乙苯脱氢制取苯乙烯

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毕业设计

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

Abstract

Styrene Monomer（SM）is one of the most important organic chemicals. This

article describes the present situation and development of styrene at conditions,

catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods

and production processes.

This design is based on the annual targets, ethylbenzene three-stage

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2020年4月19日

乙苯脱氢制苯乙烯反应工段毕业设计

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30万吨乙苯为生产目标，采用乙苯二段绝热氧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和热量衡算，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，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟，并确定了整套装置的主要工艺尺寸,车间的平立面布置。

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

Abstract

Styrene 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 300,000 tons of

二、乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程

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。

尾气放空烟道气排空冷却水阻聚剂循环烟道气配比蒸汽水燃料雾化蒸汽粗笨乙烯至精馏工段12345671图4-10 多管等温反应器乙苯脱氢工艺流程1-脱氢反应器；2-第二预热器；3-第一预热器；4-热交换器；5-冷凝器；6-粗乙苯贮槽；7-烟囱；8-加热炉

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℃；

3.反应温度(反应出口)：580～620℃；

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；

乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程

嘿，你有没有想过那些我们日常生活中随处可见的塑料制品、橡胶制品是怎么来的呢？这里面有一个很重要的原料，那就是苯乙烯。而乙苯脱氢制苯乙烯可是一个超级有趣又相当重要的工艺流程呢！

我有个朋友叫小李，他就在一家化工企业工作，专门和这个乙苯脱氢制苯乙烯的流程打交道。我呀，就缠着他给我好好讲讲这个流程到底是咋回事儿。

乙苯脱氢制苯乙烯这个过程啊，就像是一场精心编排的魔术表演。首先得有原料，那乙苯就像是表演的主角，它可是这个流程的根基。这乙苯可不能是随随便便的，它得是经过严格提纯、质量合格的。你想啊，如果乙苯本身就不纯，那后面还能变出合格的苯乙烯吗？肯定不行啊！

然后呢，就到了反应阶段。这个反应可不得了，就像是一场激烈的战斗。乙苯要在高温和催化剂的作用下进行脱氢反应。这高温啊，就像是给乙苯加了一把火，让它有足够的能量去甩掉一些东西。催化剂呢，那就是这场战斗中的指挥官，指挥着乙苯按照正确的方向去反应。我就问小李：“这高温得有多高啊？是不是像火炉一样热？”小李笑着说：“那温度可不低呢，几百摄氏度呢，真的就像个大火炉。”

在这个反应过程中，乙苯分子里的氢原子就像调皮的小孩子，在高温和催化剂的驱使下，纷纷从分子里跑了出来。那这个时候就产生了苯乙烯，还有氢气呢。你说神奇不神奇？这就像是把一个大包裹拆开，然后拿出一部分东西，变成了一个新的包裹和一些小零件。

可是啊，这还没结束呢。反应完了之后，就像一场混乱的战场需要清理一样，反应后的产物是混合在一起的。这里面有我们想要的苯乙烯，还有没反应完的乙苯，以及产生的氢气等其他东西。这可不能就这么乱着呀，得把苯乙烯给分离出来才行。这分离过程就像是从一堆混合的糖果里挑出你最喜欢的那种糖果一样。

小李跟我说，他们有一套很复杂的分离系统。首先通过冷却，把一些高沸点的物质给凝结下来，就像把热气腾腾的食物放进冰箱里，一会儿就凝固了一样。然后再利用不同物质在吸收剂中的溶解度不同，把苯乙烯和其他杂质分离开来。这过程中啊，每一步都得小心翼翼的，就像走钢丝一样，稍有差池，得到的苯乙烯的纯度就不达标了。