苯乙烯装置反应机理讲课教程.ppt

苯乙烯装置 反应机理培训课件 授课人：李建伟 日期：2010年7月7日 介 绍 内 容 一、 装置简介 二、工艺路线简介 三、 工艺原理 一、 装置简介 8万吨/年苯乙烯装置由干气制乙苯和乙苯负压绝热脱氢制苯乙烯及系统配套单元组成。 乙苯单元采用中石油抚顺分公司开发的催化干气制乙苯技术及大连化学物理研究所研制的催化干气制乙苯第三代催化剂。 苯乙烯单元采用中石化上海石油化工研究所、华东理工大学和中石化上海工程公司联合开发的乙苯负压绝热脱氢制苯乙烯工艺技术和国产GS系列乙苯脱氢催化剂。 系统配套单元包括系统罐区、系统泵房、系统管网、循环水场、消防系统。 本装置的主要产品是苯乙烯，主要中间产品是乙苯，副产品是富丙稀气、丙苯、甲苯、苯乙烯焦油、脱氢尾气。 二、 工艺路线简介 现在工业上苯乙烯主要用二种方法生产 ： A.乙苯脱氢法  本法工艺成熟,苯乙烯收率达95%以上。全世界苯乙烯总产量的90%左右是用本法生产的。近十年来,在原先乙苯脱氢法的基础上,又发展了乙苯脱氢-氢选择性氧化法,可使乙苯转化率明显提高,苯乙烯选择性也上升了4～6个百分点,被认为是目前生产苯乙烯的一种好方法。 B.乙苯与丙烯共氧化(自氧化)法  乙苯先氧化成过氧化氢乙苯,然后与丙烯进行环氧化反应制得苯乙烯并联产环氧丙烷； 本法俗称哈康(Halcon)法,生产的苯乙烯约占世界苯乙烯总产量的12%,优点是能耗低,可联产环氧丙烷, 综合效益好。但工艺流程长,经济规模(即能盈利的最小生产规模)大,联产二种产品受市场制约大。 三、 工艺原理 三、 工艺原理 三、 工艺原理 主反应:  由于苯环比较稳定,在通常的铁系或锌系催化剂作用下,苯环不会被脱氢，脱氢只能发生在侧链上。 C6H5C2H5 ←→ C6H5C2H3 + H2 反应是可逆吸热反应，反应产物分子数增加，因此高温负压有利于反应平衡向生成苯乙烯的方向移动，蒸汽作为热量的载体加入反应体系中，同时可以起到提高乙苯转化率和苯乙烯选择性的作用。 三、 工艺原理 热反应: 在目前的催化工艺中，如果温度太高会发生热反应。在乙苯生成苯乙烯的热反应中，主要的产物是苯及其转化生成的复杂的高级芳烃混合物（例如：蒽或芘）和焦碳。低于600℃以下，热反应发生并不明显，在655℃以上时，热反应就成为影响总产率的重要因素。 减弱热反应的方法之一就是在乙苯进入催化剂床层之前避免将乙苯加热足够的反应温度（超过620℃），就是说，将乙苯和部分用来抑制结焦的稀释蒸汽过热到低于580℃，然后在催化剂床层入口与大部分稀释蒸汽混合。主蒸汽被加热的温度必须保证过热乙苯/水蒸气混合物达到催化剂床层入口温度要求。 （结合主配汽和一次配汽控制展开讲述一下） 三、 工艺原理 副反应: 乙苯脱氢副反应主要有裂解和加氢裂解两种： C6H5C2H5 → C6H6 + C2H4 C6H5C2H5 + H2 → C6H5CH3 + CH4 副反应生成苯、甲苯及一些气相 ，在脱氢反应条件下上述的副反应是不可逆的，通常采取控制乙苯总转化率的方法来控制副反应，一般乙苯的总转化率控制在60-65%，其中第一反应器的乙苯转化率控制在40%为好。 乙苯中二乙苯的存在会生成二乙烯基苯，丙苯的存在会导致生成α-甲基苯乙烯，二者均易聚合，乙苯中二甲苯的存在会影响苯乙烯产品的纯度。（结合讲讲乙苯产品指标控制） 三、 工艺原理 三、 工艺原理 反应温度： 乙苯脱氢反应为吸热反应，乙苯的转化率随着反应温度的升高而增加。另外，当温度提高后，副反应也将加剧，故生成苯乙烯的选择性将降低，因而反应温度不宜过高。因此在保证苯乙烯单程收率的前提下，尽量采用较低的反应温度。工业上脱氢反应的进口温度一般为615～645℃。 （结合讲述我装置反应温度的实际控制情况） 三、 工艺原理 稀释蒸汽 稀释蒸汽可降低乙苯、苯乙烯、H2的分压，其效果与降低总压一样。稀释蒸汽还有其它重要作用。首先，蒸汽为反应混合物提供热量。如果乙苯脱氢反应温降越小，那么在同一入口温度下乙苯转化程度就越高，第二，少量的水蒸气使催化剂处于氧化状态，从而保持高活性，水的用量随使用的催化剂而定。第三，水蒸气抑制了高沸物在催化剂表面的沉积成焦碳。如果这些焦碳在催化剂表面沉积过多，就会降低催化剂的活性。过多使用稀释蒸汽则会相应增加蒸汽产生