年產20萬噸苯乙烯的初步設計-預覽頁

　

【正文】 一、概述 （一）苯乙烯的性質和用途 苯乙烯是一種重要的基 本有機化工原料，主要用于生產聚苯乙烯樹脂（ PS）、丙烯腈 丁二烯 苯乙烯（ ABS）樹脂、苯乙烯 丙烯腈共聚物（ SAN）樹脂、丁苯橡膠和丁苯膠乳（ SBR\SBR 膠乳）、離子交換樹脂、不飽和聚酯以及苯乙烯系熱塑性彈性體（如 SBS）等。因此面對當今能源緊缺，高科技的新時代，新的能源是當代人們面對的最大挑戰，同時面對我國的現狀，合成苯乙烯是一個形勢所迫的任務，同時對我國的經濟發展會起到很大的促進作用。 熔點 (℃ )： 沸點 (℃ )： 146 相對密度 (水 =1)： 相對蒸氣密度 (空氣 =1)： 飽和蒸氣壓 (kPa)： (℃ ) 燃燒熱 (kJ/mol)： 臨界溫度 (℃ )： 369 臨界壓力 (MPa)： 辛醇 /水分配系數的對數值： 閃點 (℃ )： 引燃溫度 (℃ )： 490 爆炸上限 %(V/V)： 爆炸下限 %(V/V)： 2．化學性質 遇明火極易燃燒 。空氣中最高容許濃度為 100ppm。苯乙烯暴露于空氣中，易被氧化成醛、酮類。目前，世界上 90%以上的乙苯是由苯和乙烯烷基化生產制得，一分子乙烯在適當條件下與一分子苯作用生成一分子乙苯。近兩年來，由于跨國石油公司投資東移以及國內市場需求的強力 推動，使我國苯乙烯的發展進入了一個新階段。 2021 年我國苯乙烯的生產能力已經達到 萬噸，比 2021 年增長約 %。這意味著中國苯乙烯供應不足局面短期難改。而 2021年和 2021 年，中國苯乙烯年出口量不足 1 萬噸。三是從蒸汽裂解熱解汽油中用抽提蒸餾回收。 但亞洲最大市場 ， 中國的需求仍增長 4 約 20%。 2021 年世界苯乙烯新增產能120 萬噸 /年， 2021 年將新增產能 166 萬噸 /年， 2021 年后將新增產能合計 387 萬噸 /年。 ③茂名石化苯乙烯外銷目前 6000 元 /噸，裝置運行平穩，外銷略顯一般，庫存正常在 1180 噸左右水平。 2．環氧丙烷 苯乙烯聯產法 5 環氧丙烷 苯乙烯（簡稱 PO/SM）聯產法又稱共氧化法，由 Halcon 公司開發成功，并于 1973 年在西班牙首次實現工業化生產。 GTC 技術公司開發了采用選擇性溶劑的抽提蒸餾塔 GT苯乙烯工藝，從粗熱解汽油（來自石腦油、瓦斯油和 NGL 蒸汽裂解）直接回收苯乙烯。 （二）苯乙烯的生產方案的確定 1．生產方法的確定 目前，全球苯乙烯年生產能力在 2500 萬噸以上，其中 90％以上采用乙苯催化脫氫法生產，該工藝能耗過高、平衡轉化率低，尋找新的脫氫工藝很有必要。 由于乙苯脫氫受平衡的限制，需要高溫，并需要采用大量的水蒸氣，使生產成 6 本增大。 3．影響本反應的 因素 （ 1）溫度的影響 乙苯脫氫反應為吸熱反應， 00 ??H ，從平衡常數與溫度的關系式20lnRTHTK Pp ?????????? ?? 可知，提高溫度可增大平衡常數，從而提高脫氫反應的平衡轉化率。本實驗加水蒸氣的目的使降低乙苯的分壓，以 7 提高平衡轉化率。其組成為： Fe2O3－ CuO－ K2O－ Cr2O3－ CeO2。進入到乙苯 苯乙烯塔中 , 乙苯作為輕組分，苯乙烯作為重組分，使其分離，依次進行乙苯，甲苯的回收，最后對苯乙烯進行精留。此過熱蒸汽首先與反應混合物換熱，將反應混合物加熱到反應溫度。反應器流出物經廢熱鍋爐換熱被冷卻回收熱量，同 時分別產生 和 蒸汽。烴相即脫氫混合液（粗苯乙烯）送至分離精餾部分，水相送工藝冷凝汽提塔，將微量有機物除去，分離出的水循環使用。 4．工藝參數的確定 [10] 年工作日： 300 天，每天 24 小時，乙苯總轉化率為 55%； 配料比：烴 ：水蒸汽 =1： （質量比） ； 壓力 P：床層平均操作壓力 105 Pa。 乙苯脫氫反應在裝有鐵系催化劑的列管反應器中進行，反應方程式為： 主反應： C H 2 C H 3 C H = C H 2 + H 2 副反應： C 2 H 5 + H 2 + C 2 H 6 C 2 H 5 + H 2 C H 3 + C H 4 在水蒸氣存在的條件下，還可能發生下列反應： C 2 H 5 + H 2 O C H 3 + C O 2 + 3 H 2 水蒸汽作稀釋劑，水蒸汽和乙苯質量比為 ： 1 反應壓力為 150000Pa（絕），反應溫度為 580℃ ，反應器進口溫度 630℃ ,乙苯總轉化率為 55%， 苯乙烯、苯、甲苯 各反應選擇性分別為： (a)90%、 (b)3%、 (c)7%、 為簡化計算，假定： ① 反應混合原料組成 ： 乙苯： 99%( W% )，甲苯： %，苯： %，混合原料中不含其它二甲苯。 ④ 阻聚劑加入量為有機混合物量的 (W%)。 ⑦ 苯－甲苯塔塔頂壓力 ＜ 160mmHg，塔頂甲苯 ＜ %，塔釜苯 ＜ %。106= 苯乙烯 20210%= 40kg/h 40247。 阻聚劑加入量 ： % = kmol/h 即 247。= 苯 247。= X 苯乙烯 =247。= 甲苯 /乙苯塔 (選輕關鍵組份為甲苯，重關鍵組份為乙苯 ) 進料量 F2＝ D1＝ kmol/h 乙苯回收塔塔頂的物料 ： D2=+（ %） += kmol/h 15 X 苯 =247。= X 乙苯 =（ ） 247。= X 甲苯 =（ %） 247。300247。 第二，對整個生產工藝進行全局優化布置，包括能量綜合利用系統和水綜合利用的網絡布置，提高能源的綜合利用。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位 老師 表示衷心地感謝！