乙苯脱氢工艺.ppt

列管式等温反应器 优点：列管等温反应器的水蒸气耗用量为绝热式反应器的一半，转化率和选择性高； 缺点：反应器结构复杂，耗用大量特殊合金钢材，制造费用高，不适用于大规模的生产装置。 列管式等温反应器脱氢的工艺流程 单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程 T出 T进 唯一 热源 过热 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口温度，单段绝热反应器温差可达65℃。这样的温度分布对速率和选择性都不利。 反应初期，C乙苯高，平行副反应竞争剧烈，T进高，有利于平行副反应（E平副高），使选择性下降； 反应器出口，T低，对平衡不利，使反应速率减慢，限制了转化率的提高； 转化率：35~40%；选择性：约90%。均低于等温式反应器。 单段绝热式反应器 优点：结构简单，制造费用低，生产能力大； 缺点：反应所需热量完全由过热水蒸气带人，水蒸用量很大：水蒸气与乙苯的摩尔配比为6～9?1；温度分布对平和速率都不利，转化率和选择性低。 采用几个单段绝热反应器串联 采用两段绝热反应器 采用多段径向绝热反应器 应用绝热反应器和等温反应器联用技术 采用三段绝热反应器 绝热式脱氢过程的改进 发展：1985年日本三菱公司应用Uop公司的乙苯脱氢-氢选择性氧化工艺(简称Styro-Plus工艺),建设了一个5000t/a苯乙烯生产装置,至今生产情况良好,标志着这一工艺技术工业化成功。随后,此工艺与其他先进工艺一起汇集为SMART工艺。 苯乙烯生产新工艺介绍 3、催化脱氢—氢选择性氧化工艺 催化脱氢—氢选择性氧化工艺 SMART工艺的原理：在乙苯催化脱氢工艺的基础上，向脱氢产物中加入适量的氧气或空气，使氢气在选择性氧化催化剂的作用下氧化为水，降低反应物中的氢分压，打破传统催化脱氢反应中的热平衡，使反应向生成物方向移动。 ＋H2 cat 2H2+O2→2H2O SMART工艺的优点 催化脱氢—氢选择性氧化工艺 ②氢气氧化反应放出的大量热量用于加热初步脱氢后被冷却下来的反应物料,使过热水蒸气的消耗量大为降低。 ①由于氢的消耗,使化学平衡向生成苯乙烯方向移动, 大大提高了乙苯的单程转化率。 催化脱氢—氢选择性氧化工艺 SMART工艺流程 O2 催化脱氢—氢选择性氧化工艺 多段脱氢-氢选择氧化反应器 该反应器顶部为脱氢催化剂床层，乙苯和过热蒸气由此进入反应器并呈辐射流状流动（由中心流向器壁），与催化剂床层充分接触。在第一层床层进行初步脱氢后，反应气进入第二段。 脱氢 氧化 脱氢 第二段 第二段装填二层催化剂，上层为数量较少的高效氧化催化剂层，下层为脱氢催化剂层。 第一段 催化脱氢—氢选择性氧化工艺 多段脱氢-氢选择氧化反应器 含氧气体（空气或氧气）在靠近氧化层的地方引入反应器，与反应流均匀混合后流过氧化层，氧化放出热量将反应流加热至规定温度后进入下面的脱氢层。其余各段以此类推； 脱氢 氧化 脱氢 氧化 脱氢 氧化 脱氢 氧化 脱氢 第二段 第三段 第四段 第五段 由于各段物流温差小，脱氢催化反应可在优化条件下进行。反应中可将氢气转化掉75%～85%。 第一段 目前，正在研究乙苯氧化脱氢法制苯乙烯，采用既有脱氢又有氧化功能的催化剂，脱氢和氧化同时进行，转化率达40%～50%，但深度氧化比较利害，试验还处于实验阶段。 催化脱氢—氢选择性氧化工艺 二、粗苯乙烯的分离与精制过程 粗苯乙烯的分离与精制 粗苯乙烯中各组分常压下的沸点： 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 分离原理 ——精馏 80.09℃ 110.63 ℃ 136.20 ℃ 145.16 ℃ △Tb=30.54 ℃ △Tb=25.57 ℃ △Tb=8.96 ℃ 组织苯乙烯分离和精制流程时需注意的问题有： 苯乙烯易聚合 （T聚=85℃）且T↑，r聚合↑； 故应控制T釜＜90℃ 乙苯和苯乙烯的沸点差很小 （△Tb＝8.96℃）分离很困难！ 解决的方法 粗苯乙烯的分离与精制 顺序分离流程 脱氢液 B TB EB S Ar S多次受热，易聚合，且Ar含量↑，易堵塞管道。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ TB、EB S 、Ar EB S Ar S、Ar 前脱苯乙烯流程 脱氢液 苯、甲苯、乙苯 苯、甲苯 苯 苯乙烯 焦油 乙苯 甲苯 苯乙烯、焦油 乙 苯 蒸 出 塔 苯 甲 苯 回 收 塔 苯 甲 苯 分 离 塔 苯 乙 烯 精 馏 塔 B TB EB B、TB EB B TB 少量的EB、S、Ar EB S、Ar S S、Ar S 总结 乙苯脱氢工艺中主要关键技术 脱氢催化剂 反应器 苯乙烯精制 作业 1、什么叫爆炸极限？请举例说明爆炸上限和下限的含义。 2、P213. 2. 3、P213. 4. 4、列管式等温反应器和单段绝热式反应器的供热方式有何不同？各自有哪些优缺点？ 5、简述SMA