乙苯工艺流程说明.doc
( 4.5 )《乙苯工艺流程说明.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乙苯工艺流程说明.doc（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2.2 工艺说明技术路线为当今应用广泛、技术成熟可靠、经济合理且无腐蚀无污染的分子筛液相法苯烷基化制乙苯生产技术，所用的分子筛催化剂是AEB型分子筛催化剂，其主要工艺特点是：1) 新一代的AEB型烷基化催化剂(AEB-6)与烷基转移催化剂(AEB-1)活性高、乙苯选择性好，具有优良的稳定性，催化剂再生周期长(5年)，预期寿命10年。2) 反响条件缓与，反响压力约3.5-4.2MPaG，烷基化反响温度190240，烷基转移反响温度175235；副反响少，产品纯度高，二甲苯含量低，乙苯选择性与收率高，工艺物耗低。3) 使用多点注乙烯加局部反响物循环的工艺流程，可以采用较低的苯/乙烯比，使乙烯能完全
2、溶解在反响物料中，维持液相反响条件，并控制床层温升在合理范围，确保装置平稳运行。4) 由于反响条件缓与而且催化剂与反响物料均无腐蚀性，使主要设备可采用碳钢。5) 催化剂采用器外再生，节省了器内再生设备与时间。6) 采用合理的换热流程，充分回收利用低温能量，能耗低。反响基理2.2.2.1 烷基化反响在一定温度、压力下，乙烯与苯在酸性催化剂上进展烷基化反响生成乙苯，化学方程式如下：同时，生成的乙苯还可以进一步与乙烯反响生成少量二乙苯与更少量的三乙苯，而四乙苯以上的多乙苯很少，方程如下所示：理论上讲，从二乙苯一直到六乙苯都可以生成，但是由于苯环上乙基不断地增加，生成四乙苯、五乙苯、六乙苯的难度加大。
3、这一方面是因为苯环上乙基之间位阻增大，另一方面是因为多乙苯的分子构造越大越阻碍其在催化剂颗粒内的扩散，那么发生进一步反响的时机就越少。所以，实际上生成的四乙苯很少，而五乙苯、六乙苯几乎没有。由于目的产物是乙苯，因此在反响系统中应尽量控制多乙苯的生成，特别是四乙苯以上物质的生成。除以上的反响外，主要的副反响有乙烯与两个苯环发生耦合反响生成二苯基乙烷，乙烯、苯或芳烃自聚生成多环化合物等重质物。显然，这些物质的生成将降低乙苯产品的收率，增加物耗，因此要最大可能地减少这些副反响的发生。上述反响是强放热反响，其中乙烯与苯的反响热约为1072.6kJ/ kg乙苯。反响热将使物料及催化剂床层的温度升高，为使
4、烷基化反响在最正确条件下进展，需采取措施，不断取走多余的热量，控制反响温度与床层温升在适宜的范围内。在反响条件下，乙烯是以气相存在的。由于气相乙烯极易在催化剂上发生聚合反响而生成大分子烯烃或高聚物，一方面增加了物耗，另一方面导致催化剂失活，缩短催化剂寿命。因此，必须使乙烯完全溶解在反响进料中，保证烷基化反响在液相中进展。虽然可以采用大量苯循环来解决上述问题，但导致分馏系统投资与能耗的增加。因此，为了保证乙烯溶解、控制床层温升，同时满足苯烯比3.0的工艺条件，采用过量苯与局部反响产物循环与多点乙烯进料相结合的方法，既降低了苯烯比、减少了能耗，还可保证物耗没有增加。2.2.2.2 影响烷基化反响的
5、主要因素影响烷基化反响的主要因素包括反响温度、苯烯比、乙烯空速与原料杂质。反响压力对催化剂活性、选择性的影响不大。反响压力高，有利于乙烯的溶解，但也不宜太高，否那么会增加投资与能耗。因此，应根据维持反响系统完全处于液相状态的要求，确定适宜的反响压力。反响温度是影响反响的重要因素。试验说明，在较低温度下，乙苯选择性高，但是催化剂的活性较低；随着反响温度升高，催化剂的活性增加，但乙苯选择性下降，当反响温度升到240、250时，乙苯选择性反而增加。这是因为在上述条件下，催化剂的烷基转移性能得以发挥，生成的多乙苯又与过量苯转化成为乙苯，提高了乙苯的选择性。值得注意的是，反响温度过高，将使重质物增多，乙
6、苯收率下降。根据以上分析，烷基化反响的温升应控制在适当范围内(小于40)，以保证最有效地发挥催化剂的活性与稳定性。烷基化反响的正常操作温度是200245。苯烯比是指反响原料苯与乙烯的摩尔比。试验说明，苯烯比越大，乙苯选择性越高，多乙苯选择性越低；反之，那么乙苯选择性下降，多乙苯选择性增加，增加的多乙苯虽然可通过烷基转移反响转化为乙苯，但处理量增大。另外，苯烯比过低，将使生成的重质物增多。因此，苯烯比的大小将直接影响装置的能耗与反响结果。设计的烷基化反响的苯烯比是3.0。乙烯空速低，有利于提高乙苯的选择性。但催化剂装量大，生产本钱高。应根据催化剂的性能，确定适宜的乙烯空速。原料杂质对烷基化反响的
7、影响主要表现在对催化剂寿命的影响。原料乙烯与苯中的碱性氮化物将占据催化剂的酸性中心，造成催化剂失活，极大地减少催化剂的寿命。通常采用白土对原料苯进展预处理。另外，反响物中少量的溶解水对维持催化剂活性稳定性是有益的，但如果长期使催化剂处于高水含量的反响物中，对催化剂的寿命极为不利。最正确的反响物中水含量是100200ppm。因此，必须严格控制原料中的杂质含量。2.2.2.3 烷基转移反响烷基化反响中产生的少量多乙苯(主要是二乙苯、三乙苯)可在一定的温度、压力条件与酸性催化剂的作用下，通过与苯发生烷基转移反响，转化成为乙苯，从而提高乙苯收率。其主要方程式如下：理论上讲，所有的多乙苯都可以进展烷基转
8、移反响，但实际上受分子筛孔道及扩散的限制，四乙苯以上的多乙苯几乎不发生烷基转移反响。烷基转移反响是可逆的二级反响，接近热力学平衡。由于烷基转移反响的热效应很小，因此反响器催化剂床层中几乎没有温升。同烷基化反响一样，烷基转移反响也是发生在分子筛催化剂的酸性活性中心上。除了生成乙苯外，还可生成重质化合物，从而导致物耗增加，乙苯收率下降，因此应最大可能地减少副反响的发生。工艺要求烷基转移反响在液相条件下进展。2.2.2.4 影响烷基转移反响的主要因素影响烷基转移反响的主要因素包括反响温度、苯与多乙苯分子比、空速与原料杂质。反响压力是根据保证在全液相反响条件下操作来确定的，它对烷基转移反响的结果没有影
9、响。 反响温度是控制催化剂活性的主要工艺参数之一。温度越高，催化剂活性越高。当催化剂逐渐失活时，即烷基转移反响器多乙苯单程转化率下降，可通过逐步提高温度使其活性恢复。设计反响温度的范围是175235。需注意的是：升温可以提高烷基转移反响的速率，但如果升温速度太快，将导致催化剂失活速度加快，使用周期缩短，因此必须严格控制反响温度与升温速度。通常是根据反响系统中多乙苯产量平衡来确定适宜的反响温度。进料中苯量增加可以获得较高的多乙苯转化率与乙苯选择性。但过多的苯在系统中循环将增加苯塔的负荷，增加能量消耗。设计的烷基转移反响苯与多乙苯分子比为8。由于烷基转移反响是热力学平衡控制，降低空速，增加反响的停
10、留时间有利于提高多乙苯的转化率。但空速也不宜过低，否那么催化剂装量过多，增加了本钱。烷基转移反响时，进料中水含量与反响温度的控制关系密切。如果水含量过高，需要增加反响温度。通常苯中水含量无需控制，但需时常监测，并据此调整反响温度。一般反响进料中的水含量为50150ppmwt。2.2.3 工艺流程说明乙苯单元工艺流程主要包括烷基化反响、烷基转移反响、苯原料精制、乙苯精馏等局部。乙苯单元的工艺原那么流程图见附图POSM-10-N-8001 POSM-10-N-8007。2.2.3.1 烷基化工艺流程1) 正常操作工况下的烷基化工艺流程烷基化反响系统的作用是将苯与乙烯转化为乙苯与多乙苯。本装置设计的
11、。为了更好地控制烷基化反响器的温升，保证乙烯的溶解，减少催化剂的积炭，延长催化剂的使用寿命；以及为了提高烷基化反响的乙苯选择性，烷基化工艺设计采用三反七段加循环的流程。通过调整各段乙烯进料与循环物料的流量，保证乙烯的溶解与各段催化剂床层的温升在适当范围。设计烷基化反响器为绝热反响器，共三台，第一台反响器中有一段催化剂床层，第二台反响器中有二段催化剂床层。第三台反响器中有四段催化剂床层。要求反响器在足够的压力下操作，以维持反响在全液相状态下进展。乙烯按一定的比例分成7份，分别进入7段催化剂床层中，原料苯从第一烷基化反响器依次通过第二、第三烷基化反响器，物流的流向均为自下而上。在第二烷基化反响器的
12、出口使局部物流返回到第一烷基化反响器的入口，可增大反响原料对乙烯的溶解，设计第一烷基化反响器与第二、第三烷基化反响器各段乙烯进料之比是1.3186:1.3186:1，三台反响器的温升均小于40。在本工艺设计中，由于苯烯比仅为3.0，烷基化反响系统放出的热量大于需要提供的热量。因此在每台反响器之间设置取热装置，以保证满足适宜的反响条件。第一烷基化反响器的出料用于发生0.45MPaG的蒸汽，第二烷基化反响器的出料先预热烷基化反响原料苯，多余的热量再发生0.45MPaG的蒸汽，第三烷基化反响器中段出料先加热烷基转移反响的进料，再发生0.45MPaG的蒸汽，第三烷基化反响器的出料直接送入乙苯精馏工段。
13、因烷基转移反响温度需要随着催化剂活性的降低而逐渐提升，当反响温度到达235时，需将第三烷基化反响器的出口温度提高至245，以满足加热烷基转移进料的要求。烷基化反响原料苯来自乙苯精馏工段。正常工况下，烷基化反响原料苯与第二烷基化反响器的出料换热后就能到达第一烷基化反响器入口温度；开工时，那么用开停工加热器预热苯进料。来自界外的乙烯被分别送入第一、第二与第三烷基化反响器各段，与苯进展烷基化反响。在第一烷基化反响器、第二烷基化反响器下段与第三烷基化反响器的1、3段，乙烯与苯在反响器外的静态混合器中混合，而第二烷基化反响器上段与第三烷基化反响器的2、4段，乙烯与苯在反响器内混合。2) 切换工况下的烷基
14、化工艺流程由于第一烷基化反响器的催化剂受原料杂质的影响最直接，更易失活，为保证装置满足5年的运转周期，设计了第一烷基化反响器可切出更换催化剂的流程(切换流程)。即：将第一烷基化反响器与其余二台反响器隔离，单独更换催化剂。换剂期间，另二台烷基化反响器仍可继续操作。此时，乙烯与苯分别在第二与第三烷基化反响器中的六段催化剂床层上发生烷基化反响，在苯进料量不变的条件下，通过调整各段乙烯进料与循环物料的流量，乙苯装置操作负荷仍可到达100。设计切换工况时第二、第三烷基化反响器各段的乙烯进料量之比是1.385：1.385：1：1：1：1，反响器各段的温升约23。2.2.3.2 烷基转移工艺流程烷基转移反响
15、系统的作用是将回收的多乙苯转化成目的产物乙苯。烷基转移反响在一台绝热反响器中进展，反响器中有三段催化剂床层。反响器要在足够的压力下操作，以维持反响在全液相状态下进展。烷基转移反响器的进料包括来自乙苯精馏工段的回收苯与多乙苯混合物。它们经第三烷基化反响器中段出料加热到反响温度后，进入烷基转移反响器发生反响。原料苯中的水含量对催化剂寿命与反响结果影响较大，需严格控制。烷基转移反响的反响热很小，整个催化剂床层的温度几乎一样，反响器出料直接送入乙苯精馏工段。2.2.3.3 催化剂处理本装置内不设催化剂再生系统。烷基化催化剂与烷基转移催化剂都采用器外再生方式，再生周期5年。烷基化催化剂的初装量约51.0
16、吨，预留局部待更换的烷基化催化剂约为9.2吨。每台反响器的催化剂在卸出前，反响器都需经过排放、减压，排净物料(大局部是苯)，然后通入过热蒸汽对催化剂进展吹扫，使苯含量小于10ppm，再用约180的热氮气吹扫，置换出蒸汽与吸附的水分，最后用空气使催化剂床层降温。 2.2.3.4 苯原料预处理由于苯原料中的杂质，特别是碱性氮化物，对催化剂活性及稳定性的影响很大，装置内设有白土处理器与分子筛处理器，以尽量减少杂质的影响，延长催化剂的使用。补充的新鲜苯通过白土处理，脱除碱性氮化物，然后由热的乙苯产品加热至151左右，再进入分子筛处理器中，进一步吸附其中的杂质，经分子筛剂处理后的苯送入苯塔回流罐。白土与
17、分子筛剂使用一段时间失效以后，需用0.45MPaG的过热蒸汽与180热氮气进展处理，用蒸汽、氮气吹扫、置换后，排放气(氮气)中苯含量应小于10ppm。卸出的白土可回收处理。设计白土处理器二台，切换操作；分子筛处理器一台。2.2.3.5 乙苯精馏乙苯精馏工段共有四个塔，其中苯塔、乙苯塔、多乙苯塔，用于别离反响产物中的苯、乙苯、多乙苯与残油，脱非芳塔用于除去反响物中的不凝气、水与轻非芳烃。反响产物中未反响的苯在苯塔塔顶回收，苯塔塔顶蒸汽局部冷凝后产生0.45MPaG蒸汽。苯凝液一局部作为苯塔回流，其余与补充的新鲜苯与脱非芳塔塔釜物料一起返回到第一烷基化反响器。另外，由于塔顶回收苯中水含量超过烷基转
18、移反响工艺的要求，故烷基转移反响的进料苯从苯塔上部第四板抽取。苯塔回流罐中未冷凝的气体直接送入脱非芳塔底部，塔顶蒸汽经冷凝冷却，非芳烃(富含苯)凝液大局部作为塔的回流，少量的凝液间歇排至芳烃抽提装置回收其中的苯。不凝气(甲烷、乙烷等轻烃)排入火炬管网。原料苯中带入的少量水，从脱非芳塔回流罐的分水包中被别离出来。脱非芳塔塔底物料那么返回苯塔回流罐。苯塔塔底物料送至乙苯塔，塔顶得到合格的乙苯产品。乙苯塔塔顶蒸汽冷凝后产生0.45MPaG蒸汽。乙苯凝液一局部作为乙苯塔回流，另一局部作为乙苯产品经能量回收、并冷却到40后，送至乙苯产品储罐。乙苯塔塔底物料被送至多乙苯塔，从塔顶回收多乙苯。该塔为减压塔，
- 配套讲稿：
如PPT文件的首页显示word图标，表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制：
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片，仅作为作品整体效果示例展示，禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词：
- 乙苯 工艺流程 说明
淘文阁 - 分享文档赚钱的网站所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
限制150内