一、裝置簡介
苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)是(shi)石化行業的重要基(ji)礎原(yuan)料。苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)主(zhu)要用于生產苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)系(xi)列樹(shu)脂及丁(ding)苯橡膠，也(ye)是(shi)生產離子交換樹(shu)脂及醫藥(yao)品的原(yuan)料之一。此外，苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)還可用于制藥(yao)、染料、農(nong)藥(yao)以及選礦(kuang)等行業。苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)有多種(zhong)生產方法(fa)，如乙(yi)(yi)苯脫氫法(fa)、苯乙(yi)(yi)酮(tong)還原(yuan)脫水法(fa)、裂解汽油中萃(cui)取(qu)劑(ji)提取(qu)苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)法(fa)等。目前主(zhu)流的苯乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)生產方法(fa)為乙(yi)(yi)苯脫氫法(fa)。
二、典型乙苯脫(tuo)氫制(zhi)苯乙烯裝置的工藝及特點
典型(xing)乙(yi)(yi)(yi)苯脫氫制(zhi)苯乙(yi)(yi)(yi)烯裝置分為(wei)乙(yi)(yi)(yi)苯單元和苯乙(yi)(yi)(yi)烯單元兩部(bu)分。
1. 乙苯(ben)單(dan)元
目(mu)前，世界上(shang)90％的(de)乙(yi)苯都是由苯和(he)(he)乙(yi)烯通過烷基(ji)(ji)(ji)化獲(huo)得。乙(yi)苯單元含有(you)三個(ge)系統：烷基(ji)(ji)(ji)化、烷基(ji)(ji)(ji)轉移和(he)(he)精餾(liu)。典型的(de)烷基(ji)(ji)(ji)化反(fan)(fan)應和(he)(he)烷基(ji)(ji)(ji)轉移反(fan)(fan)應制乙(yi)苯流程(cheng)如圖(tu)2.20和(he)(he)圖(tu)2.21所示(shi)。
在(zai)液相烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)，原料乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯、苯(ben)(ben)(ben)(ben)以液態形式(shi)進(jin)入(ru)烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)器，在(zai)苯(ben)(ben)(ben)(ben)過(guo)量(liang)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯近乎完全(quan)轉(zhuan)化(hua)，反(fan)(fan)應(ying)主(zhu)(zhu)要生成(cheng)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)少部分(fen)會(hui)進(jin)一步(bu)同(tong)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯反(fan)(fan)應(ying)生成(cheng)多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)主(zhu)(zhu)要由二(er)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)和(he)三乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)組(zu)成(cheng)。在(zai)精(jing)餾系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)，未(wei)反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)、多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)以及(ji)重組(zu)分(fen)從烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)和(he)烷(wan)(wan)基(ji)轉(zhuan)移反(fan)(fan)應(ying)產(chan)物(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)離(li)并獲得產(chan)品乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。二(er)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)和(he)三乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)可以在(zai)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)精(jing)餾系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)回收(shou)并通(tong)過(guo)和(he)苯(ben)(ben)(ben)(ben)進(jin)行(xing)烷(wan)(wan)基(ji)轉(zhuan)移反(fan)(fan)應(ying)重新生成(cheng)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)回收(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要設備是(shi)多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)塔，多(duo)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)塔在(zai)真空下(xia)(xia)操作。烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)和(he)烷(wan)(wan)基(ji)轉(zhuan)移反(fan)(fan)應(ying)是(shi)在(zai)兩個獨立的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)器中(zhong)(zhong)進(jin)行(xing)并采用不同(tong)的(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。在(zai)烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)生成(cheng)的(de)(de)(de)四乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)的(de)(de)(de)量(liang)比較少，和(he)其他不能回收(shou)的(de)(de)(de)重組(zu)分(fen)一起排至乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)渣(zha)油系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)。除(chu)主(zhu)(zhu)反(fan)(fan)應(ying)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)外，該部分(fen)還含有催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)配置系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)和(he)烴(jing)化(hua)液、催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)分(fen)離(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)等輔助系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)。精(jing)餾系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)作用是(shi)回收(shou)未(wei)反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)，精(jing)制乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)產(chan)品，從殘油中(zhong)(zhong)回收(shou)可循(xun)環的(de)(de)(de)重質烷(wan)(wan)基(ji)化(hua)物(wu)（PEB），從系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)除(chu)去水(shui)和(he)輕組(zu)分(fen)，分(fen)離(li)從苯(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)烯單元來的(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)／甲苯(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(tu)2.22和圖(tu)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。
兩個(ge)反應(ying)器設(she)計相似，但是(shi)第二反應(ying)器裝有更多的(de)(de)(de)催(cui)化劑，并且(qie)在更高的(de)(de)(de)真空(kong)度下(xia)操作(zuo)，這(zhe)樣(yang)能夠在整個(ge)催(cui)化劑的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)周期中提(ti)高對苯(ben)乙烯的(de)(de)(de)選擇(ze)性。精(jing)餾系(xi)統包括(kuo)三(san)個(ge)串聯(lian)的(de)(de)(de)精(jing)餾塔(ta)(ta)：苯(ben)／甲苯(ben)塔(ta)(ta)、乙苯(ben)回(hui)收塔(ta)(ta)和苯(ben)乙烯塔(ta)(ta)。這(zhe)三(san)個(ge)塔(ta)(ta)全是(shi)真空(kong)設(she)備，它們(men)的(de)(de)(de)主(zhu)要作(zuo)用(yong)是(shi)保持正常操作(zuo)下(xia)精(jing)餾塔(ta)(ta)系(xi)統的(de)(de)(de)真空(kong)度。
三、介質特點
乙苯(ben)脫氫制苯(ben)乙烯裝(zhuang)置最典型的介(jie)質(zhi)(zhi)特點是超高溫(wen)、真(zhen)空，同(tong)時系統中大量存在苯(ben)等(deng)極度危(wei)害介(jie)質(zhi)(zhi)，同(tong)時還存在氯(lv)化氫等(deng)高腐蝕性介(jie)質(zhi)(zhi)。
苯常溫下為(wei)高(gao)度(du)易燃、有(you)香味(wei)、易揮(hui)發、無色的(de)(de)透明液體，其密(mi)度(du)小于水(shui)，為(wei)一種有(you)機化合物，也是(shi)組(zu)成(cheng)結構(gou)最簡單的(de)(de)芳香烴(jing)。苯有(you)高(gao)的(de)(de)毒性(xing)，也是(shi)一種致(zhi)癌物質。它難(nan)溶于水(shui)，易溶于有(you)機溶劑(ji)，本身也可作為(wei)有(you)機溶劑(ji)。白血病患者中(zhong)，有(you)很大(da)一部(bu)分有(you)苯及其有(you)機制品接觸歷史(shi)。在GB5044標(biao)準中(zhong)，苯被(bei)歸為(wei)極度(du)危害介質。
空(kong)氣、苯乙烯的蒸氣與(yu)空(kong)氣可形成爆炸性混合物，遇明火(huo)、高熱或與(yu)氧化(hua)劑(ji)(ji)接(jie)觸(chu)，有引起燃燒爆炸的危險。遇酸(suan)性催化(hua)劑(ji)(ji)如路(lu)易斯催化(hua)劑(ji)(ji)、齊(qi)格勒催化(hua)劑(ji)(ji)、硫酸(suan)、氯化(hua)鐵、氯化(hua)鋁等都能產生(sheng)猛烈(lie)聚合，放出(chu)大(da)量熱量。
四、苯乙烯(xi)裝置的(de)配管(guan)設計
主要是對(dui)塔、換熱器、罐、泵等設備(bei)的配(pei)管設計。
