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原料: 苯( Benzene)
分子式: C6H6
分子量: 78.11
结构式:
1、 苯的主要物理化学性质:
( 1) 物理性质: 无色透明液体, 具有强烈的芳香味, 易燃、 燃烧时发出浓烟, 有麻醉性及毒性, 其蒸气与空气形成爆炸, 极限为1.4%-8.0%, 比重0.8791( 20℃) , 沸点80.5℃, 闪点-11℃, 熔点5.5℃, 自燃点580℃, 不溶于水。
( 2) 化学性质: 溶于醇, 醚等有机溶剂。
2、 苯的质量标准:
根据实际使用经验, 用做本生产中的原料苯, 必须是从煤焦油分馏中得到的, 属纯苯或硝化用苯等级( 规格) , 符合中华人民共和国冶金工业部YB289-75标准, ( 摘自《化工原料商品手册》)
其标准如表:
指标名称
指标
硝化用苯
纯苯
外观
透明液体, 不溶于1000毫升水中含0.003克重铬酸钾的颜色
比重( 20℃/4℃)
0.876-0.880
0.875-0.880
馏程 初馏点℃不小于( 760mmhg) 终馏点℃不大于
79.6
80.5
79.6
80.1
馏出95%( 容积)
温度范围℃不大于
0.6
0.8
酸洗比色按标准比色液不深于
0.2
0.3
溴价 克/100毫升苯不大于
0.2
0.4
结晶点不小于
5.0
5.0
二硫化碳含量%不大于
0.07
0.01
噻吩含量%不大于
0.1
0.05
反应
中性
水分
室温( 18-25℃) 下目测无可见的不溶性的水

第一章 产品及原料
联苯生产以苯为主要原料经高温脱氢制得
一、 产品: 联苯( Diphenyl)
分子式: C6H5-C6H5
分子量: 154.21
结构式:
1、 联苯的主要物理化学性质:
( 1) 物理性质: 具有芳香烃所特有的官能团-苯基, 而且是由苯基连结而成, 故又称二苯基, 它具有芳香烃的特性, 但比苯稳定, 室温时为白色或微黄色结晶体, 溶点71℃, 沸点: 255.20℃, 闪点: 102℃, 不溶于水。
( 2) 化学性质: 溶于醇、 醚、 酮、 苯等有机溶剂。
2、 联苯的主要用途:
( 1) 当前国内主要用作载热体, 其26.5%联苯和73.5%二苯醚的混合物俗称”道生”亦称混合导热油, 它是品质优良的载热体, 在各化工工业及其它部门得到广泛应用。
( 2) 也有用作制造杀菌剂, 聚酯染料助剂等的原料。
( 3) 医药级绝缘材料的原料。
3、 产品的规格: 应符合A/HG -05企业标准
名称
指标
外观
白色或微黄色结晶
熔点( ℃) ≥
68℃
残炭%≤
0.1
苯溶解试验
合格

3、 辅助原料-乙醇
分子式: CH3CH2OH
分子量: 46.07
结构式: H-C-C-OH
( 1) 乙醇的主要物理化学性质:
A、 物理性质
乙醇是酒的主要成份, 又称酒精, 具有醇香味的无色透明液体, 沸点78.3℃, 比重0.7892(20/4℃), 熔点: -117.3℃易挥发, 酒精蒸汽与空气混合形成爆炸, 极限为3.5-18.0%( 体积) , 极易燃烧, 燃烧时发出不易见的淡兰色无烟火焰, 并放出大量的热, 也叫火酒, 闪点12.2℃能与水以任何比例混溶。
B、 化学性质:
能溶解多种物质, 是良好的溶剂。能与多种物质在一定条件下发生反应是化工生产中的重要原料。
( 2) 乙醇的质量标准:
由于乙醇在联苯生产过程中作为辅助原料, 添加量也较少, 因此其规格只要符合工业酒精标准即可。

第二章 苯高温脱氢生产联苯

一、 联苯的制造:
联苯能够由溴苯与金属钠作用来合成或由碘苯与铜粉共热至220℃而制得, 但在工业上普遍是采用苯高温脱氢方法来生产联苯, 最早的是”铅洛法”, 把苯蒸汽经过熔融的铅来生产, 又因铅毒无法解决而很快被淘汰, 当前世界上用”管式法”, 把苯蒸汽通红热的管道( 700℃以上) 由2个苯分子各失一个氢原子互相结合而制得联苯。至于从煤焦油中提炼得到的联苯, 实际上也能够认为是在干馏过程中由苯热解而产生的, 但其中含量不多。
二、 反应机理:
根据中国研究院曾对苯高温裂解生产联苯用自由基理论作过推测认为按下面历程进行。
1、 生产活化中心:
C6H6 HC: + HC=CH
HC: + 3C6H6 HC: + 3C6H5
HC=CH + 4 C6H6 C2H6 + 4 C6H5
2、 链反应
C6H5 + C6H6 C6H5 C6H5 + H
H + C6H6 C6H5 + H2↑
3、 断链:
C6H5 + C6H5 C6H5 C6H5
C6H5 + H C6H6
H + H H2↑
以上推测苯分解时的一次反应, 应先生成自由基HC: 和HC=CH, 这些自由基与苯分子碰撞时, 即被氢所饱和生成CH4, C2H4,C2H6等, 同时苯分子变成自由基C6H5, 生成的苯基与苯分子相遇时生成联苯并放出氢原子, 而氢原子与苯分子相遇就变成氢分子和苯基, 因此链反应, 继续进行的结果得到联苯与氢气。由于其氢、 苯基本身或者相互结合得到氢气、 联苯、 苯, 结果中断了链反应。
得出主反应式:
3C6H6 高温 C6H5C6H5+H2↑+Q吸 ( 1)
4、 生产过程存在的多种副反应:
( 1) 多种的生产多联苯, 本处以三联苯为代表。
其反应机理基本同上
反应式为: 3C6H6 高温 C6H5C6H4C6H5+2H2↑+Q吸 ( 2)
( 2) 在过高温度下, 苯分解为碳和氢
反应式为: C6H6 过高温 6C+3H2↑-Q放 ( 3)
三、 反应条件选择:
上面已述在高温时重要反应有三个( 实际反应很复杂) 其中式( 1)
是主反应, 是我们所需要的, 因此在选择反应条件对它极为重要, 应尽量选择有利于它的反应条件, 式( 2) 为副反应, 也可说是苯的二次反应, 它是在反应过程很难避免的, 但要加以限制, 式( 3) 是苯的深度碳化反应, 能引起裂化炉结碳, 影响生产必须避免, 为此选择适当的原料, 反应温度, 停留时间, 转化率就显得更重要。
1、 原料的选择:
根据反应的原理及反应的三式与生产工艺、 设备和操作条件下, 采用焦化路线所得的苯( 俗称焦化苯) 或加氢苯, 在规定条件下生产联苯时裂化炉管不易结碳, 能够认为是较合适的原料, 而采用石油路线所得的苯( 俗称石油苯) 在同样条件下操作易结碳。石油苯暂时还不能使用, 其原因虽有此启蒙认识, 还有待一步探讨。
2、 反应温度, 停留时间, 转化率相互关系:
此三者的关系是相互制约的, 现有利讨论, 将其中一个条件恒定来分析另二者的关系。
( 1) 停留时间恒定: ( 即在已确定裂化炉结构情况下) 苯蒸汽流量不变, 转化率随温度变化而变化, 反之亦然, 但反应温度的升高降低是受限制的, 因为它首先受到裂化炉材质和供电的约束, 以当前使用的炉管材料其最高温度不能超过800℃, 在工艺上反应温度控制太高使式( 2) 或式( 3) 反应加快, 从现象上看转化率是提高了, 但实际成品率下降, 同样成品得率降低, 此两种温度控制方法对原料单耗、 能耗, 操作费用等均很不利, 为此要有一个权益值, 在当前的生产条件下, 能够认为转化率控制在10%左右, 相应反应温度在750℃左右比较恰当。
( 2) 反应温度恒定:
转化率随停留时间而变化, 一定量苯蒸汽在裂化炉管中停留时间越长转化率越高, 反之亦然, 也就是说当裂化炉结构已确定则苯蒸汽流量减少停留时间增加, 相应转化率提高。苯蒸汽流量增加, 则停留时间减少, 则转化率下降, 在实际生产中则体现在蒸汽压力变化上, 至于停留时间的长、 短的利弊当前依据生产过程情况而与产量质量有相当的关系。因此停留时间一般在裂化炉的设计时已确定, 本工艺设计中要求停留时间为1-1.5秒。
( 3) 转化率恒定:
反应温度与停留时间或相反关系, 为使转化率保持不变, 这就可提高反应温度, 同时缩短停留时间, 降低反应温度同时可增加停留时间, 这就是说在裂化炉已确定的条件下, 随反应温度升高, 苯蒸汽也可增加, 反之能够降低。前面已说过反应温度受到一定制约, 因此停留时间也是在设计时已确定, 因此这两者变化范围是受制约的, 具体体现在当前操作要求苯蒸汽流量为1200-1500㎏/小时, 温度在750℃。
以上已将恒定一个条件时, 对其余二者变化作了叙述, 但实际生产中三者是互相联系在一起的整体, 都会对生产产生影响, 而对我们操作者而言, 应懂得这三面的相互关系, 使操作值控制在规定指标内, 谋求到达成品率高, 原料单耗低, 能耗经济的目的。

第三章 工艺流程简述
一、 联苯生产工艺流程:
苯高温脱氢生产联苯的流程包括: 备料、 预热、 裂化、 分苯、 精制、 包装等生产任务:
示意图如下:
裂化炉
放氢气

冷凝冷却器
热交换器
预热器
循环槽
纯苯

乙醇 精制低沸物( 头子) 取样口

过滤加( 分离)
分苯釜塔
精联苯槽
精苯塔
联苯成品

高沸物( 多联苯) 水、 碳

二、 流程简述:
来自抽苯槽的原料泵和来自分苯塔经冷凝器回收的苯以及来自乙醇储槽的乙醇, 在循环槽内混合, 用泵将槽内的混合原料打入预热器内。使用蒸发器液面调节器控制打入的液体苯量以维持蒸发器内液面的恒定, 泵出口多余的液体苯经过旁路返回循环槽。蒸发锅内具有U型管式加热装置, 使蒸发器压力调节器控制加热压力, 以达到加热器的恒定热量, 现由于有流量孔板调节蒸发量以使蒸发器达到恒定的蒸发压力( 此点对反应很重要) , 定量的苯蒸汽进入套管式热交换器的壳程, 被预热到650℃左右, 进入管道反应器, 反应器借管道本身的电阻通电加热, 使反应器的出口温度达到750℃左右, 苯蒸发器内的停留时间为1-1.5秒, 转化率10%左右, 反应气体出管式反应器进入套管换热器的管程, 经热交换, 降到约250℃进入喷淋冷却器, 使未转化苯成为液体及转化成的联苯、 多联苯等被冷却也成液体, 经过滤器( 即分离器) 切水和所生成的碳后进入分苯釜, 反应器内生成的富氢在氢气冷凝器中经冷却后放空, 在分苯釜和分苯塔中将苯和粗联苯( 联苯与多联苯) 进行分馏, 塔顶得回收苯经冷凝后部分经过塔顶温度调节回流, 另一部分至循环槽, 分苯釜底部得到粗联苯自流入粗联苯槽, 此槽中粗联苯满至80%容积后抽入精馏釜, 在先常压下回收苯, 后减压下回收精制头子( 苯中含有少量联苯) 即头子进入分苯釜分馏, 再进行减压蒸馏联苯进入成品贮槽, 经化验合格进行包装入库, 精制釜底排放残渣( 俗称下脚, 主要是多联苯) 。

第四章 岗位工艺指标
一、 蒸发裂化岗位工艺指标:
( 一) 岗位任务:
1、 将液态苯转化成具有一定蒸汽压的气态苯。
2、 将苯蒸气转化为具有一定转化率的粗联苯。
( 二) 操作要点
1、 循环槽最高液位 ＜70%
2、 泵出口压力 ＜0.3MPa
3、 苯蒸气流量 1200-1500㎏/小时
4、 裂化炉温度 730-760℃
5、 苯转化率 10%左右
6、 乙醇加入量 0.3-0.5%( 占回收苯量)
二、 分苯岗位工艺指标:
( 一) 岗位任务:
将来自裂化炉的反应物料进行分馏, 塔顶得苯, 塔釜处粗联苯。
( 二) 操作要点:
1、 进料: 反应冷凝液体1200㎏-1500㎏/小时
2、 塔顶压力: 常压
3、 塔顶温度: 80±1℃。
4、 塔釜水蒸气的压力7-8㎏/cm2( 表压) ( 约150℃)
5、 塔釜温度: 120℃( 参考值)
三、 精制岗位工艺指标:
( 一) 岗位任务:
将粗联苯进行常、 减压的间歇蒸馏, 切除低沸物( 俗称头子) 和高沸物, 得到合格成品。
( 二) 操作要点:
1、 投料量: 约8吨粗联苯
2、 常压回收苯( 塔顶温度) : 80±1℃
3、 减压回收苯: 塔顶温度160℃以下( 真空度720mm Hg以上)
4、 出联苯成品气温: 160℃以下( 真空度720mm Hg以上)
5、 放残渣液相温度: 222℃( 真空度720mm Hg以上)
四、 辅助岗位工艺指标:
( 一) 岗位任务:
做好备料( 纯苯) 、 ( 乙醇) , 成品包装入库, 残渣的处理, 机油蒸馏回收苯。
( 二) 操作要点:
1、 领料: 抽苯及醇
A、 做好原料纯苯及辅助原料酒精的领料备料工作, 对纯苯的来源, 质量、 数量都要认真记录, 逐日累计。
B、 完成桶装苯的抽吸工作, 做到逐桶抽吸不存料, 气温低于5℃要做好苯的保温工作, 抽完料时将真空存气桶内的苯放出处理。
2、 成品包装:
A、 提前对储槽及管道进行保温工作。
B、 确保每桶数量达到规格, 桶装200㎏±0.5㎏。
C、 做好成品取样, 送化验工作, 取样要求规格按化验室制定的要求进行。
D、 成品桶堆放整齐, 做好入库工作。
3、 机油蒸馏回收苯
A、 每天抽排气桶内物料一次, 满一批料时进行机油蒸馏回收苯。
B、 操作压力: 常压
C 、 加热蒸气压力: 2㎏/cm2( 表压)
D、 塔顶温度: 80±1℃
E、 回收苯作原料使用, 釜内放出机油另作处理。