乙苯脫氫工藝

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1、b脫氫反應(yīng)：強(qiáng)吸熱反應(yīng)；反應(yīng)需要在高溫下進(jìn)行；反應(yīng)需要在高溫條件下向反應(yīng)系統(tǒng)供給大量的熱量。由于供熱方式不同，采用的反應(yīng)器型式也不同。工業(yè)上采用的反應(yīng)器型式有兩種：一種是多管等溫型反應(yīng)器，是以煙道氣為熱載體，反應(yīng)器放在加熱爐內(nèi)，由高溫?zé)煹罋?，將反?yīng)所需要的熱量通過(guò)管壁傳遞給催化劑床層。另一種是絕熱型反應(yīng)器，所需要的熱源是由過(guò)熱水蒸氣直接帶入反應(yīng)系統(tǒng)。采用這兩種不同型式反應(yīng)器的工藝流程，主要差別：脫氫部分的水蒸氣用量不同；bb熱量的供給和回收利用方式不同。（一）多管等溫反應(yīng)器脫氫部分的工藝流程反應(yīng)器構(gòu)成：是由許多耐

2、高溫的鎳鉻不銹鋼鋼管組成；或者內(nèi)襯以銅錳合金的耐熱鋼管組成；管徑為100～185mm；管長(zhǎng)為3m；管內(nèi)裝填催化劑；管外用煙道氣加熱（見(jiàn)圖4-9，P182）。多管等溫反應(yīng)器脫氫部分的工藝流程圖見(jiàn)圖4-10（P182）所示。反應(yīng)條件及流程：bb1.原料乙苯蒸氣和一定量的水蒸氣混合；2.預(yù)熱溫度(反應(yīng)進(jìn)口)：540[size=+2]℃；3.反應(yīng)溫度(反應(yīng)出口)：580～620[size=+2]℃；4.反應(yīng)產(chǎn)物冷卻冷凝：液體分去水后送到粗苯乙烯貯槽；不凝氣體含有90%左右的H2，其余為CO2和少量C1及C2à可作為燃料氣

3、，也可以用作氫源。5.水蒸氣與乙苯的用量比（摩爾比）為6～9:1；(等溫反應(yīng)器脫氫，水蒸氣僅作為稀釋劑用)。6.討論：(1)等溫反應(yīng)器:要使反應(yīng)器達(dá)到等溫，沿反應(yīng)器的反應(yīng)管傳熱速率的改變，必須與bb反應(yīng)所需要吸收熱量的遞減速率的改變同步。(2)一般情況下，出口溫度可能比進(jìn)口溫度高出幾十度(傳遞給催化劑床層的熱量，大于反應(yīng)時(shí)需要吸收的熱量。)(3)催化劑床層的最佳溫度分布以保持等溫為好。(4)在反應(yīng)初期,溫度比較低有利:在反應(yīng)初期,乙苯濃度高，平行副反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。溫度比較低，有利于抑制活化能比較高的裂解和水蒸氣轉(zhuǎn)化

4、等副反應(yīng)的進(jìn)行。(5)接近反應(yīng)器的出口，溫度比較高有利:接近反應(yīng)器的出口，乙苯濃度降低，反應(yīng)的推動(dòng)力減小，提高反應(yīng)溫度，不僅可以增大反應(yīng)速度常數(shù)，也可以提高反應(yīng)的推動(dòng)力，從而加快脫氫反應(yīng)速度，使乙苯能達(dá)到比較高的轉(zhuǎn)化率。bb但是溫度過(guò)高，結(jié)焦速度加快，使催化劑的活性迅速下降，所以反應(yīng)器出口溫度不宜過(guò)高。因此多管等溫反應(yīng)器正能滿(mǎn)足這個(gè)要求，出口溫度只比進(jìn)口溫度高幾十度（反應(yīng)器出口溫度也不是過(guò)高）。因此通常采用的等溫反應(yīng)器脫氫，乙苯轉(zhuǎn)化率可達(dá)到40～45%，苯乙烯的選擇性可達(dá)到92～95%。采用多管等溫反應(yīng)器脫氫優(yōu)點(diǎn)

5、：水蒸氣的消耗量約為絕熱式反應(yīng)器的二分之一，乙苯轉(zhuǎn)化率高，苯乙烯的選擇性高。缺點(diǎn)：等溫反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要大量的特殊合金鋼材，反應(yīng)器制造費(fèi)用高，因此，大規(guī)模的生產(chǎn)裝置，都采用絕熱型反應(yīng)器。（二）絕熱型反應(yīng)器脫氫部分的工藝流程1.工藝流程組織圖4-11（P183）是單段絕熱反應(yīng)器脫氫的工藝流程。循環(huán)乙苯和新鮮的乙苯與部分水蒸氣混合以后（這部分水蒸氣約占總加入水蒸氣量的10%左右），與高溫脫氫產(chǎn)物進(jìn)行熱交換，溫度升到520～550[size=+2]℃，再與過(guò)熱水蒸氣混合（這部分水蒸氣的量占總加入水蒸氣量的90%左

6、右），然后進(jìn)入脫氫反應(yīng)器，脫氫產(chǎn)物離開(kāi)反應(yīng)器時(shí)的溫度為585[size=+2]℃左右，經(jīng)過(guò)熱交換，降低溫bb度后，再進(jìn)一步冷凝冷卻，凝液分出水后，進(jìn)入粗苯乙烯貯槽，尾氣含氫氣90%左右，可以作為燃料用，也可以用來(lái)制氫氣。絕熱反應(yīng)器脫氫，反應(yīng)所需要的熱量是由過(guò)熱水蒸氣帶入的，所以水蒸氣的用量，要比等溫式反應(yīng)器大１倍左右。絕熱反應(yīng)器脫氫的工藝條件為：操作壓力138kPa左右，H2O/乙苯=14/1（摩爾比），乙苯液空速0.4～0.6h-1。由于脫氫反應(yīng)需要吸收大量的熱量，所以反應(yīng)器的進(jìn)口溫度必然比出口溫度高。單段絕熱

7、反應(yīng)器的進(jìn)出口溫度差可以達(dá)到65[size=+2]℃。bb這樣的溫度分布對(duì)于脫氫反應(yīng)速度和反應(yīng)選擇性都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。由于脫氫反應(yīng)器進(jìn)口處乙苯濃度最高，溫度高就有比較多的平行副反應(yīng)發(fā)生，從而使選擇性下降。脫氫反應(yīng)器出口溫度低，對(duì)平衡不利，使反應(yīng)速度減慢，限制了轉(zhuǎn)化率的提高，所以單段絕熱反應(yīng)器脫氫，不僅轉(zhuǎn)化率比較低（35～40%），選擇性也比較低（約90%）。單段絕熱反應(yīng)器脫氫的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備造價(jià)低,工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大；單段絕熱反應(yīng)器脫氫的缺點(diǎn)：反應(yīng)器進(jìn)出口溫差大（可以達(dá)到65[size=+2]℃）；

8、轉(zhuǎn)化率比較低（35～40%）;選擇性也比較低（約90%）。過(guò)熱水蒸氣用量大à凝液中分出的過(guò)程水應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)處理后，用于產(chǎn)生水蒸氣，循環(huán)使用，這樣既節(jié)約了工業(yè)用水，又能滿(mǎn)足環(huán)保的要求。bb2.絕熱反應(yīng)器和脫氫條件的改進(jìn)絕熱反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造費(fèi)用低，生產(chǎn)能力大。一支大型的單段絕熱反應(yīng)器，其生產(chǎn)能力可達(dá)到6104t苯乙烯/a。但是，單段絕熱式反應(yīng)器脫氫，還有上述缺點(diǎn)。為了