一、裝置簡介
苯(ben)(ben)乙(yi)烯是石化(hua)行(xing)業的(de)重要基礎原料。苯(ben)(ben)乙(yi)烯主(zhu)要用于生(sheng)(sheng)產(chan)苯(ben)(ben)乙(yi)烯系列樹脂(zhi)及丁苯(ben)(ben)橡膠，也是生(sheng)(sheng)產(chan)離子交換樹脂(zhi)及醫藥(yao)品的(de)原料之一。此外，苯(ben)(ben)乙(yi)烯還可用于制藥(yao)、染(ran)料、農藥(yao)以(yi)及選礦等行(xing)業。苯(ben)(ben)乙(yi)烯有多種生(sheng)(sheng)產(chan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)，如乙(yi)苯(ben)(ben)脫(tuo)氫(qing)(qing)法(fa)(fa)(fa)、苯(ben)(ben)乙(yi)酮(tong)還原脫(tuo)水(shui)法(fa)(fa)(fa)、裂(lie)解汽油中萃取(qu)劑提取(qu)苯(ben)(ben)乙(yi)烯法(fa)(fa)(fa)等。目前主(zhu)流(liu)的(de)苯(ben)(ben)乙(yi)烯生(sheng)(sheng)產(chan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)為乙(yi)苯(ben)(ben)脫(tuo)氫(qing)(qing)法(fa)(fa)(fa)。
二、典型乙苯(ben)脫氫(qing)制苯(ben)乙烯裝置的工藝及特點(dian)
典型乙苯脫氫制苯乙烯(xi)裝(zhuang)置(zhi)分為乙苯單元和苯乙烯(xi)單元兩(liang)部分。
1. 乙苯單(dan)元
目前(qian)，世界上(shang)90％的乙苯都(dou)是由苯和(he)(he)乙烯通(tong)過烷(wan)基(ji)化(hua)獲(huo)得。乙苯單元含有(you)三個系(xi)統：烷(wan)基(ji)化(hua)、烷(wan)基(ji)轉(zhuan)移和(he)(he)精餾。典型的烷(wan)基(ji)化(hua)反應(ying)和(he)(he)烷(wan)基(ji)轉(zhuan)移反應(ying)制乙苯流(liu)程(cheng)如圖(tu)2.20和(he)(he)圖(tu)2.21所示。
在(zai)(zai)(zai)液相烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)，原(yuan)料乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)、苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)以(yi)液態(tai)形式(shi)進(jin)入烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器，在(zai)(zai)(zai)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)過(guo)量的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)近乎完全(quan)轉化(hua)(hua)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)主要(yao)生成乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)少部(bu)分(fen)(fen)會進(jin)一步同乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)生成多(duo)(duo)(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)(duo)(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)主要(yao)由二乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)和三乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)組成。在(zai)(zai)(zai)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)，未反(fan)(fan)(fan)應(ying)的(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)、多(duo)(duo)(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)以(yi)及重(zhong)組分(fen)(fen)從烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)和烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)轉移(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)產(chan)物中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)分(fen)(fen)離(li)并(bing)獲得產(chan)品乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。二乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)和三乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)可(ke)以(yi)在(zai)(zai)(zai)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)系(xi)統(tong)(tong)回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)并(bing)通(tong)過(guo)和苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)進(jin)行烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)轉移(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)重(zhong)新生成乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)(duo)(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)主要(yao)設備(bei)是多(duo)(duo)(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)塔，多(duo)(duo)(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)塔在(zai)(zai)(zai)真空(kong)下(xia)操作(zuo)。烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)和烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)轉移(yi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)是在(zai)(zai)(zai)兩個獨立的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)行并(bing)采(cai)用(yong)不(bu)同的(de)催(cui)化(hua)(hua)劑。在(zai)(zai)(zai)烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)(zhong)生成的(de)四乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)的(de)量比較少，和其(qi)他不(bu)能回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)的(de)重(zhong)組分(fen)(fen)一起排至(zhi)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)渣油系(xi)統(tong)(tong)。除主反(fan)(fan)(fan)應(ying)系(xi)統(tong)(tong)外，該部(bu)分(fen)(fen)還含有催(cui)化(hua)(hua)劑配置(zhi)系(xi)統(tong)(tong)和烴(jing)化(hua)(hua)液、催(cui)化(hua)(hua)劑分(fen)(fen)離(li)系(xi)統(tong)(tong)等輔助系(xi)統(tong)(tong)。精(jing)(jing)餾(liu)(liu)系(xi)統(tong)(tong)的(de)作(zuo)用(yong)是回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)未反(fan)(fan)(fan)應(ying)的(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)，精(jing)(jing)制(zhi)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)產(chan)品，從殘油中(zhong)(zhong)(zhong)回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)可(ke)循(xun)環的(de)重(zhong)質烷(wan)(wan)(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)物（PEB），從系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)除去水和輕(qing)組分(fen)(fen)，分(fen)(fen)離(li)從苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)單元來的(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)／甲苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)副產(chan)品。
2. 苯乙(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(ru)圖2.22和圖2.23所(suo)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(ge)反(fan)應器(qi)設計相似(si)，但是第二反(fan)應器(qi)裝有更(geng)(geng)多的催化劑(ji)，并且在更(geng)(geng)高的真(zhen)空度下操作(zuo)(zuo)，這樣能夠在整個(ge)催化劑(ji)的使(shi)用周期中(zhong)提高對苯(ben)乙(yi)烯的選擇性。精餾系(xi)統包括(kuo)三個(ge)串聯的精餾塔(ta)：苯(ben)／甲(jia)苯(ben)塔(ta)、乙(yi)苯(ben)回收塔(ta)和(he)苯(ben)乙(yi)烯塔(ta)。這三個(ge)塔(ta)全是真(zhen)空設備，它(ta)們的主要作(zuo)(zuo)用是保持正常(chang)操作(zuo)(zuo)下精餾塔(ta)系(xi)統的真(zhen)空度。
三、介質特點
乙(yi)(yi)苯脫氫制苯乙(yi)(yi)烯(xi)裝置最典型(xing)的介(jie)質(zhi)特點是超高溫、真空，同時系統(tong)中大量存在(zai)苯等(deng)極度危害介(jie)質(zhi)，同時還存在(zai)氯化氫等(deng)高腐蝕(shi)性介(jie)質(zhi)。
苯常溫下為(wei)高度(du)易燃、有(you)(you)香味(wei)、易揮發、無(wu)色的透(tou)明液(ye)體，其密度(du)小于(yu)水(shui)，為(wei)一(yi)種(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)化合(he)物，也(ye)是(shi)組成結構最簡(jian)單的芳香烴(jing)。苯有(you)(you)高的毒性，也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)致癌物質。它(ta)難溶于(yu)水(shui)，易溶于(yu)有(you)(you)機(ji)(ji)溶劑(ji)，本身也(ye)可(ke)作為(wei)有(you)(you)機(ji)(ji)溶劑(ji)。白血(xue)病患(huan)者中，有(you)(you)很大(da)一(yi)部(bu)分有(you)(you)苯及其有(you)(you)機(ji)(ji)制品(pin)接觸歷史。在(zai)GB5044標(biao)準(zhun)中，苯被歸為(wei)極度(du)危害介質。
空氣(qi)、苯乙(yi)烯的蒸氣(qi)與空氣(qi)可形成爆炸性混合物，遇明火、高(gao)熱或與氧化(hua)劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xian)。遇酸性催化(hua)劑如路易斯催化(hua)劑、齊格勒催化(hua)劑、硫酸、氯化(hua)鐵(tie)、氯化(hua)鋁(lv)等都能產生猛烈聚合，放出大量熱量。
四、苯乙烯(xi)裝置的(de)配管設計
主要是對塔、換熱器、罐、泵等設(she)備的(de)配(pei)管設(she)計。
