内容发布更新时间 : 2024/12/26 16:58:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸

以降低催化剂初始使用温度，为催化剂使用寿命的延长赢得宝贵的时间。此外，从环境保护的角度出发，为废弃催化剂的利用寻找新途径，为实现绿色工艺奠定基础。

1.4 苯乙烯生产方法概述

1.4.1 乙苯脱氢法

乙苯脱氢法是目前生产苯乙烯的主要方法。在工业上，乙苯的来源主要采用烷基化法，苯和乙烯在催化剂的作用下生成苯乙烯，其次从炼油厂的重整油、烷烃裂解过程中的裂解汽油和炼焦厂的煤焦油中通过精馏分离出来。

此法分两步进行，第一步是苯和乙烯反应，生成乙苯；第二步是乙苯脱氢生成苯乙烯，其反应式为：

1.4.2 乙苯共氧化法

乙苯共氧化法，又称哈康法，该法分三步进行，首先是生成乙苯过氧化氢，然后将乙苯过氧化氢与丙烯反应，生成??甲基苯甲醇和环氧丙烷，然后使前者脱水生成苯乙烯。

7

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸

1.4.3 甲苯为原料合成苯乙烯

以甲苯为原料合成苯乙烯共有两种方法。第一种方法分为两步，第一步为采用

PbO?MgO/Al2O3为催化剂，在水蒸气存在下使用苯脱氢缩合生成苯乙烯基苯；第

二步将苯乙烯基苯与乙烯在WO?K2O/SiO2催化剂作用下生成苯乙烯。

另一种方法为甲苯和甲醇直接合成苯乙烯，此方法正在研究之中，未进行工业化生产。

1.4.4 乙烯和苯直接合成苯乙烯

采用贵金属催化剂，可在液相，也可以在气相中进行反应，副产品有乙烯、乙醛、二氧化碳等。此技术正处于研究之中，有一定的发展前景[7]。

1

O2 2

1.4.5 乙苯氧化脱氢

此种方法的特点是不受乙苯脱氢平衡的限制，也不采用水蒸气。目前尚在研究阶段，是一个极有发展前景的生产路线[8]。

8

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸

12O2 1.5

乙苯脱氢制苯乙烯工艺方法概述

在国内的苯乙烯装置中，主要采用乙苯脱氢制苯乙烯法进行生产主，其主要工艺方法为Lummus／UOP乙苯脱氢工艺、Fina／Badger乙苯脱氢工艺和乙苯脱氢选择性氧化工艺（Smart工艺）。

1.5.1 Lummus／UOP乙苯脱氢工艺

该工艺的脱氢反应在脱氢反应器中进行，反应温度为600~640℃，反应压力为400kPa(A)左右，同时向反应器中加入蒸汽以降低苯乙烯分压，蒸汽／乙苯质量为1.3~1.5，乙苯转化率60%以上，苯乙烯选择性达95%以上。

反应器内设有约翰逊网，气体在径向上分布均匀，压降较低[9]。

第二脱氢反应器出口的反应产物首先将乙苯／蒸汽预热，然后产生两个压力等级的低压蒸汽。 脱氢液先经过乙苯／苯乙烯塔，从塔顶分离苯、甲苯、乙苯等比苯乙烯轻的组份去乙苯回收塔及苯／甲苯分离塔，从塔底采出的粗苯乙烯去苯乙烯塔，然后得到苯乙烯产品。

脱氢液的分离采用四塔流程，苯乙烯经历二次加热。乙苯／苯乙烯塔采用高真空低釜温的工艺，操作压力为12~40kPa(A)，焦油生成量少。

1.5.2 Fina／Badger乙苯脱氢工艺

该工艺同样采用绝热脱氢方法，高温蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。蒸汽过热至800~890℃，与预热器内的乙苯混合后再通过催化剂，反应温度为580~650℃，压力为负压，蒸汽/乙苯质量比为1.0~1.2。反应器材质为铬镍，反应产物在冷凝器中冷凝[10]。

9

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸

反应系统、脱氢液分离、尾气压缩及洗涤等部分与Lummus／UOP的乙苯脱氢工艺基本相同，但废热回收换热器的型式及流程与Lummus／UOP乙苯脱氢工艺不同。

在Fina／Badger工艺中，第二脱氢反应器出口的反应产物首先在第一个换热器中将乙苯／蒸汽预热，然后进入第二换热器产生高压蒸汽，最后进入第三个换热器中，利用反应产物的余热将脱氢单元的乙苯汽化。

Fina／Badger工艺的苯乙烯精馏工艺与Lummus／UOP工艺差别较大，脱氢液先经过苯／甲苯塔，从塔顶分离出苯、甲苯等比乙苯轻的组份，从塔底得到乙苯、苯乙烯等比乙苯重的组份；苯／甲苯塔底物料进入乙苯回收塔，在乙苯回收塔顶得到回收乙苯，塔底为含有重组份的苯乙烯；乙苯回收塔底的物料进入苯乙烯塔，去除重组份后在苯乙烯塔塔顶得到苯乙烯产品。

脱氢液的精馏虽然也采用四塔流程，但苯乙烯经历了三次加热。

1.5.3 乙苯脱氢选择性氧化工艺（Smart工艺）

乙苯脱氢选择性氧化工艺主要是向脱氢反应器的出口物流中加入定量的氧气及蒸汽，然后进入氧化／脱氢反应器，该反应器中装有高选择性氧化催化剂及脱氢催化剂，氧与氢反应产生的热量使反应物流升温，同时使反应物中的氢分压降低，打破了传统脱氢反应的热平衡，反应向生成苯乙烯的方向移动。选择氧化催化剂活性很高，对氢具有高选择性，同时烃损失很少[11]。

此工艺将乙苯单程转化率提高至70%以上，同时有效地利用了氢气氧化反应所放出的热量，适用于对常规苯乙烯装置改造，可使生产能力提高30%~50%。

1.6 Aspen Plus软件及功能简介

Aspen Plus作为目前通用的大型化工过程模拟软件，提供了丰富的物性数据，热力学模型和单元操作模型，用于化工过程的模拟和优化。其计算结果得到许多同行的认可，该软件也和其他软件一样在不断地升级。在化工、炼油、石油化工、气

10

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸

体加工、煤炭、医药、食品等许多工业领域被广泛使用。在化工工程设计中运用Aspen Plus模拟，不仅大大缩短了工程设计时间，也很方便的进行工艺方案的优化。

化工系统工程主要包括模拟、优化、灵敏度分析和系统综合等，其中模拟是基础，也是最重要的环节。Aspen Plus 因为具有工业上最适用且完备的物性系统，作为计算机辅助性软件能精确模拟出实际化工过程而得到广泛应用。Aspen Plus具有以下特点：(1)拥有一套完整的单元操作模型，用于模拟各种操作过程，从单个操作单元到整个工艺流程的模拟。(2)具有工业上最适用而完备的物性系统。同时还提供灵活的数据回归系统，使用实验数据来求物性参数，可以回归实际应用中的任何类型的数据，计算任何模型参数。同时物性常数估算系统(PCES)能够通过输入分子结构和易测性质来估算短缺的物性参数，对于模拟流程中含有的新产品往往运用此功能非常有用。(3)提供流程模拟所需的多种功能，快速而可靠地收敛流程，便于快速准确的进行流程优化计算。(4)作工艺计算的同时进行经济评价，用户能够估算基建费用和操作费用，进行过程的技术经济评价。经济评价可以应用于任何阶段，从工艺过程的研究开发、设计、工厂建设以及工厂操作过程等[12~14]。

Aspen Plus 模拟软件在化工生产过程中的精馏、蒸馏、吸收等常规单元操作装置设计开发和应用上已经取得显著成果，并取得了运用模拟解决实际生产中遇到的问题及为节能降耗进行的工艺设备改进的经验。化工是一个复杂庞大的系统，针对一些复杂工艺操作过程往往很难单一的利用AspenOne 模拟软件准确模拟工艺过程，应寻求与其他软件结合起来达到最佳的模拟优化效果。同时以后应进一步扩大应用范围结合工程设计做更深入的开发和应用，特别是将装置设计、工艺操作、基础建设成本投资、经济评价及效益分析结合起来，使Aspen Plus 在工程应用中更加有效地发挥其功能。

11