一、裝置簡介
苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)是石(shi)化行(xing)業(ye)的重(zhong)要基礎原料。苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)主要用(yong)于生(sheng)產苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)系列樹脂及(ji)丁苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)橡(xiang)膠，也是生(sheng)產離(li)子交(jiao)換樹脂及(ji)醫藥品的原料之一。此外(wai)，苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)還(huan)可(ke)用(yong)于制藥、染料、農藥以及(ji)選礦等行(xing)業(ye)。苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)有多種生(sheng)產方法(fa)(fa)(fa)，如乙(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)脫氫(qing)法(fa)(fa)(fa)、苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)酮(tong)還(huan)原脫水(shui)法(fa)(fa)(fa)、裂解汽油中萃取劑提取苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)法(fa)(fa)(fa)等。目前主流的苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)生(sheng)產方法(fa)(fa)(fa)為乙(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)脫氫(qing)法(fa)(fa)(fa)。
二、典型乙苯(ben)脫氫制苯(ben)乙烯裝置的工藝及特點
典(dian)型乙苯(ben)脫氫(qing)制(zhi)苯(ben)乙烯(xi)裝置分(fen)為(wei)乙苯(ben)單(dan)元(yuan)和苯(ben)乙烯(xi)單(dan)元(yuan)兩部分(fen)。
1. 乙苯單元
目前，世界上90％的乙苯(ben)(ben)都是(shi)由苯(ben)(ben)和乙烯通過烷(wan)基(ji)化(hua)(hua)獲得。乙苯(ben)(ben)單元(yuan)含有(you)三(san)個系統：烷(wan)基(ji)化(hua)(hua)、烷(wan)基(ji)轉(zhuan)移(yi)和精餾。典型的烷(wan)基(ji)化(hua)(hua)反應(ying)和烷(wan)基(ji)轉(zhuan)移(yi)反應(ying)制乙苯(ben)(ben)流(liu)程如(ru)圖2.20和圖2.21所(suo)示。
在(zai)液相(xiang)烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)化反(fan)(fan)應(ying)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)，原料乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯、苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)以液態形式進(jin)(jin)入烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)化反(fan)(fan)應(ying)器(qi)，在(zai)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)過量的(de)(de)情況下(xia)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯近(jin)乎完全轉化，反(fan)(fan)應(ying)主(zhu)(zhu)(zhu)要生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)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)的(de)(de)少部分(fen)(fen)(fen)(fen)會(hui)進(jin)(jin)一(yi)(yi)步同乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)主(zhu)(zhu)(zhu)要由二(er)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)和(he)(he)三乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)組成(cheng)(cheng)。在(zai)精餾(liu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)，未反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)、多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)以及(ji)重組分(fen)(fen)(fen)(fen)從(cong)烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)化和(he)(he)烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)轉移反(fan)(fan)應(ying)產(chan)物中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)并獲得產(chan)品乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。二(er)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)和(he)(he)三乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)可(ke)以在(zai)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)精餾(liu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)回收(shou)(shou)并通過和(he)(he)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)進(jin)(jin)行(xing)烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)轉移反(fan)(fan)應(ying)重新(xin)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)回收(shou)(shou)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)要設備(bei)是多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)塔，多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)塔在(zai)真(zhen)空下(xia)操作。烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)化反(fan)(fan)應(ying)和(he)(he)烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)轉移反(fan)(fan)應(ying)是在(zai)兩(liang)個獨立的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行(xing)并采用不同的(de)(de)催化劑(ji)。在(zai)烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)化反(fan)(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)四乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)的(de)(de)量比較少，和(he)(he)其他不能(neng)回收(shou)(shou)的(de)(de)重組分(fen)(fen)(fen)(fen)一(yi)(yi)起(qi)排至乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)渣油系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。除(chu)主(zhu)(zhu)(zhu)反(fan)(fan)應(ying)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)外，該(gai)部分(fen)(fen)(fen)(fen)還含有催化劑(ji)配置(zhi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)和(he)(he)烴(jing)化液、催化劑(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)等輔助系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。精餾(liu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)作用是回收(shou)(shou)未反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)，精制乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)產(chan)品，從(cong)殘(can)油中(zhong)(zhong)回收(shou)(shou)可(ke)循環的(de)(de)重質烷(wan)(wan)基(ji)(ji)(ji)化物（PEB），從(cong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)除(chu)去水和(he)(he)輕組分(fen)(fen)(fen)(fen)，分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)從(cong)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯單元來的(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)／甲苯(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)(ben)副產(chan)品。
2. 苯乙烯單元
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2.22和圖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。
兩個(ge)反(fan)應器設計相似，但(dan)是第二反(fan)應器裝(zhuang)有更多(duo)的(de)催化劑(ji)，并且在更高的(de)真(zhen)空度(du)下操作(zuo)，這(zhe)樣能夠在整個(ge)催化劑(ji)的(de)使用(yong)周期中(zhong)提高對苯(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)的(de)選(xuan)擇性。精餾(liu)系統(tong)包括三個(ge)串(chuan)聯(lian)的(de)精餾(liu)塔(ta)(ta)：苯(ben)(ben)(ben)／甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)塔(ta)(ta)、乙(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)回收塔(ta)(ta)和苯(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)塔(ta)(ta)。這(zhe)三個(ge)塔(ta)(ta)全是真(zhen)空設備，它們的(de)主要作(zuo)用(yong)是保持正常操作(zuo)下精餾(liu)塔(ta)(ta)系統(tong)的(de)真(zhen)空度(du)。
三、介質(zhi)特點
乙苯脫氫制苯乙烯裝置最典型的介質特(te)點是超高溫、真空(kong)，同時系統(tong)中大量存(cun)在(zai)苯等極度危害介質，同時還存(cun)在(zai)氯化氫等高腐蝕性介質。
苯常溫下為高度易燃、有(you)香味、易揮發、無色(se)的透(tou)明液體(ti)，其密度小于(yu)水，為一種(zhong)有(you)機化合(he)物，也是組(zu)成結構最簡單的芳香烴。苯有(you)高的毒(du)性(xing)，也是一種(zhong)致癌物質(zhi)。它難(nan)溶(rong)于(yu)水，易溶(rong)于(yu)有(you)機溶(rong)劑(ji)，本身也可作為有(you)機溶(rong)劑(ji)。白(bai)血病患者中，有(you)很大一部分有(you)苯及其有(you)機制品接觸歷史。在GB5044標準(zhun)中，苯被歸為極度危(wei)害介質(zhi)。
空氣、苯乙烯的蒸氣與(yu)空氣可(ke)形成爆炸(zha)(zha)性(xing)混合物，遇明火、高熱或(huo)與(yu)氧化(hua)劑(ji)接觸，有引起燃燒爆炸(zha)(zha)的危險。遇酸(suan)性(xing)催(cui)化(hua)劑(ji)如(ru)路易斯催(cui)化(hua)劑(ji)、齊格勒催(cui)化(hua)劑(ji)、硫酸(suan)、氯化(hua)鐵、氯化(hua)鋁(lv)等(deng)都(dou)能產生猛(meng)烈(lie)聚合，放出大量熱量。
四、苯(ben)乙烯(xi)裝置(zhi)的配管(guan)設計(ji)
主要(yao)是對塔、換熱(re)器(qi)、罐(guan)、泵等設備的配(pei)管設計。
