一步的提纯,去除其中的杂质,提高乙苯的纯度。
三、水乙二醇的萃取精馏流程水乙二醇是一种无色透明的液体,具有较高的沸点和蒸汽压。
第1篇一、实验目的1. 了解乙苯的制备原理和工艺流程;2. 掌握乙苯的实验室制备方法;3. 熟悉实验操作技能,提高化学实验实践能力。
二、实验原理乙苯(C8H10)是一种重要的有机化工原料,广泛用于合成苯乙烯、苯酚、苯胺等。
乙苯的制备方法主要有两种:一是由苯与乙烯在催化剂作用下进行烷基化反应;二是将乙苯氧化生成苯甲酸,再还原生成乙苯。
本实验采用苯与乙烯在催化剂作用下进行烷基化反应制备乙苯。
反应方程式如下:C6H6 + C2H4 → C8H10三、实验材料与试剂1. 原料:苯、乙烯;2. 催化剂:钴钼催化剂;3. 仪器:反应釜、温度计、压力计、流量计、冷凝器、接收瓶等;4. 试剂:无水乙醇、浓硫酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 准备工作:将反应釜清洗干净,检查各连接部位是否密封良好,温度计、压力计、流量计等仪器调试正常。
2. 催化剂制备:将钴钼催化剂按照一定比例混合均匀,装入反应釜中。
3. 原料准备:将苯和乙烯分别通过流量计进入反应釜,控制进料速度。
4. 反应:将反应釜加热至一定温度,使反应进行。
在此过程中,需密切关注温度、压力、流量等参数,确保反应在适宜条件下进行。
5. 收集乙苯:反应结束后,关闭乙烯进料阀门,继续加热一段时间,使未反应的乙烯蒸发掉。
随后,将反应混合物导入接收瓶中,收集乙苯。
6. 乙苯纯化:将收集到的乙苯进行蒸馏,去除其中的杂质,得到纯净的乙苯。
五、实验数据记录与处理1. 记录反应温度、压力、流量等参数;2. 记录乙苯的收集量;3. 记录乙苯的纯度。
六、实验结果与分析1. 乙苯的收集量:根据实验数据,乙苯的收集量为XX克;2. 乙苯的纯度:根据实验数据,乙苯的纯度为XX%;3. 分析:通过对比实验数据,分析影响乙苯产率和纯度的因素,如温度、压力、催化剂等。
七、讨论与心得1. 实验过程中,温度、压力、流量等参数对乙苯的产率和纯度有较大影响。
通过调整这些参数,可以提高乙苯的产率和纯度;2. 催化剂对乙苯的制备具有重要作用,应选择合适的催化剂,以提高反应效率;3. 实验过程中,注意安全操作,避免发生意外事故。
脱氢反应:强吸热反应;反应需要在高温下进行;反应需要在高温条件下向反应系统供给大量的热量。
由于供热方式不同,采用的反应器型式也不同。
工业上采用的反应器型式有两种:一种是多管等温型反应器,是以烟道气为热载体,反应器放在加热炉内,由高温烟道气,将反应所需要的热量通过管壁传递给催化剂床层。
另一种是绝热型反应器,所需要的热源是由过热水蒸气直接带入反应系统。
采用这两种不同型式反应器的工艺流程,主要差别:脱氢部分的水蒸气用量不同;热量的供给和回收利用方式不同。
(一)多管等温反应器脱氢部分的工艺流程反应器构成:是由许多耐高温的镍铬不锈钢钢管组成;或者内衬以铜锰合金的耐热钢管组成;管径为100~185mm;管长为3m;管内装填催化剂;管外用烟道气加热(见图4-9,P182)。
多管等温反应器脱氢部分的工艺流程图见图4-10(P182)所示。
反应条件及流程:1.原料乙苯蒸气和一定量的水蒸气混合;2.预热温度(反应进口):540[size=+2]℃;3.反应温度(反应出口):580~620[size=+2]℃;4.反应产物冷却冷凝:液体分去水后送到粗苯乙烯贮槽;不凝气体含有90%左右的H2,其余为CO2和少量C1及C2可作为燃料气,也可以用作氢源。
5.水蒸气与乙苯的用量比(摩尔比)为6~9:1;(等温反应器脱氢,水蒸气仅作为稀释剂用)。
6.讨论:(1)等温反应器:要使反应器达到等温,沿反应器的反应管传热速率的改变,必须与反应所需要吸收热量的递减速率的改变同步。
(2)一般情况下,出口温度可能比进口温度高出几十度(传递给催化剂床层的热量,大于反应时需要吸收的热量。
)(3)催化剂床层的最佳温度分布以保持等温为好。
(4)在反应初期, 温度比较低有利:在反应初期,乙苯浓度高,平行副反应竞争激烈。
温度比较低,有利于抑制活化能比较高的裂解和水蒸气转化等副反应的进行。
(5) 接近反应器的出口,温度比较高有利:接近反应器的出口,乙苯浓度降低,反应的推动力减小,提高反应温度,不仅可以增大反应速度常数,也可以提高反应的推动力,从而加快脱氢反应速度,使乙苯能达到比较高的转化率。
2.2 工艺说明 2.2.1工艺特点 技术路线为当今应用广泛、技术成熟可靠、经济合理且无腐蚀无污染的分子筛液相法苯烷基化制乙苯生产技术,所用的分子筛催化剂是AEB型分子筛催化剂,其主要工艺特点是:
1) 新一代的AEB型烷基化催化剂(AEB-6)和烷基转移催化剂(AEB-1)活性高、乙苯选择性好,具有优良的稳定性,催化剂再生周期长(5年),预期寿命10年。
2) 反应条件缓和,反应压力约3.5-4.2MPaG,烷基化反应温度190~240℃,烷基转移反应温度175~235℃;副反应少,产品纯度高,二甲苯含量低,乙苯选择性和收率高,工艺物耗低。
3) 使用多点注乙烯加部分反应物循环的工艺流程,可以采用较低的苯/乙烯比,使乙烯能完全溶解在反应物料中,维持液相反应条件,并控制床层温升在合理范围,确保装置平稳运行。
4) 由于反应条件缓和而且催化剂和反应物料均无腐蚀性,使主要设备可采用碳钢。 5) 催化剂采用器外再生,节省了器内再生设备和时间。 6) 采用合理的换热流程,充分回收利用低温能量,能耗低。 2.2.2反应基理 2.2.2.1 烷基化反应 在一定温度、压力下,乙烯与苯在酸性催化剂上进行烷基化反应生成乙苯,化学方程式如下:
56526242HCHCHCHC 同时,生成的乙苯还可以进一步与乙烯反应生成少量二乙苯和更少量的三乙苯,而四乙苯以上的多乙苯很少,方程如下所示:
46252565242)(HCHCHCHCHC
363524625242)()(HCHCHCHCHC 264523635242)()(HCHCHCHCHC HCHCHCHCHC65522645242)()(
6652655242)()(CHCHCHCHC 理论上讲,从二乙苯一直到六乙苯都可以生成,但是由于苯环上乙基不断地增加,生成四乙苯、五乙苯、六乙苯的难度加大。这一方面是因为苯环上乙基之间位阻增大,另一方面是因为多乙苯的分子结构越大越妨碍其在催化剂颗粒内的扩散,那么发生进一步反应的机会就越少。所以,实际上生成的四乙苯很少,而五乙苯、六乙苯几乎没有。由于目的产物是乙苯,因此在反应系统中应尽量控制多乙苯的生成,特别是四乙苯以上物质的生成。
除以上的反应外,主要的副反应有乙烯与两个苯环发生耦合反应生成二苯基乙烷,乙烯、苯或芳烃自聚生成多环化合物等重质物。显然,这些物质的生成将降低乙苯产品的收率,增加物耗,因此要最大可能地减少这些副反应的发生。
上述反应是强放热反应,其中乙烯和苯的反应热约为1072.6kJ/ kg乙苯。反应热将使物料及催化剂床层的温度升高,为使烷基化反应在最佳条件下进行,需采取措施,不断取走多余的热量,控制反应温度和床层温升在合适的范围内。
在反应条件下,乙烯是以气相存在的。由于气相乙烯极易在催化剂上发生聚合反应而生成大分子烯烃或高聚物,一方面增加了物耗,另一方面导致催化剂失活,缩短催化剂寿命。因此,必须使乙烯完全溶解在反应进料中,保证烷基化反应在液相中进行。
虽然可以采用大量苯循环来解决上述问题,但导致分馏系统投资和能耗的增加。因此,为了保证乙烯溶解、控制床层温升,同时满足苯烯比3.0的工艺条件,采用过量苯和部分反应产物循环与多点乙烯进料相结合的方法,既降低了苯烯比、减少了能耗,还可保证物耗没有增加。
2.2.2.2 影响烷基化反应的主要因素 影响烷基化反应的主要因素包括反应温度、苯烯比、乙烯空速和原料杂质。反应压力对催化剂活性、选择性的影响不大。反应压力高,有利于乙烯的溶解,但也不宜太高,否则会增加投资和能耗。因此,应根据维持反应系统完全处于液相状态的要求,确定合适的反应压力。
反应温度是影响反应的重要因素。试验表明,在较低温度下,乙苯选择性高,但是催化剂的活性较低;随着反应温度升高,催化剂的活性增加,但乙苯选择性下降,当反应温度升到240、250℃时,乙苯选择性反而增加。这是因为在上述条件下,催化剂的烷基转移性能得以发挥,生成的多乙苯又与过量苯转化成为乙苯,提高了乙苯的选择性。值得注意的是,反应温度过高,将使重质物增多,乙苯收率下降。根据以上分析,烷基化反应的温升应控制在适当范围内(小于40℃),以保证最有效地发挥催化剂的活性和稳定性。烷基化反应的正常操作温度是200~245℃。
苯烯比是指反应原料苯与乙烯的摩尔比。试验表明,苯烯比越大,乙苯选择性越高,多乙苯选择性越低;反之,则乙苯选择性下降,多乙苯选择性增加,增加的多乙苯虽然可通过烷基转移反应转化为乙苯,但处理量增大。另外,苯烯比过低,将使生成的重质物增多。因此,苯烯比的大小将直接影响装置的能耗和反应结果。设计的烷基化反应的苯烯比是3.0。
乙烯空速低,有利于提高乙苯的选择性。但催化剂装量大,生产成本高。应根据催化剂的性能,确定适宜的乙烯空速。
原料杂质对烷基化反应的影响主要表现在对催化剂寿命的影响。原料乙烯和苯中的碱性氮化物将占据催化剂的酸性中心,造成催化剂失活,极大地减少催化剂的寿命。通常采用白土对原料苯进行预处理。另外,反应物中少量的溶解水对维持催化剂活性稳定性是有益的,但如果长期使催化剂处于高水含量的反应物中,对催化剂的寿命极为不利。最佳的反应物中水含量是100~200ppm。因此,必须严格控制原料中的杂质含量。
2.2.2.3 烷基转移反应 烷基化反应中产生的少量多乙苯(主要是二乙苯、三乙苯)可在一定的温度、压力条件和酸性催化剂的作用下,通过与苯发生烷基转移反应,转化成为乙苯,从而提高乙苯收率。其主要方程式如下:
565246252662)(HCHCHCHCHC
4625256523635266)()(HCHCHCHCHCHCHC 理论上讲,所有的多乙苯都可以进行烷基转移反应,但实际上受分子筛孔道及扩散的限制,四乙苯以上的多乙苯几乎不发生烷基转移反应。
烷基转移反应是可逆的二级反应,接近热力学平衡。由于烷基转移反应的热效应很小,因此反应器催化剂床层中几乎没有温升。同烷基化反应一样,烷基转移反应也是发生在分子筛催化剂的酸性活性中心上。除了生成乙苯外,还可生成重质化合物,从而导致物耗增加,乙苯收率下降,因此应最大可能地减少副反应的发生。工艺要求烷基转移反应在液相条件下进行。
2.2.2.4 影响烷基转移反应的主要因素 影响烷基转移反应的主要因素包括反应温度、苯与多乙苯分子比、空速和原料杂质。反应压力是根据保证在全液相反应条件下操作来确定的,它对烷基转移反应的结果没有影响。
反应温度是控制催化剂活性的主要工艺参数之一。温度越高,催化剂活性越高。当催化剂逐渐失活时,即烷基转移反应器多乙苯单程转化率下降,可通过逐步提高温度使其活性恢复。设计反应温度的范围是175~235℃。需注意的是:升温可以提高烷基转移反应的速率,但如果升温速度太快,将导致催化剂失活速度加快,使用周期缩短,因此必须严格控制反应温度和升温速度。通常是根据反应系统中多乙苯产量平衡来确定适宜的反应温度。
进料中苯量增加可以获得较高的多乙苯转化率和乙苯选择性。但过多的苯在系统中循环将增加苯塔的负荷,增加能量消耗。设计的烷基转移反应苯与多乙苯分子比为8。
由于烷基转移反应是热力学平衡控制,降低空速,增加反应的停留时间有利于提高多乙苯的转化率。但空速也不宜过低,否则催化剂装量过多,增加了成本。
烷基转移反应时,进料中水含量与反应温度的控制关系密切。如果水含量过高,需要增加反应温度。通常苯中水含量无需控制,但需时常监测,并据此调整反应温度。一般反应进料中的水含量为50~150ppmwt。
2.2.3 工艺流程说明 乙苯单元工艺流程主要包括烷基化反应、烷基转移反应、苯原料精制、乙苯精馏等部分。乙苯单元的工艺原则流程图见附图POSM-10-N-8001~ POSM-10-N-8007。
2.2.3.1 烷基化工艺流程 1) 正常操作工况下的烷基化工艺流程 烷基化反应系统的作用是将苯和乙烯转化为乙苯和多乙苯。 本装置设计的烷基化反应的苯烯比为3.0。为了更好地控制烷基化反应器的温升,保证乙烯的溶解,减少催化剂的积炭,延长催化剂的使用寿命;以及为了提高烷基化反应的乙苯选择性,烷基化工艺设计采用三反七段加循环的流程。通过调整各段乙烯进料与循环物料的流量,保证乙烯的溶解和各段催化剂床层的温升在适当范围。
设计烷基化反应器为绝热反应器,共三台,第一台反应器中有一段催化剂床层,第二台反应器中有二段催化剂床层。第三台反应器中有四段催化剂床层。要求反应器在足够的压力下操作,以维持反应在全液相状态下进行。
乙烯按一定的比例分成7份,分别进入7段催化剂床层中,原料苯从第一烷基化反应器依次通过第二、第三烷基化反应器,物流的流向均为自下而上。在第二烷基化反应器的出口使部分物流返回到第一烷基化反应器的入口,可增大反应原料对乙烯的溶解,设计第一烷基化反应器与第二、第三烷基化反应器各段乙烯进料之比是1.3186:1.3186:1,三台反应器的温升均小于40℃。
在本工艺设计中,由于苯烯比仅为3.0,烷基化反应系统放出的热量大于需要提供的热量。因此在每台反应器之间设置取热装置,以保证满足适宜的反应条件。第一烷基化反应器的出料用于发生0.45MPaG的蒸汽,第二烷基化反应器的出料先预热烷基化反应原料苯,多余的热量再发生0.45MPaG的蒸汽,第三烷基化反应器中段出料先加热烷基转移反应的进料,再发生0.45MPaG的蒸汽,第三烷基化反应器的出料直接送入乙苯精馏工段。因烷基转移反应温度需要随着催化剂活性的降低而逐渐提升,当反应温度达到235℃时,需将第三烷基化反应器的出口温度提高至245℃,以满足加热烷基转移进料的要求。烷基化反应原料苯来自乙苯精馏工段。正常工况下,烷基化反应原料苯与第二烷基化反应器的出料换热后就能达到第一烷基化反应器入口温度;开工时,则用开停工加热器预热苯进料。来自界外的乙烯被分别送入第一、第二和第三烷基化反应器各段,与苯进行烷基化反应。在第一烷基化反应器、第二烷基化反应器下段和第三烷基化反应器的1、3段,乙烯与苯在反应器外的静态混合器中混合,而第二烷基化反应器上段和第三烷基化反应器的2、4段,乙烯与苯在反应器内混合。
2) 切换工况下的烷基化工艺流程 由于第一烷基化反应器的催化剂受原料杂质的影响最直接,更易失活,为保证装置满足5年的运转周期,设计了第一烷基化反应器可切出更换催化剂的流程(切换流程)。即:将第一烷基化反应器与其余二台反应器隔离,单独更换催化剂。换剂期间,另二台烷基化反应