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年产10万吨苯乙烯工艺设计

一、前言

苯乙烯，分子式，结构式,是不饱和芳烃最简单、最重要的成员，普遍用作生产塑料和合成橡胶的原料。如结晶型苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚体（ABS）、苯乙烯-丙烯腈共聚体（SAN）、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚体（SMA）和丁苯橡胶(SBR)。

苯乙烯是1827年由M·Bonastre蒸馏一种天然香脂-苏合香时才发觉的。1893年E·Simon一样用水蒸气蒸馏法由苏合香中取得该化合物并命名为苯乙烯。1867年Berthelot发觉乙苯通过赤热陶管能生成苯乙烯，这一发觉被视为苯乙烯生产的起源。1930年美国道化学公司初创由乙苯脱氢法生产苯乙烯工艺，但因那时精馏技术未解决而未工业化。直至1937年道化学公司和BASF公司才在精馏技术上有冲破，取得高纯度苯乙烯单体并聚合成稳固、透明、无色塑料。1941～1945年道化学、孟山都化学、Farben等公司各自开发了自己的苯乙烯生产技术，实现了大规模工业生产。

50年来，苯乙烯生产技术不断提高，到50年代和60年代已经成熟，70年代以后由于能源危机和化工原料价钱上升和消除公害等因素，进一步增进老工艺以节约原料、降低能耗、消除三废和降低本钱为目标进行改良，取得了许多显著功效，使苯乙烯生产技术达到新的水平。除传统的苯和乙烯烷基化生产乙苯进而脱氢的方式外，出现里Halcon乙苯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺，其中环球化学∕鲁姆斯法的UOP∕Lummus的“SMART”SM工艺是最先进的，通过提高乙苯转化率，减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部份的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反映的发生；采用氧化中间加热，由反映物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因此经济性明显优于传统工艺。

二、设计部份

（一）生产工艺的选择

1.常见生产方式

（1）环球化学∕鲁姆斯法

以乙苯为原料，采用脱氢反映器，由开始的单级轴向反映器，中间经历开发了双级轴向反映器到双径向反映器再到双级径向反映器的各类组合优化的多种反映器；反映器的操作压力有开始的正压进展到今天的负压；汽油比有开始的:1进展到今天：1；蒸汽消耗由开始的10kg∕kgSM进展到今天的4kg∕kgSM。UOP∕Lummus的ClassicSM流程中乙苯脱氢工艺装置主要有蒸汽过热炉、绝热型反映器、热回收器、气体紧缩机和乙苯∕苯乙烯分离塔。过热炉将蒸汽过热至800℃而作为热引入反映器。乙苯脱氢的工艺操作条件为550～650℃，常压或减压，蒸汽∕乙苯质量比为～

图UOP∕Lummus的ClassicSM工艺流程

UOP∕Lummus的“SMART”SM工艺是在ClassicSM工艺基础上进展的一项新工艺，即在工艺ClassicSM工艺的脱氢反映中引入了部份氧化技术。可提高乙苯单程转化率达80%以上。

“SMART”技术的长处在于，通过提高乙苯转化率，减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部份的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反映的发生；采用氧化中间加热，由反映物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因此经济性明显优于传统工艺。该技术可用于原生产装置改造，改造容易且费用较低。目前采用“SMART”工艺SM装置有3套在运行。

图Lummus的SMART乙苯脱氢工艺流程图

表“SMART”与Classic比较

反应条件和结果

Classic

“SMART”工艺

苯乙烯选择性∕%

乙苯转化率∕%

85

水比

蒸汽∕苯乙烯∕t∕t

燃烧油∕苯乙烯∕kg∕t

（2）Fina∕Badger法

Badger工艺采用绝热脱氢，蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。蒸汽过热至800～900℃，与预热的乙苯混合再通过催化剂，反映温度为650℃，压力为负压，蒸汽∕乙苯比为%～%

图Fina∕Badger法乙苯脱氢工艺生产流程示用意

（3）巴斯夫法巴斯夫法工艺特点是用烟道气加热的方式提供反映热，这是与绝热反映的最大不同。其流程如下图所示：

图巴斯夫法工艺流程示用意

（4）Halcon法

Halcon法又称PO－SM联产法。Halcon法公司开发，于1973年在西班牙实现工业化。反映进程中乙苯在液相反映器顶用氧化成过氧化物，反映条件为,压力,温度141℃,停留时刻4h,生成的乙苯过氧化物经提浓到17%后,进入环氧化工序。环氧化温度为110℃、压力为。环氧化反映液经蒸馏得环氧丙烷。环氧化另一产物甲基苄醇在

图Halcon法工艺流程示用意

(5)裂解汽油萃取