苯乙烯工艺--简介.ppt

苯乙烯的生产应用化工技术01 班四组一、苯乙烯的性质与用途性质（1）苯乙烯又名乙烯基苯，苯乙烯是无色透明油状液体，难溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚等溶剂中。能自聚生成聚苯乙烯（PS）树脂，也很容易与其它含双键的不饱和化合物共聚。（2）沸点：145.2，冰点:-30.628，闪点:(闭杯)30。（3）苯乙烯自聚生成聚苯乙烯树脂，它还能与其他的不饱 和化合物共聚，生成合成橡胶和树脂等多种产物。（4）苯乙烯还可以发生烯烃所特有的加成反应。用途（1）苯乙烯自聚生成PS（聚苯乙烯树脂），（2）苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚，其共聚物可用于生产ABS工程塑料；（3）与丁二烯共聚可以生成丁苯乳胶（SBL）和合成丁苯橡胶（SBR）；（4）与丙烯腈共聚为AS树脂；（5）乙烯也可用于生产其它树脂。此外，苯乙烯还被广泛用于制药、涂料、纺织等工业危害性1.健康危害：对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。1.环境危害：对环境有严重危害，对水体、土壤和大气可造成污染。3.燃爆危险：本品易燃，为可疑致癌物，具刺激性。二、苯乙烯工业的现状及发展趋势1.我国生产现状 我国苯乙烯生产始于20 世纪50 年代末。采用传统的三氯化铝液相烷基化工艺，建成一套5000吨/年苯乙烯生产装置，以后又陆续建成几套生产装置，但大都生产规模小，能耗和物耗较高，产量低，因而发展缓慢。20世纪90年代，大庆石盘锦乙烯和广州石化公司先后引进气相分子筛工艺建成苯乙烯生产装置 ，这些装置的陆续建成投产，使我国苯乙烯的生产得到了飞速发展。1998年我国苯乙烯的生产能力达到约74.0万吨，2000年进一步增加到约95万吨。2006年，我国又有多套苯乙烯装置建成投产，截止到2006年11月底，我国苯乙烯的生产能力达到285.5万t/a，苯乙烯需求的巨大缺口和持续强劲增长态势，是我国苯乙烯生产不断扩能的原动力。2007-2010年仍是我国苯乙烯产能的大规模增长期，一些新建和扩建项目仍将陆续进行。预计到2008年我国苯乙烯总生产能力将达到约400.0万t/a，2010年，总生产能力将达到约600.0万t/a，届时我国苯乙烯市场供需矛盾将得到根本缓解。据此可知我国苯乙烯生产现状还是比较乐观！4 4、生产方法、生产方法苯乙烯的生产方法苯乙烯的生产方法（1）乙苯催化脱氢法）乙苯催化脱氢法+H2（2）乙苯氧化脱氢法）乙苯氧化脱氢法+H2O（3）共氧化法（哈康法）共氧化法（哈康法）+O2+H2O（-苯乙醇）苯乙醇）（过氧化氢乙苯）（过氧化氢乙苯）（环氧丙烷）（环氧丙烷）CH3CHCH2特点：可同时得到两种化工产品，成本低，污染少，特点：可同时得到两种化工产品，成本低，污染少，但工艺复杂，副产物多，流程长。但工艺复杂，副产物多，流程长。苯乙烯的生产方法苯乙烯的生产方法(4)(4)苯和乙烯直接合成法苯和乙烯直接合成法 由日本旭化成最新开发成功，苯和乙烯的气相混合物在含有HZSM-5沸石催化剂的存在下，在490的反应温度下，在含有氢分离膜的反应器中经过处理，得到选择性达93%的苯乙烯。该反应器内的氢分离膜是由镀铂烧结管制得。原料来源：石油 技术性：先进，目前此工艺处于试验阶段。综上所述，本项目选择乙苯脱氢生产苯乙烯乙苯脱氢生产苯乙烯。理由：1、目前的催化剂的性能、反应器的结构和工艺操作条件都 有很大的改进。2、和其他四个方法相比较,工艺非常成熟 乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺条件乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺条件苯乙烯生产工艺苯乙烯生产工艺图图9 97 7 乙苯脱乙苯脱氢氢反反应应工工艺艺流程流程1 1蒸汽蒸汽过热过热炉；炉；2 2（、）脱脱氢绝热氢绝热径向反径向反应应器；器；3 3，5 5，7 7分离罐；分离罐；4 4废热锅废热锅炉；炉；6 6液相分离器；液相分离器；8 8，1212，1313，1515冷凝器；冷凝器；9 9，1717压缩压缩机；机；1010泵泵；1111残油汽提塔；残油汽提塔；1414残油洗残油洗涤涤塔；塔；1616工工艺艺冷凝汽提塔冷凝汽提塔乙苯脱氢乙苯脱氢温度影响温度温度K7008009001000 11003.30 010102 24.7110102 23.7510101 12.00 7.872、反应压力、反应压力n0减压减压操作操作加压加压操作操作（有利于提高反应速率）（有利于提高反应速率）（有利于平衡向右移动）（有利于平衡向右移动）高温高温加入惰性气体降低乙苯分压加入惰性气体降低乙苯分压稀释剂稀释剂（略高于常压）（略高于常压）H2O（g）反应压力的确定反应压力的确定H2O（g）P乙苯乙苯，有利于热力学平衡；，有利于热力学平衡；消炭，再生消炭，再生cat；C H2O（g）CO H2为反应提供热量；为反应提供热量；（H2O（g）热容大）热容大）易于分离。易于分离。（水与反应产物不互溶）（水与反应产物不互溶）在一定在一定T下，下，nH2O，XEB；但但nH2O，XEB不再升高；不再升高；nH2O能耗能耗水蒸气用量的确定水蒸气用量的确定（稀释剂）（稀释剂）3、此时此时 工业上，水蒸气用量与所采用的脱氢反应器的形式有工业上，水蒸气用量与所采用的脱氢反应器的形式有关，故应综合考虑各因素而定。关，故应综合考虑各因素而定。4、空速、空速SVX乙苯乙苯S苯乙烯苯乙烯cat表面结焦量增加表面结焦量增加,催化剂运转催化剂运转周期缩短周期缩短连串副反应增加连串副反应增加小小完全氧化副反应完全氧化副反应大大XEB，S苯乙烯苯乙烯副反应少，副反应少，原料循环量大原料循环量大,能耗高。能耗高。Y长长短短三、苯乙烯的生产工艺简述 苯乙烯生产方法主要是乙苯（EB）催化脱氢和苯乙烯/环氧丙烷（SM/PO）联产法。前者约占苯乙产能的80%以上。苯乙烯生产技术实际上是由乙苯生产工艺和苯乙烯生产工艺2 部分组成。乙苯的生产主要采用AlCl3 或沸石催化剂在气相或液相条件下使苯与乙烯进行催化烷基化作用制得乙苯，然后在过热蒸汽和氧化铁铬或氧化锌催化剂作用下，使用绝热床（工业上多采用）或管式等温床反应器进行脱氢反应制得苯乙烯单体（SM）。苯乙烯/环氧丙烷（SM/PO）联产法也正被推广，为欧美部分生产厂所采用。苯乙烯和环氧丙烷联产法，又称共氧化法。这种方法先将乙苯过氧化，再与丙烯反应生成甲基苄醇和环氧丙烷，甲基苄醇脱水即得苯乙烯，其中乙苯过氧化条件为141、0.35 MPa。苯过氧化物提浓至17%后进入环氧化工序。工艺条件110、4.05 MPa。环氧化过程生成的-苯乙醇可经液相或气相在催化剂存在下脱水成苯乙烯。乙苯脱氢生产苯乙烯工艺流程由于脱氢反应需要吸收大量热量，由于脱氢反应需要吸收大量热量，故反应器的进口温度必然高于出故反应器的进口温度必然高于出口温度，单段绝热反应器温差可口温度，单段绝热反应器温差可达达65。这样的温度分布对速率。这样的温度分布对速率和选择性都不利。和选择性都不利。反应初期，反应初期，C乙苯乙苯高，平行副反应高，平行副反应竞争剧烈，竞争剧烈，T进进高，有利于平行高，有利于平行副反应（副反应（E平副平副高），使选择性下高），使选择性下降；降；反应器出口，反应器出口，T低，对平衡不利，低，对平衡不利，使反应速率减慢，限制了转化率使反应速率减慢，限制了转化率的提高；的提高；转化率：转化率：3540%；选择性：约；选择性：约90%。均低于等温式反应器。均低于等温式反应器。单段绝热式反应器单段绝热式反应器优点：结构简单，制优点：结构简单，制造费用低，生产能力造费用低，生产能力大；大；缺点：反应所需热量缺点：反应所需热量完全由过热水蒸气带完全由过热水蒸气带人，水蒸用量很大：人，水蒸用量很大：水蒸气与乙苯的摩尔水蒸气与乙苯的摩尔配比为配比为6 69 9；1 1温度；温度分布对平和速率都不分布对平和速率都不利，转化率和选择性利，转化率和选择性低。低。单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程T出出 T进进唯一唯一热源热源过热过热反应设备反应设备选择两段绝热固定床反应器选择两段绝热固定床反应器 因为该反应为吸热反应，反应器结构简单，反应因为该反应为吸热反应，反应器结构简单，反应空间利用率大，不需耐热金属材料，检修方便，投空间利用率大，不需耐热金属材料，检修方便，投资低。而对于反应而言，不需要额外增加热量只需资低。而对于反应而言，不需要额外增加热量只需蒸汽提供。如温度过高，会使乙苯蒸气过热而裂解，蒸汽提供。如温度过高，会使乙苯蒸气过热而裂解，绝热式反应器直接传热，温度均匀。绝热式反应器直接传热，温度均匀。选择两段绝热是因为单级反应器的乙苯转化率只选择两段绝热是因为单级反应器的乙苯转化率只有有40-50%40-50%。但是如果在加热到一级入口的温度，混。但是如果在加热到一级入口的温度，混合物无法平衡，所以混合物送往到第二催化剂床层，合物无法平衡，所以混合物送往到第二催化剂床层，进一步转化为苯乙烯，直至再次接近平衡。由于受进一步转化为苯乙烯，直至再次接近平衡。由于受其他因素影响乙苯转化率可达到其他因素影响乙苯转化率可达到70-85%70-85%。若在增加。若在增加催化剂床层，要综合考虑经济效益。总之，我们选催化剂床层，要综合考虑经济效益。总之，我们选用两段绝热固定床反应器。用两段绝热固定床反应器。生产中可能出现的故障分析及应对措施生产中可能出现的故障分析及应对措施异常现象产生原因及处理方法反应压力偏高1、催化剂床层增加，应检查床层，催化剂烧结或粉碎，应限期更换。2、乙苯或水蒸气流量加大，可调整流量。3、进口管堵塞，应停车清理，疏通管道。4、盐水冷凝器出口冻结，可调节或切断盐水解冻，严重时用水蒸气冲刷解冻。苯乙烯粗馏塔釜压力上升1、进料中低沸物增加或加流过大，可增加塔顶出料，减少回流量。2、再沸器加热蒸汽调节阀失控，釜温升高，应切换现场阀手控，请仪表工检修。3、塔釜液面过高，造成淹塔，减少进料，加大底出料。4、塔釡或溢流管有聚合物积聚，应停车清理聚合物。5、再沸器列管漏，可试压查漏。苯乙烯精馏塔顶温度波动1、真空波动造成塔顶温度波动，检查并稳定真空度。2、回流量与进料量波动，调节回流量与进料量。3、加热蒸汽波动，调节并稳定加热水蒸气。4、冷剂量波动，稳定冷凝水或盐水的压力和流量。苯乙烯精馏塔顶蒸出液减少1、进料或加流量太大，减少进料及回流量。2、塔板上有聚合物积聚，停车，清除聚合物。3、真空度下降，提高真空度。4、加热蒸汽阀失灵，请仪表工检修。