一、裝置簡介
苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)是石(shi)化行業的重(zhong)要基礎原料。苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)主(zhu)要用于生(sheng)(sheng)產(chan)苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)系(xi)列樹(shu)脂及丁苯橡(xiang)膠，也是生(sheng)(sheng)產(chan)離子交換樹(shu)脂及醫藥(yao)品的原料之一(yi)。此外，苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)還可用于制藥(yao)、染料、農藥(yao)以及選礦等行業。苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)有多種(zhong)生(sheng)(sheng)產(chan)方(fang)法(fa)(fa)，如乙(yi)(yi)苯脫(tuo)氫法(fa)(fa)、苯乙(yi)(yi)酮還原脫(tuo)水法(fa)(fa)、裂解汽油中萃取劑提取苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)法(fa)(fa)等。目前(qian)主(zhu)流(liu)的苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)生(sheng)(sheng)產(chan)方(fang)法(fa)(fa)為乙(yi)(yi)苯脫(tuo)氫法(fa)(fa)。
二、典型乙苯脫(tuo)氫(qing)制(zhi)苯乙烯裝置的工藝及(ji)特點(dian)
典型乙苯脫氫制苯乙烯(xi)裝置分為乙苯單元和苯乙烯(xi)單元兩(liang)部分。
1. 乙苯單元
目前(qian)，世界上90％的乙(yi)(yi)苯都是由苯和(he)(he)乙(yi)(yi)烯通過烷基(ji)(ji)化(hua)獲得。乙(yi)(yi)苯單元含有三個系統(tong)：烷基(ji)(ji)化(hua)、烷基(ji)(ji)轉(zhuan)移和(he)(he)精餾。典型的烷基(ji)(ji)化(hua)反應和(he)(he)烷基(ji)(ji)轉(zhuan)移反應制乙(yi)(yi)苯流程如圖2.20和(he)(he)圖2.21所示。
在(zai)液(ye)相烷(wan)基化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，原料(liao)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)、苯(ben)以液(ye)態形式進(jin)(jin)入烷(wan)基化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器，在(zai)苯(ben)過(guo)量(liang)的(de)(de)(de)情況(kuang)下乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)近乎(hu)完(wan)全轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)主要生(sheng)成乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)。乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)中(zhong)的(de)(de)(de)少(shao)部(bu)分(fen)會進(jin)(jin)一步(bu)同(tong)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)成多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)。多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)主要由(you)二乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)和(he)(he)三乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)組成。在(zai)精(jing)(jing)餾系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，未(wei)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)苯(ben)、多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)以及重(zhong)組分(fen)從(cong)烷(wan)基化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)烷(wan)基轉(zhuan)(zhuan)移反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產物中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)離(li)并獲得產品乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)。二乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)和(he)(he)三乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)可以在(zai)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)精(jing)(jing)餾系(xi)(xi)統(tong)回(hui)(hui)(hui)收(shou)并通過(guo)和(he)(he)苯(ben)進(jin)(jin)行烷(wan)基轉(zhuan)(zhuan)移反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)重(zhong)新(xin)生(sheng)成乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)。多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)回(hui)(hui)(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)的(de)(de)(de)主要設備是(shi)(shi)多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)塔(ta)，多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)塔(ta)在(zai)真空(kong)下操作。烷(wan)基化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)和(he)(he)烷(wan)基轉(zhuan)(zhuan)移反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)是(shi)(shi)在(zai)兩個獨立的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器中(zhong)進(jin)(jin)行并采用不同(tong)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。在(zai)烷(wan)基化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)中(zhong)生(sheng)成的(de)(de)(de)四乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)的(de)(de)(de)量(liang)比較少(shao)，和(he)(he)其他不能(neng)回(hui)(hui)(hui)收(shou)的(de)(de)(de)重(zhong)組分(fen)一起(qi)排(pai)至(zhi)乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)渣油(you)系(xi)(xi)統(tong)。除主反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系(xi)(xi)統(tong)外，該(gai)部(bu)分(fen)還(huan)含有催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)配置系(xi)(xi)統(tong)和(he)(he)烴化(hua)(hua)(hua)液(ye)、催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)分(fen)離(li)系(xi)(xi)統(tong)等輔(fu)助系(xi)(xi)統(tong)。精(jing)(jing)餾系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)作用是(shi)(shi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)未(wei)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)苯(ben)，精(jing)(jing)制乙(yi)(yi)(yi)苯(ben)產品，從(cong)殘油(you)中(zhong)回(hui)(hui)(hui)收(shou)可循環的(de)(de)(de)重(zhong)質烷(wan)基化(hua)(hua)(hua)物（PEB），從(cong)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)除去(qu)水和(he)(he)輕組分(fen)，分(fen)離(li)從(cong)苯(ben)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)單(dan)元來(lai)的(de)(de)(de)苯(ben)／甲(jia)苯(ben)副產品。
2. 苯乙烯單元
目前，由乙苯制苯乙烯多采用脫氫方法。脫氫工藝制苯乙烯的工藝由兩個可以獨立運轉的系統組成，分別是脫氫反應系統和精餾系統。典型乙苯脫氧制苯乙烯裝置的工藝流程如圖(tu)2.22和(he)圖(tu)2.23所示。
第一蒸汽過熱爐以及第二蒸汽過熱爐，將稀釋蒸汽加熱。低壓稀釋蒸汽首先經過第一蒸汽過熱爐的爐管取熱，然后在反應級間換熱器中作為熱介質將第一反應器的出料加熱到第二反應器需要的進口溫度。出了反應級間換熱器后，稀釋蒸汽在第二蒸汽加熱爐中被加熱后直接與脫氫反應進料／出料換熱器出來的乙苯／汽化蒸汽混合，形成的混合物能夠達到第一反應器的進口溫度要求，然后進入第一反應器進行脫氫反應。位于第二反應器下部的反應級間換熱器將第一反應器的出料再加熱。在進入第二反應器之前反應物在第二反應器混合器中混合，以在管道中達到均勻的溫度分布。
兩(liang)個(ge)反(fan)應器設計相似，但(dan)是第二(er)反(fan)應器裝有更多的催化(hua)劑(ji)，并且在更高的真空度下操(cao)作，這樣能(neng)夠在整個(ge)催化(hua)劑(ji)的使用周期中提高對(dui)苯(ben)乙(yi)烯(xi)的選擇性(xing)。精(jing)餾(liu)系統包括三個(ge)串聯的精(jing)餾(liu)塔(ta)：苯(ben)／甲苯(ben)塔(ta)、乙(yi)苯(ben)回收(shou)塔(ta)和(he)苯(ben)乙(yi)烯(xi)塔(ta)。這三個(ge)塔(ta)全是真空設備，它(ta)們的主要作用是保持正常操(cao)作下精(jing)餾(liu)塔(ta)系統的真空度。
三、介(jie)質特點
乙(yi)苯脫氫(qing)制苯乙(yi)烯裝置(zhi)最典型的介(jie)(jie)質(zhi)特點(dian)是超高溫、真空，同(tong)時(shi)系統中大(da)量存在苯等(deng)極度危害介(jie)(jie)質(zhi)，同(tong)時(shi)還存在氯化(hua)氫(qing)等(deng)高腐(fu)蝕性(xing)介(jie)(jie)質(zhi)。
苯(ben)(ben)常溫下為高(gao)度易燃、有(you)香(xiang)味、易揮發、無色的(de)透明(ming)液體(ti)，其(qi)密度小于水，為一種(zhong)有(you)機化合物(wu)，也是(shi)組成結構最(zui)簡單的(de)芳(fang)香(xiang)烴。苯(ben)(ben)有(you)高(gao)的(de)毒性，也是(shi)一種(zhong)致癌物(wu)質。它難溶(rong)(rong)于水，易溶(rong)(rong)于有(you)機溶(rong)(rong)劑(ji)，本身也可作為有(you)機溶(rong)(rong)劑(ji)。白(bai)血病患(huan)者中(zhong)，有(you)很大(da)一部分有(you)苯(ben)(ben)及其(qi)有(you)機制品接觸歷(li)史。在GB5044標準(zhun)中(zhong)，苯(ben)(ben)被(bei)歸(gui)為極度危害介質。
空(kong)氣、苯乙烯的蒸氣與(yu)空(kong)氣可形成爆炸性(xing)混合(he)物(wu)，遇明(ming)火、高熱或與(yu)氧化(hua)(hua)劑接觸(chu)，有引(yin)起燃燒爆炸的危險(xian)。遇酸性(xing)催化(hua)(hua)劑如(ru)路易斯催化(hua)(hua)劑、齊(qi)格勒催化(hua)(hua)劑、硫酸、氯(lv)化(hua)(hua)鐵、氯(lv)化(hua)(hua)鋁(lv)等都能產(chan)生猛烈聚合(he)，放出(chu)大量(liang)熱量(liang)。
四、苯乙烯裝(zhuang)置的配管設計
主要是對(dui)塔、換(huan)熱器、罐、泵等設備的配管設計。
