一、裝(zhuang)置簡(jian)介
苯(ben)(ben)(ben)乙烯是石(shi)化(hua)行(xing)業的(de)重要(yao)(yao)基礎原料。苯(ben)(ben)(ben)乙烯主(zhu)要(yao)(yao)用于(yu)(yu)生產(chan)(chan)(chan)苯(ben)(ben)(ben)乙烯系列(lie)樹脂及(ji)丁苯(ben)(ben)(ben)橡膠，也是生產(chan)(chan)(chan)離子交(jiao)換樹脂及(ji)醫藥品的(de)原料之一(yi)。此(ci)外，苯(ben)(ben)(ben)乙烯還可用于(yu)(yu)制藥、染料、農藥以及(ji)選礦等(deng)行(xing)業。苯(ben)(ben)(ben)乙烯有多種生產(chan)(chan)(chan)方法(fa)，如乙苯(ben)(ben)(ben)脫(tuo)氫(qing)法(fa)、苯(ben)(ben)(ben)乙酮還原脫(tuo)水(shui)法(fa)、裂解汽油中萃取劑提(ti)取苯(ben)(ben)(ben)乙烯法(fa)等(deng)。目前主(zhu)流的(de)苯(ben)(ben)(ben)乙烯生產(chan)(chan)(chan)方法(fa)為(wei)乙苯(ben)(ben)(ben)脫(tuo)氫(qing)法(fa)。
二、典型乙苯脫氫制苯乙烯裝置(zhi)的工藝及特點
典型乙苯(ben)脫氫制(zhi)苯(ben)乙烯裝(zhuang)置(zhi)分為乙苯(ben)單(dan)元(yuan)(yuan)和苯(ben)乙烯單(dan)元(yuan)(yuan)兩部分。
1. 乙苯(ben)單元
目(mu)前，世界(jie)上90％的(de)(de)乙(yi)苯都是(shi)由苯和乙(yi)烯通過烷基化(hua)獲得。乙(yi)苯單(dan)元含有三(san)個(ge)系統：烷基化(hua)、烷基轉移和精餾。典型(xing)的(de)(de)烷基化(hua)反應(ying)和烷基轉移反應(ying)制乙(yi)苯流程(cheng)如圖2.20和圖2.21所示(shi)。
在(zai)(zai)液相烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)，原料(liao)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)、苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)以(yi)液態形式(shi)進入烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)，在(zai)(zai)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)過量(liang)的(de)情況(kuang)下乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)近乎完全轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)，反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)主要(yao)生成乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)少(shao)部(bu)分(fen)會(hui)進一(yi)步同乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生成多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)主要(yao)由(you)二乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)和三乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)組(zu)成。在(zai)(zai)精餾(liu)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)，未(wei)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)、多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)以(yi)及重(zhong)組(zu)分(fen)從(cong)烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)(hua)(hua)和烷(wan)(wan)基(ji)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)分(fen)離并獲(huo)得產品乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。二乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)和三乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)可(ke)以(yi)在(zai)(zai)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)精餾(liu)系(xi)統(tong)(tong)(tong)回收(shou)(shou)并通過和苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)進行烷(wan)(wan)基(ji)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)重(zhong)新(xin)生成乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)回收(shou)(shou)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)主要(yao)設備(bei)是多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)塔，多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)塔在(zai)(zai)真空下操(cao)作。烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)和烷(wan)(wan)基(ji)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)是在(zai)(zai)兩個(ge)獨立的(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)進行并采用(yong)不同的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。在(zai)(zai)烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)中(zhong)(zhong)(zhong)生成的(de)四乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)的(de)量(liang)比較少(shao)，和其他不能(neng)回收(shou)(shou)的(de)重(zhong)組(zu)分(fen)一(yi)起排(pai)至乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)渣油系(xi)統(tong)(tong)(tong)。除主反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)系(xi)統(tong)(tong)(tong)外，該部(bu)分(fen)還含有催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑配置系(xi)統(tong)(tong)(tong)和烴(jing)化(hua)(hua)(hua)液、催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑分(fen)離系(xi)統(tong)(tong)(tong)等(deng)輔(fu)助系(xi)統(tong)(tong)(tong)。精餾(liu)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)作用(yong)是回收(shou)(shou)未(wei)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)，精制(zhi)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)產品，從(cong)殘油中(zhong)(zhong)(zhong)回收(shou)(shou)可(ke)循(xun)環的(de)重(zhong)質烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)(hua)(hua)物(wu)（PEB），從(cong)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)除去水和輕組(zu)分(fen)，分(fen)離從(cong)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)單元來(lai)的(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)／甲苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)副產品。
2. 苯(ben)乙(yi)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)(tu)2.22和圖(tu)(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)個反(fan)應器設(she)計相似，但是(shi)(shi)第二反(fan)應器裝有更(geng)多的催化劑，并且在更(geng)高的真空(kong)度下操(cao)作，這樣能夠在整個催化劑的使用(yong)周期中提高對苯(ben)(ben)乙(yi)烯的選擇性。精(jing)餾(liu)系統包(bao)括三(san)個串(chuan)聯的精(jing)餾(liu)塔(ta)：苯(ben)(ben)／甲(jia)苯(ben)(ben)塔(ta)、乙(yi)苯(ben)(ben)回收(shou)塔(ta)和苯(ben)(ben)乙(yi)烯塔(ta)。這三(san)個塔(ta)全(quan)是(shi)(shi)真空(kong)設(she)備(bei)，它們(men)的主要作用(yong)是(shi)(shi)保持(chi)正(zheng)常操(cao)作下精(jing)餾(liu)塔(ta)系統的真空(kong)度。
三、介(jie)質特點
乙苯(ben)脫氫制苯(ben)乙烯裝置最(zui)典型(xing)的介質特點是超高溫(wen)、真空，同(tong)時系統中大量存在(zai)苯(ben)等極度危害介質，同(tong)時還存在(zai)氯化氫等高腐蝕性介質。
苯常溫下為(wei)高(gao)度(du)易(yi)燃、有香(xiang)味、易(yi)揮(hui)發、無色(se)的(de)透明液體，其密度(du)小于(yu)水(shui)(shui)，為(wei)一種有機(ji)化合物，也是(shi)組成結構最簡(jian)單(dan)的(de)芳香(xiang)烴。苯有高(gao)的(de)毒性，也是(shi)一種致癌(ai)物質。它難溶(rong)于(yu)水(shui)(shui)，易(yi)溶(rong)于(yu)有機(ji)溶(rong)劑，本身也可作為(wei)有機(ji)溶(rong)劑。白血(xue)病患者中(zhong)，有很大一部分有苯及(ji)其有機(ji)制品接觸歷(li)史。在GB5044標準中(zhong)，苯被歸為(wei)極度(du)危(wei)害介質。
空氣(qi)(qi)、苯乙烯的蒸氣(qi)(qi)與(yu)空氣(qi)(qi)可(ke)形成爆炸性混(hun)合(he)物，遇(yu)明火、高熱(re)(re)或與(yu)氧化(hua)劑(ji)接觸，有引起燃燒爆炸的危險。遇(yu)酸(suan)性催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)如路易斯(si)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)、齊格勒催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)、硫酸(suan)、氯化(hua)鐵(tie)、氯化(hua)鋁等都能(neng)產生(sheng)猛烈聚合(he)，放出(chu)大量(liang)熱(re)(re)量(liang)。
四(si)、苯乙烯裝(zhuang)置的(de)配管設計
主要是對塔、換熱器、罐、泵等設備的配管(guan)設計。
