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乙苯催化脱氢法生产苯乙烯的流程分析概述

根据以上所述国内外苯乙烯生产技术现状，本设计选择乙苯催化脱氢法，以乙苯为原料，生产苯乙烯产品。

1.1生产原理

（1）主反应

C6H5C2H5?C6H5C2H3+H2

（2）副反应

C6H5CH2CH3→C6H6+C2H4

C6H5CH2CH3+H2→C6H5CH3+CH4

C6H5CH2CH3+H2→C6H6+C2H6

C+2H2O→2H2+CO2

CH4+H2O→CO+3H2

C2H4+2H2O→2CO+4H2

CO+H2O→H2+CO2[11]

1.2工艺流程简述

（1）脱氢工段

乙苯蒸汽与来自精制工段的循环乙苯以1：0.6左右的比例混合进入预混器，然后进入到乙苯蒸发器，预热成150℃的乙苯蒸汽。乙苯蒸汽进入到原料预热器，与第二段脱氢反应器的反应产物气体进行换热，预热至430℃。然后进入混合器，与700℃的过热水蒸气进行混合，烃气比为1：15（质量比），混合后的气体温度在620℃左右。

此混合气体进入到第一段脱氢反应器，进行负压绝热脱氢反应，乙苯的转化率达到42%。反应后的气体温度下降至520℃左右，因此借助中间预热器使反应气体升温到620℃左右，然后进入到第二段脱氢反应器进行进一步的反应，使两段脱氢反应乙苯总转化率达到62%。

反应后的气体经过三段废热锅炉回收热量，使反应产物降温至120℃。为了使反应气体迅速降温冷凝，使用20℃的循环冷却水与反应气体进行换热，反应气中大部分的重质组分被降温冷凝，然后再通过空气冷却器将反应气降温至60℃。

被冷却后的反应气进入到气液分离器，除去H2、CO2、CH4、C2H6等气体，它们可用来燃烧提供能量，液体进入到分相器，分离掉水，净化后可以作为循环水，而脱氢液则进入到精制工段进行进一步的分离[12]。

M-101-预混器E-101-乙苯蒸发器E-102-原料预热器M-102-混合器

R-101-第一段脱氢反应器E-103-中间预热器R-102-第二段脱氢反应器

E-104-第二段废热锅炉E-105-第三段废热锅炉M-103-过热蒸汽降温器

E-106-冷却器SEP1-气液分离器SEP2-分相器

图2.1乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺流程简图

（2）精制工段

脱氢液首先进入到脱乙苯塔内进行初步分离，塔顶产物有少量的苯乙烯、乙苯、苯和甲苯等，它们一起由泵送至乙苯回收塔来回收乙苯。

乙苯回收塔的塔釜釜液中的乙苯可以作为循环乙苯回收再利用。塔顶出来的少量乙苯、苯、甲苯进入到苯/甲苯分离塔进行苯和甲苯的分离。分离出来的苯和甲苯分别送至相应的储罐。

脱乙苯塔的塔釜釜液中包含大量的苯乙烯，少量的乙苯和焦油，它们进入到苯乙烯精制塔进行进一步的分离，塔顶产品为苯乙烯，控制控制苯乙烯产品的纯度为99.95%以上，产品经冷却后进入到苯乙烯储罐[13]。

T-201-脱乙苯塔P-201-泵T-202-乙苯回收塔

T-203苯/甲苯分离塔T-204-苯乙烯精制塔

图2.2乙苯脱氢制苯乙烯脱精制段工艺流程简图

1.3乙苯脱氢反应器类型

（1）轴径向反应器:该反应器常应用于传统工艺中，包括等温脱氢以及绝热脱氢工艺，随着产品需求量逐渐增大，以及装置规模化的要求，越来越多的生产工艺采用径向反应器，该反应器阻力低，更能满足生产需要。

（2）无机膜反应器：该反应器具有良好的稳定性。在工业生产中，不仅可以对产品进行分离，也可以借助借助膜的性质提高反应物的转化率以及生成物的收率，可以有效的降低能耗[14]。

（3）热管反应器：该反应器导热性良好，可用于等温脱氢反应，绝热脱氢反应，有利于控制热量的的传递，同时该反应器内热流密度是可变的，热流方向也是可逆的，更有利于反应问对有要求的工艺[15]。