一、裝置簡介(jie)

  苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)是(shi)石化(hua)行業的(de)(de)重要基礎原(yuan)(yuan)料(liao)。苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)主要用(yong)(yong)于生(sheng)產(chan)(chan)苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)系(xi)列(lie)樹(shu)脂(zhi)及丁(ding)苯(ben)橡膠(jiao)，也(ye)是(shi)生(sheng)產(chan)(chan)離子交換樹(shu)脂(zhi)及醫藥品的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)之一。此外，苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)還可用(yong)(yong)于制藥、染料(liao)、農藥以及選礦(kuang)等行業。苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)有多種生(sheng)產(chan)(chan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，如乙(yi)(yi)苯(ben)脫氫法(fa)(fa)(fa)、苯(ben)乙(yi)(yi)酮還原(yuan)(yuan)脫水法(fa)(fa)(fa)、裂解汽油中萃取劑提取苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)法(fa)(fa)(fa)等。目前(qian)主流的(de)(de)苯(ben)乙(yi)(yi)烯(xi)生(sheng)產(chan)(chan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)為乙(yi)(yi)苯(ben)脫氫法(fa)(fa)(fa)。

二、典型乙苯脫氫制苯乙烯(xi)裝置的工藝及特點

  典型乙苯脫(tuo)氫制苯乙烯(xi)裝置分(fen)為乙苯單元和苯乙烯(xi)單元兩部分(fen)。

1. 乙苯單元(yuan) 

   目(mu)前，世(shi)界(jie)上90％的乙(yi)(yi)苯都是由苯和乙(yi)(yi)烯通過烷(wan)基(ji)化(hua)獲得。乙(yi)(yi)苯單(dan)元含有三個系(xi)統：烷(wan)基(ji)化(hua)、烷(wan)基(ji)轉移和精(jing)餾。典型的烷(wan)基(ji)化(hua)反應和烷(wan)基(ji)轉移反應制乙(yi)(yi)苯流(liu)程如圖(tu)2.20和圖(tu)2.21所示。

   在液相烷(wan)(wan)(wan)基化反(fan)(fan)(fan)應系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)，原料乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯、苯(ben)(ben)(ben)(ben)以液態形式進(jin)入烷(wan)(wan)(wan)基化反(fan)(fan)(fan)應器，在苯(ben)(ben)(ben)(ben)過量的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯近(jin)乎完全(quan)轉(zhuan)(zhuan)化，反(fan)(fan)(fan)應主要生(sheng)成(cheng)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)少部(bu)分(fen)(fen)(fen)會(hui)進(jin)一(yi)步同乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯反(fan)(fan)(fan)應生(sheng)成(cheng)多乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。多乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)主要由(you)二乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)和(he)(he)(he)(he)三(san)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)組成(cheng)。在精(jing)餾(liu)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)，未反(fan)(fan)(fan)應的(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)、多乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)以及重(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)(fen)從烷(wan)(wan)(wan)基化和(he)(he)(he)(he)烷(wan)(wan)(wan)基轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)應產物中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)并獲得產品乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。二乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)和(he)(he)(he)(he)三(san)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)可(ke)以在乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)精(jing)餾(liu)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)回收(shou)并通(tong)過和(he)(he)(he)(he)苯(ben)(ben)(ben)(ben)進(jin)行烷(wan)(wan)(wan)基轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)應重(zhong)(zhong)新生(sheng)成(cheng)乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)。多乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)回收(shou)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)主要設備(bei)是(shi)多乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)塔(ta)，多乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)塔(ta)在真(zhen)空下(xia)(xia)操作。烷(wan)(wan)(wan)基化反(fan)(fan)(fan)應和(he)(he)(he)(he)烷(wan)(wan)(wan)基轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反(fan)(fan)(fan)應是(shi)在兩個獨立的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應器中(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)行并采(cai)用不同的(de)(de)(de)催(cui)化劑(ji)(ji)(ji)。在烷(wan)(wan)(wan)基化反(fan)(fan)(fan)應中(zhong)(zhong)(zhong)生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)四乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)的(de)(de)(de)量比較少，和(he)(he)(he)(he)其他(ta)不能(neng)回收(shou)的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)(fen)一(yi)起排至乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)渣油系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)。除(chu)主反(fan)(fan)(fan)應系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)外(wai)，該部(bu)分(fen)(fen)(fen)還含有催(cui)化劑(ji)(ji)(ji)配置(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)和(he)(he)(he)(he)烴化液、催(cui)化劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)等輔助系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)。精(jing)餾(liu)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)作用是(shi)回收(shou)未反(fan)(fan)(fan)應的(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)，精(jing)制乙(yi)(yi)(yi)(yi)苯(ben)(ben)(ben)(ben)產品，從殘(can)油中(zhong)(zhong)(zhong)回收(shou)可(ke)循環的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)質烷(wan)(wan)(wan)基化物（PEB），從系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)除(chu)去水和(he)(he)(he)(he)輕(qing)組分(fen)(fen)(fen)，分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)從苯(ben)(ben)(ben)(ben)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯單元來的(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)(ben)／甲苯(ben)(ben)(ben)(ben)副(fu)產品。

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(he)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。

   兩個(ge)(ge)反應(ying)器(qi)設計(ji)相似，但是第二反應(ying)器(qi)裝(zhuang)有更多(duo)的(de)(de)催(cui)化(hua)劑，并(bing)且(qie)在更高的(de)(de)真空度下(xia)操(cao)作(zuo)，這樣能夠在整個(ge)(ge)催(cui)化(hua)劑的(de)(de)使(shi)用(yong)周期中提高對(dui)苯(ben)(ben)乙(yi)烯的(de)(de)選擇性(xing)。精(jing)餾系統包(bao)括三(san)個(ge)(ge)串聯的(de)(de)精(jing)餾塔(ta)：苯(ben)(ben)／甲(jia)苯(ben)(ben)塔(ta)、乙(yi)苯(ben)(ben)回收塔(ta)和苯(ben)(ben)乙(yi)烯塔(ta)。這三(san)個(ge)(ge)塔(ta)全是真空設備(bei)，它們的(de)(de)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是保持(chi)正常(chang)操(cao)作(zuo)下(xia)精(jing)餾塔(ta)系統的(de)(de)真空度。

三(san)、介質特點

  乙苯脫氫(qing)制苯乙烯裝置最典型的介質特點是超高溫、真空(kong)，同時系統中(zhong)大(da)量存在苯等極度(du)危害(hai)介質，同時還存在氯化氫(qing)等高腐蝕性介質。

  苯(ben)常溫下為高度(du)(du)易燃、有(you)(you)香味、易揮發、無(wu)色的透明液體，其密度(du)(du)小于(yu)水(shui)，為一種有(you)(you)機(ji)化合物，也(ye)是組成結構(gou)最(zui)簡單的芳香烴(jing)。苯(ben)有(you)(you)高的毒性，也(ye)是一種致(zhi)癌物質。它難溶(rong)(rong)(rong)于(yu)水(shui)，易溶(rong)(rong)(rong)于(yu)有(you)(you)機(ji)溶(rong)(rong)(rong)劑，本身也(ye)可(ke)作為有(you)(you)機(ji)溶(rong)(rong)(rong)劑。白血病患者(zhe)中(zhong)，有(you)(you)很大一部分(fen)有(you)(you)苯(ben)及其有(you)(you)機(ji)制品接觸歷(li)史。在GB5044標準中(zhong)，苯(ben)被歸為極度(du)(du)危害介質。

  空(kong)氣(qi)、苯乙烯的蒸氣(qi)與空(kong)氣(qi)可形成爆(bao)炸(zha)性混(hun)合(he)物，遇明火、高(gao)熱或與氧化(hua)劑(ji)接(jie)觸(chu)，有(you)引(yin)起燃燒爆(bao)炸(zha)的危險。遇酸性催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)如路易斯催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)、齊(qi)格勒催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)、硫酸、氯(lv)化(hua)鐵、氯(lv)化(hua)鋁等(deng)都能產生(sheng)猛烈聚合(he)，放(fang)出大量熱量。

四(si)、苯乙烯(xi)裝置的配(pei)管設計

  主(zhu)要(yao)是對塔、換熱器、罐(guan)、泵(beng)等設備的配管(guan)設計(ji)。