苯乙烯生产工艺流程组织

知识目标

熟悉苯乙烯的典型生产工艺过程。

能力目标

能对苯乙烯生产工艺流程进行解析。

素质目标

1．良好的语言表达能力；

2．安全生产、清洁生产的责任意识；

3．团结协作的精神。

（一）布置任务

解析乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程。

（二）任务总结

苯乙烯生产装置主要由烷基化单元、乙苯精馏单元、乙苯脱氢单元和苯乙烯精馏单元四个工段组成，本书主要介绍乙苯脱氢单元和苯乙烯精流单元，烷基化单元和乙苯精馏就不详细说明了。

乙苯催化脱氢制苯乙烯的过程，就脱氢反应器的类型不同可分为等温床脱氢工艺和绝热床脱氢工艺。采用二级绝热床脱氢工艺，两个反应器中间的热交换是独立的，故反应器系统的总压降较高，为0．0309MPa。分离流程为4塔流程，先将苯、甲苯与乙苯，苯乙烯分开，后分乙苯和苯乙烯、苯乙烯精制塔下部重组分经薄膜蒸发器脱除焦油，蒸出液返回苯乙烯塔，回收夹带苯乙烯。这种流程，苯乙烯需在塔釜加热三次。

1．乙苯脱氢。

乙苯脱氢部分的工艺流程如图7－8所示。

乙苯在水蒸气的存在下催化脱氢生成苯乙烯，是在段间带有蒸汽再热器的两个串联的绝热径向反应器内进行，反应所需热量由来自蒸汽过热炉的过热蒸汽提供。

在蒸汽过热炉（1）中，水蒸气在对流段内预热，然后在辐射段的A组管内过热到880℃。此过热蒸汽首先与反应混合物换热，将反应混合物加热到反应温度。然后再去蒸汽过热炉辐射段的B管，被加热到815℃后进入一段脱氢反应器（2）。过热的水蒸气与被加热的乙苯在一段反应器的入口处混合，由中心管沿径向进入催化剂床层。混合物经反应器段间再热器被加热到631℃，然后进入二段脱氢反应器。反应器流出物经废热锅炉（4）换热被冷却回收热量，同时分别产生3．14MPa和0．039MPa蒸汽。

反应产物经冷凝冷却降温后，送入分离器（5）和（7），不凝气体（主要是氢气和二氧化碳）经压缩去残油洗涤塔（14）用残油进行洗涤，并在残油汽提塔（11）中用蒸汽汽提，进一步回收苯乙烯等产物。洗涤后的尾气经变压吸附提取氢气，可作为氢源或燃料。

反应器流出物的冷凝液进入液相分离器（6），分为烃相和水相。烃相即脱氢混合液（粗苯乙烯）送至分离精馏部分，水相送工艺冷凝汽提塔（16），将微量有机物除去，分离出的水循环使用。

图7－8　乙苯脱氢反应工艺流程

1—蒸汽过热炉；2（Ⅰ、Ⅱ）—脱氢绝热径向反应器；3，5，7—分离罐；4—废热锅炉；6—液相分离器；8，12，13，15—冷凝器；9，17—压缩机；10—泵；11—残油汽提塔；14—残油洗涤塔；16—工艺冷凝汽提塔

2．苯乙烯的分离与精制。

苯乙烯的分离与精制部分，由四台精馏塔和一台薄膜蒸发器组成。其目的是将脱氢混合液分馏成乙苯和苯，然后循环回脱氢反应系统，并得到高纯度的苯乙烯产品以及甲苯和苯乙烯焦油副产品。本部分的工艺流程如图7－9所示。

脱氢混合液送入乙苯－苯乙烯分馏塔（1），经精馏后塔顶得到未反应的乙苯和更轻的组分副产物苯和甲苯，一部分回流，其余送入乙苯回收塔（2）。在乙苯回收塔（2）中，将乙苯与苯、甲苯分离，塔底分出的乙苯可循环做脱氢原料用，塔顶分出苯和甲苯，经热量回收后，送入苯－甲苯分离塔（3），将苯和甲苯进行分离。

乙苯－苯乙烯分馏塔（1）塔底液体主要是苯乙烯，还含有少量焦油，送入苯乙烯精馏塔（4），塔顶蒸出聚合级成品苯乙烯，纯度为99．6%（质量）。塔底液体为焦油，焦油里面含有苯乙烯，经薄膜蒸发器蒸发，回收焦油中的苯乙烯，而残油和焦油作为燃料。

乙苯－苯乙烯分馏塔（1）和苯乙烯精馏塔（4）均为填料塔，均应当在减压下操作，两塔共用一台水环真空泵维持两塔的减压操作。

同时为了防止苯乙烯的聚合，乙苯－苯乙烯分馏塔（1）和苯乙烯精馏塔（4）塔底需要加入一定量的高效无硫阻聚剂，如二硝基苯酚、叔丁基邻苯二酚等，使苯乙烯自聚物的生成量减少到最低。

图7－9　苯乙烯的分离和精制工艺流程

1—乙苯－苯乙烯分馏塔；2—乙苯回收塔；3—苯－甲苯分离塔；4—苯乙烯精馏塔；5—薄膜蒸发器；6，7，8，9—冷凝器；10，11，12，13—分离罐；14—排放泵

本流程的特点主要是采用了带有蒸汽再热器的两段径向流动绝热反应器，在减压下操作，单程转化率和选择性都很高；流程设有尾气处理系统，用残油洗涤尾气以回收芳烃，可保证尾气中不含芳烃；残油和焦油的处理采用了薄膜蒸发器，使苯乙烯回收率大大提高。在节能方面采取了一些有效措施。例如，进入反应器的原料（乙苯和水蒸气的混合物）先与乙苯－苯乙烯分馏塔顶冷凝液换热，这样既回收了塔顶物料的冷凝潜热，又节省了冷却水用量。