原料乙苯的生产过程设计
气相烷基化法制乙苯的工艺设计
气相烷基化法制乙苯的工艺设计摘要乙苯是一种重要的化工原料。
随着我国国民经济的快速发展，乙苯的需求量也随之而逐年递增。
本文主要对气相烷基化法制乙苯进行工艺设计。
该工艺以催化裂化干气和苯为原料，采用催化裂化干气制乙苯第三代技术。
在现有资料的基础上设计了整个工艺流程，用Auto CAD软件进行绘制、Aspen 11.1软件进行模拟，并对整个流程的物料衡算和能量衡算进行了计算，以换热器的设计为例，进行了设备选型。
关键词：乙苯；催化裂化干气；工艺设计英文摘要ABSTRACTEthylbenzene is an important chemical raw material. With the rapid development of national economy, the demand for ethylbenzene increases year by year. This paper mainly designs the process of ethylbenzene prepared by gas phase alkylation method. The Fluid Catalytic Cracking (FCC) dry gas and benzene are used as raw materials in this process, in which the third generation technology of ethylbenzene prepared by FCC dry gas are used.The entire flow diagram is designed, which are drawn by Auto CAD software and simulated by Aspen 11.1 software. The material and energy balance of the entire process flow are calculated and the selection of equipment such as heat exchanger also is determined.Key Words：Fluid Catalytic Cracking dry gas；Ethylbenzene；Process design目录1概述 (1)1.1引言 (1)1.2 乙苯的性质 (1)1.3 乙苯的用途 (1)1.4 课题研究的目的及意义 (2)2原料及生产工艺的选择 (3)2.1 原料的选择 (3)2.2 生产工艺的选择 (3)2.2.1 生产工艺介绍 (3)2.2.2 生产工艺的选择 (5)3 生产工艺流程设计 (6)3.1 催化裂化干气的预处理 (6)3.1.1 生产原理 (6)3.1.2 脱丙烯技术的选择 (6)3.1.3 工艺流程 (6)3.2 烃化及反烃化 (7)3.2.1 生产原理 (7)3.2.2 反应器及催化剂 (8)3.2.3 工艺流程 (9)3.3 产物的分离 (10)3.3.1 生产原理 (10)3.3.2 工艺流程 (10)4 物料及能量衡算 (12)4.1 物料衡算 (12)4.1.1 物料衡算原理 (12)4.1.2 Aspen物料衡算结果 (12)4.2 能量衡算 (15)4.2.1 能量衡算原理 (15)4.2.2 热量衡算的目的和意义 (15)4.2.3 Aspen能量衡算结果 (16)5 换热器设计 (19)5.1 换热器的概述及简介 (19)5.2 工艺计算 (19)5.3 工艺结构尺寸 (21)5.4 换热器的核算 (24)5.5 辅助设计 (27)5.6 换热器主要结构尺寸计算结果 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (33)1概述1.1 引言乙苯是一种重要的化工原料，主要用于生产苯乙烯。
乙苯制苯乙烯工艺技术流程
乙苯制苯乙烯工艺技术流程乙苯制苯乙烯是一种重要的工业化学反应过程，该过程是通过乙苯经过一系列的化学反应，最终生成苯乙烯。
下面将详细介绍乙苯制苯乙烯的工艺技术流程。
1. 原料准备：乙苯是制取苯乙烯的主要原料，其纯度必须高于99%。
乙苯进入工厂之前首先要经过净化处理，去除其中的杂质，以确保反应的高效进行。
2. 加热塔：将净化后的乙苯进入加热塔，加热塔内部有一系列的加热器，将乙苯加热至适宜的反应温度，通常在500-600°C之间。
3. 顶部冷凝器：从加热塔的顶部冷凝器中出来的气体，经过冷凝作用，变为液体，其中含有苯乙烯和乙苯，通过分离装置分离苯乙烯和乙苯。
4. 初级分离器：初级分离器用来分离顶部冷凝器中的液体混合物，主要分离苯乙烯和乙苯。
苯乙烯较轻，因此会被分离出来，进入下一步反应，而乙苯则会在底部得到收集。
5. 深度分离：由于初级分离器无法完全分离出苯乙烯和乙苯的混合物，还需要经过一系列的深度分离过程。
深度分离过程中，会使用一些特殊的分离剂，通过溶剂萃取、蒸馏或分馏来分离苯乙烯和乙苯。
6. 催化剂反应：将得到的苯乙烯和适量的空气一起进入催化剂反应器中，反应过程中，苯乙烯会发生氧化反应，生成苯乙酮。
7. 活性炭吸附：通过活性炭吸附器，将催化剂反应产生的废气中的有害物质吸附，净化废气，保护环境。
8. 蒸馏和分离：通过蒸馏和分离操作，将催化剂反应产生的混合物中的苯乙酮和乙苯分离开来。
蒸馏可以根据两者的沸点差异，将两种物质分离开来。
9. 后处理和净化：得到的苯乙酮需要经过后处理和净化，去除其中的杂质和有害物质，以提高产品的纯度。
10. 产品收集和储存：经过后处理和净化后，得到的苯乙酮可以直接进行储存或者进行下一步的加工。
以上所述为乙苯制苯乙烯的工艺技术流程。
乙苯制苯乙烯是一个复杂的过程，需要通过多个步骤来完成。
每个步骤都需要严格控制条件，以确保反应的高效和产品的纯度。
同时，化工生产中也需要注重安全和环保，控制废气和废液的排放，以保护环境。
乙苯的生产工艺组织与实施
乙苯的生产工艺组织与实施引言乙苯是一种广泛应用于化学工业的重要有机化合物。
它广泛用于生产塑料、纤维、颜料、橡胶等各个领域。
乙苯的生产工艺组织与实施对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。
本文将介绍乙苯的生产工艺，包括其生产原料、反应条件、反应机制以及工艺参数的优化。
乙苯的原料乙苯的主要原料是乙烯和苯。
乙烯是一种常见的烃类物质，可以通过石油炼制过程中分离得到。
苯则是一种苯环结构的有机化合物，可以从煤焦油或石油中提取得到。
乙烯和苯是乙苯生产的基础原料，其纯度和质量对乙苯的产量和质量具有重要影响。
乙苯的生产工艺Friedel-Crafts芳烃烷基化反应乙苯的主要生产工艺是Friedel-Crafts芳烃烷基化反应。
该反应利用强酸性催化剂，将乙烯与苯发生取代反应，并生成乙苯。
这个反应过程需要在一定的反应条件下进行，包括催化剂的选择、反应温度、反应压力等。
催化剂的选择常用的催化剂有氯化铝、氯化铁等，在催化剂选择方面，需要考虑其催化活性、选择性和稳定性。
催化剂的活性与反应速率有关，选择性则与乙苯的产率和副产物的生成有关，稳定性能够保证催化剂的持久使用。
反应条件的控制Friedel-Crafts芳烃烷基化反应的反应条件对反应的效果具有重要影响。
反应温度一般在120-150摄氏度之间，高温有利于提高反应速率，但同时也会增加副反应的发生；反应压力一般在2-5兆帕之间，过低的压力会降低反应速率，过高的压力则可能导致催化剂失活。
反应机制Friedel-Crafts芳烃烷基化反应的反应机制包括亲电取代和自由基取代两个过程。
在亲电取代过程中，催化剂起到了极大的作用，使得苯环发生亲电进攻，将乙烯加成到苯上形成乙苯；在自由基取代过程中，催化剂使得乙烯自由基发生反应，并将乙烯加成到苯上。
反应机制的理解对于优化工艺参数、提高产量具有重要意义。
工艺参数的优化为了提高乙苯的生产效率和质量，需要进行工艺参数的优化。
常用的优化方法包括反应温度、反应时间、反应物的比例等。
乙苯工艺技术
乙苯工艺技术乙苯是一种重要的化工原料，广泛应用于染料、农药、塑料、橡胶、合成纤维等行业。
乙苯的生产工艺技术主要包括合成乙苯、精制乙苯和装填包装等步骤。
合成乙苯的主要工艺是通过乙烯和苯的反应生成乙苯。
这个反应过程主要是在合成塔中进行，塔内装有催化剂床层。
乙烯和苯在催化剂的作用下进行反应，生成乙苯。
该过程需要控制反应的温度、压力和催化剂床层的收集比。
合成乙苯工艺的关键就是提高乙烯的转化率和苯的选择性。
精制乙苯是指将合成乙苯中的杂质进行去除，使乙苯达到一定纯度的过程。
精制主要通过蒸馏方法进行。
合成乙苯进入精制塔后经过加热，将其中的高沸点杂质分离出来，然后通过冷凝器进行冷却，得到纯净的乙苯。
装填包装是乙苯工艺技术的最后一步，主要是将精制好的乙苯装入包装桶中进行储存和运输。
在装填过程中，需要严格控制包装桶的密闭性，防止乙苯泄漏造成危害。
乙苯工艺技术的发展主要体现在提高乙烯的转化率和苯的选择性，以及提高乙苯的纯度和精制效率。
为了提高乙苯工艺的效率，研究人员不断尝试使用新的催化剂、改进反应条件和优化工艺流程。
目前，一种新型催化剂床层——BRZT催化剂，在乙苯工艺中取得了良好的效果。
此外，乙苯工艺技术还需要密切关注环保和安全。
乙苯是一种有毒可燃的化学物质，容易对环境和人体健康造成危害。
因此，在乙苯工艺中要注重废气的处理和防止乙苯的泄漏。
同时，操作人员要戴好防护装备，确保工作安全。
总的来说，乙苯工艺技术是一项复杂而重要的化工技术，需要控制好合成、精制和装填包装等环节，以提高乙苯的生产效率和质量，并确保环保和安全。
未来的发展方向是进一步改进工艺流程、提高工艺效率，以及加强环保和安全措施，促使乙苯产业的可持续发展。
年产8万吨苯烷基化生产乙苯工艺设计范本
年产8万吨苯烷基化生产乙苯工艺设计范本一、工艺流程苯烷基化生产乙苯的工艺流程如下：苯烷+ 乙烯→ 乙苯+ H2二、原料与药剂1.原料苯烷：纯度≥99.9%，水分≤0.05%，杂质≤0.01%乙烯：纯度≥99.9%，水分≤0.05%，杂质≤0.01%2.药剂催化剂：使用固定床催化剂，催化剂为铝硅比为5的分子筛。
催化剂的活性为每克催化剂处理的苯烷量为0.5mol。
还原剂：使用氢气作为还原剂，氢气纯度为99.9%。
三、反应器1.反应器类型使用固定床反应器进行反应。
2.反应器材料反应器的材料为不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能。
3.反应器规格反应器的规格为直径2.5米，高度6米。
4.反应器操作条件反应器的操作条件为：温度为200℃，压力为2.5MPa，反应时间为4小时。
四、分离和纯化反应后得到的产物经过分离和纯化后得到纯乙苯。
1.分离将反应器中的产物进行分离，分离出乙苯和未反应的苯烷。
2.纯化将分离后得到的乙苯进行纯化，纯化过程采用蒸馏法进行，纯度达到99.9%。
五、工艺控制1.反应器温度控制反应器温度采用自动控制系统进行控制，保持温度稳定在200℃。
2.反应器压力控制反应器压力采用自动控制系统进行控制，保持压力稳定在2.5MPa。
3.催化剂活性监测每隔一定时间对催化剂进行检测，确保催化剂的活性保持在标准范围内。
4.产物纯度监测对产物进行定期检测，确保纯度符合标准要求。
六、安全措施1.反应器压力过高时，自动泄压阀会自动开启，确保反应器的安全。
2.反应器温度过高时，自动温度控制系统会自动降低温度，确保反应器的安全。
3.在氢气进入反应器时，必须保证氢气纯度符合要求，以防止发生爆炸事故。
4.在反应过程中，必须保证操作人员的安全，采取必要的防护措施。
乙苯生产技术
3 乙烯浓度旳影响
由表2可知,乙烯浓度对催化精馏过程有 影响。干气中乙烯浓度提升,乙烯旳转化 率提升,乙苯选择性降低。这是因为在反 应压力一定旳情况下,干气中乙烯浓度增 长,乙烯分压增大,有利于乙烯在液相中 旳溶解吸收,提升了乙烯旳转化率。又因 为乙烯在液相中旳溶解度增长,继续烷基 化反应速率增大,生成更多旳二乙苯和多 烷基苯等,降低了乙苯旳选择性
4 催化剂
该工艺采用ZSM-5沸石催化剂,完全防止了 AlCl3催化剂带来旳一系列问题。但因为 ZSM-5催化剂旳活性温度较高,所以反应要 在较高温度下进行。在较高温度下,烷基化 反应速率较快,该催化剂对苯和乙烯旳烃化 反应及多乙苯与苯旳反烃化反应均具有较 强旳催化剂活性和良好旳选择性,可达 99.5%。此工艺催化剂用量少,轻易结焦而 失活,但轻易再生,使用寿命长,生产中不存 在环境污染和设备腐蚀问题。
任务点05 经典设备旳选择
乙苯单元由烷基化反应、烷基转移反应和乙苯精馏部分 构成。烷基化反应部分旳任务是在分子筛催化剂旳作用 下使乙烯和苯烷基化生成乙苯、多乙苯等物质。烷基转 移反应部分旳任务则是在分子筛催化剂旳作用下使苯、 多乙苯发生烷基转移反应，生成乙苯。烷基化反应和烷 基转移反应部分旳出料中具有乙苯、多乙苯、重质物及 未反应旳原料苯，都被送到乙苯精馏预分馏塔。由预分 馏塔、苯塔、乙苯塔、多乙苯塔、脱非芳塔将反应产物 分离成苯、乙苯、多乙苯和重质物。其中回收旳苯返回 到烷基化反应器和烷基转移反应器，多乙苯返回到烷基 转移反应器。脱非芳塔则用于脱除进料和反应过程中生 成旳轻组分和轻非芳烃
• 用旳比较多旳是磁力泵和屏蔽泵 另外还有大功率离心泵 反烃化反 应进料泵是高速齿轮泵。
任务点06 乙苯生产中安全、环境保护、节能 措施
1.1应严格监视反应器旳温度、压力，进料苯和多乙苯 中旳水含量应不大于10ppm。反应器开停车应严格 控制开、降温速度；反应器系统旳联锁必须正常投 入使用，定时校验联锁并有统计。
乙苯生产工艺流程
乙苯生产工艺流程
乙苯是一种广泛使用的有机化合物，广泛应用于化学工业、医药工业、涂料工业等领域。
下面我来介绍一下乙苯的生产工艺流程。
乙苯的生产工艺主要有煤焦油法和石油法两种。
其中煤焦油法是主要的生产工艺，下面以煤焦油法为例来介绍乙苯的生产工艺流程。
首先，原料煤焦油经过精制、分馏等过程，得到纯化的煤焦油。
然后，将纯化的煤焦油与空气在高温下进行热燃烧，生成的燃烧产物进一步处理，得到精制的苯系烃。
接下来，将精制的苯系烃进行转化反应。
首先进行溶剂抽汽或动力汽轮机发电，提供所需的热力和动力。
然后将苯系烃与一定比例的甲烷进行反应，生成苯和甲苯。
再进行分离纯化工艺，将反应产物中的甲苯、乙苯等杂质分离出来，得到纯净的乙苯。
分离纯化工艺主要包括吸收、精馏、萃取等过程。
最后对纯净的乙苯进行精制处理，包括脱硫、脱烃、脱氮等。
脱硫主要是通过催化剂将乙苯中的硫化物转化为硫酸盐，进一步通过萃取和蒸馏进行分离；脱烃则是通过蒸馏将乙苯中的烃类杂质分离出去；脱氮则是通过吸附材料和催化剂将乙苯中的氮化物去除。
乙苯生产过程中，需要注意的是对环境的保护和安全生产。
在煤焦油的提纯过程中，需要对废水、废气等进行处理。
在转化反应和分离纯化过程中，需要通过优化工艺和使用环保设备，减少废物排放和资源浪费。
以上就是乙苯的生产工艺流程的简要介绍。
乙苯的生产工艺不仅可以利用煤焦油等原料，还可以通过石油提炼等方式进行生产。
随着技术的不断进步，乙苯的生产工艺也在不断改进，以提高生产效率和降低能耗。
乙苯生产工艺流程
乙苯生产工艺流程
乙苯是一种无色透明液体，具有强烈的芳香气味。
它是有机化工中重要的原料之一，被广泛应用于化学工业、医药工业和农药工业等领域。
乙苯的生产工艺流程可以分为以下几个步骤：
1. 原料准备：乙苯的主要原料是石油煤焦油、石油脱蜡油和煤焦油轻质油。
这些原料通过精制和加工，去除杂质和石油中的重质油，得到适合乙苯生产的原料。
2. 裂解：将原料进一步经过加热和压力处理，使其裂解成含有苯类物质的热解油。
热解油中主要含有苯、杂原料和其他有机物。
3. 分离和净化：通过分离和净化工艺，将热解油中的苯类物质与其他有机物分离开来。
首先进行粗分离，利用沸点差异将苯类物质和其他有机物进行分离。
然后进行精馏，提高苯类物质的纯度。
最后经过脱色和脱硫等工艺，去除残留的杂质。
4. 加氢：为了提高乙苯的纯度，将苯类物质进行加氢处理。
加氢主要是通过加氢反应器将苯类物质与氢气进行反应，使其转化为环己烷。
5. 分离与回收：通过精馏等工艺将环己烷和氢气进行分离，并对氢气进行回收利用。
同时，将环己烷进行检验，确保其符合产品质量标准。
6. 产品处理和储存：最后对乙苯进行处理和储存。
对乙苯进行脱去杂质和水分等处理，使其符合产品质量要求。
乙苯可以储存在密封容器中，防止其风险和挥发。
以上就是乙苯生产工艺流程的概述。
在实际操作中，会根据生产规模和设备条件等因素选择不同的工艺流程和操作步骤，以提高生产效率和产品质量。
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• 未冷凝气体用二乙苯在吸收塔4中进行洗涤，进一步回 收气体中的苯，剩余气体作为废气放空或作燃料（视气 体成分而定）。为了减少乙烯损失，尾气中乙烯量应严 加控制，一般原料乙烯纯度80～90％时，尾气中乙烯 量应小于3％（体积）；多乙烯纯度为90～95％时，尾 气中乙烯量应小于5％（体积）；多乙烯纯度在95％以 上时，则尾气中乙烯含量应小于8％（体积）。 • 烷基化液自反应器2上部溢流而出，经冷却器5冷却至 313 K左右流入沉降槽6，其中催化络合物因密度较烷 基化液大而沉于下层，并返回反应器2。上层烷基化液 与水混合，在水洗塔9中进一步把催化络合物分解。为 避免腐蚀精馏系统设备，用50％的碱液中和烷基化液 的酸性。碱液可用泵8循环使用，至浓度低于30％时再 排出更新。烷基化液经中和、沉降除去络合物后送精馏 系统。送精馏系统的组成大致为苯40％、乙苯30～40 ％、二乙苯15～20％、多乙苯2～3％（质量）。
谢谢大家
• 向装有搅拌器的催化剂配制槽1中依次加入干 燥过的苯、多乙苯、A1C13和C2H5C1。加 热至333～343 K，并搅拌。配制好的催化络 合物连续加入烷基化反应器2中。 • 原料苯、乙烯及吸收苯后的二乙苯混合物均以 反应器2下部通入。入二乙苯的作用主要是 因为催化络合物与反应产物间产生烷基的置换 作用，使多烷基苯进行烷基转移。 • 从烷基化反应器顶部出来的气体主要是苯蒸气， 经冷凝后，苯液流回反应器2回收利用，
• 2．原料配比 • 在反应体系中所有催化剂络合物都处于动态平衡状 态，络合物周围介质中乙烯浓度越大，三氯化铝络 合物中所含烷基愈多，生成烷基苯亦愈多，因此， 随着所吸收乙烯对苯的比率的增加，反应将向生成 多烷基苯的方向进行。由此可见，烯烃与苯的比例 对烷基化产品的组成有很大影响。用AlCl3作催化剂， 在368 K时，乙烯与苯的摩尔比对平衡收率的影响 如图9-3所示。 • 由图9-3可知，随着烯烃和苯比例的增加，一烷基 苯收率开始是增加，到一定程度后又随之下降，而 多烷基苯的收率却一直增加，这说明生成的一烷基 苯又转化成多烷基苯。此时，苯转化率的增加，只 能说明更多的原料消耗于生成副产物。 • 由此可见，反应产物的组成，在其它工艺条件一 定情况下，主要决定于烯烃和苯的比例。
为了获取较高收率， 乙烯与苯烷基化时乙 烯与苯的摩尔比以 0.5～0.6为宜。当有 多烷基苯循环使用时， 这个比例数据应当是 原料混合物中烷基和 苯核的比值
• 3．原料纯度 • 原料纯度是指乙烯和苯的纯度。要求苯的沸点范围为 352.7～353.7 K，用AlCl3催化剂进行液相烷基化反应时，可 以采用不同浓度的烯烃，由于原料来源不同，其中所含杂质也 不同，通常原料中存在下列杂质时，必须除去。 • ①含氧化合物，如乙醛、乙醚等，它们会使催化络合物钝化。 • ②乙炔与丁二烯会引起催化络合物树脂化而失去活性。C4烯 烃含量<1.0％（体积），乙炔<0.5％（体积）。 • ③硫化物使催化剂中毒而失去催化作用。苯中总含硫量应小 于0.1％（质量）。 • ④在用乙烯烷基化时，要特别注意控制高碳烯烃的含量，因 为高碳烯烃较乙烯更易进行烷基化反应，使烷基化产物复杂化， 造成分离困难，增加原料苯消耗量。 • ⑤苯中水分会使A1C13水解生成没有活性的Al（OH）3沉淀， 并造成管道堵塞。为获得生成氯化氢所需要的水分，必须注意 计量，而且水分最好随同气体烯烃加入，而不要随同液体苯加 入，以便于操作控制。如果是采用苯中带入水分加入的方法， 使A1C13进行水解可以产生更多氯化氢，则苯中水分的加入量 一定要精确计算，不可过量太多，一般含水量<500～700 ppm.。
二乙苯 苯 AlCl3 1 氯 乙 烷 水 3
废气 接蒸气 喷射泵 4 17 18
11 7 5 乙 烯 2 6 废液 8 废液 12 50％NaOH 9 10 13 14
苯 乙苯 15 16 二乙苯
22 20 21 多乙苯
水
图9.4.2 乙苯生产的工艺流程图 1-催化剂配置槽；2-烷基化器；3，5，17,18-冷凝器；4-二乙苯吸收塔；6-沉降器；7,11-混合 器；8,12-水洗塔；10,13-分离器；14-蒸苯塔；15-蒸乙苯塔；16-二乙苯塔；20,21,22-加热器
表 9— 3 温度，K 333 353 353 373 373 气体通入量 m3 12 12 36 12 36
乙烯转化率与沮度及气体通入量的关系 mol 苯吸收乙烯的量※ 0.44 0.47 0.54 0.70 0.80 排出气体乙烯含量，％ 32~62 10~14 31~54 6~8 7~8
压力对气液相反应平衡影响不大，根据热力学计算，在生产操作温度下，乙烯在近乎 常压 5～6 MPa 下操作。通常在使用 AlCl3 催化剂时，乙烯与苯在常压下进行。
三组：张瑞玲 魏瑞平 王汝翰 郭 炜
• 1．温度与压力 • 烷基化反应是放热反应，由热力学分析知道，在较低的温度下 有较好的平衡收率，随温度升高，一烷基苯收率反而下降。同 时，在非均相烷基化过程中，温度过高，不利于烷烃的吸收， 催化络合物容易树脂化而遭破坏，超过393K时，络合物明显 树脂化。 • 反应温度低些虽然有利于一烷基苯生成，但反应速度太慢，对 反应进行不利。适宜的反应温度随所用催化剂不同而不同，若 用A1C13为催化剂，乙烯对苯烷基化温度一般控制在363～ 373K。原料烃类的转化率随温度的降低和气体在反应区停留 时间的缩短而降低，在一定的反应容积中，气体通入量增加， 则其停留时间就相应缩短，因此，气体通入量应严格控制在使 原料在反应区有较适宜的停留时间，有利提高反应效果。表93列出了苯烷基化过程中乙烯转化率与温度及气体通入量的关 系。