苯乙烯生产工艺
苯乙烯生产工艺流程设计与节能降耗
苯乙烯生产工艺流程设计与节能降耗苯乙烯（Styrene）是一种广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域的重要化工原料。
本文将重点讨论苯乙烯的生产工艺流程设计与节能降耗措施。
一、苯乙烯生产工艺流程设计苯乙烯的工业生产主要通过气相法和液相法两种方式进行。
下面以气相法为例介绍工艺流程设计。
（1）原料准备苯乙烯的主要原料为乙烯和苯。
乙烯一般通过乙烯裂解装置获得，苯则可以通过煤焦油或石油精制过程中的副产品获得。
原料准备工序需要保证原料的纯度和稳定性，以确保后续反应的顺利进行。
（2）裂解反应乙烯和苯在裂解装置中进行催化裂解反应，生成苯乙烯。
裂解反应需要控制适当的温度、压力和催化剂的使用，以提高反应的转化率和选择性。
（3）分离与净化在裂解反应后，需要进行苯乙烯和副产物的分离与净化。
一般采用蒸馏、萃取和吸附等方法进行。
蒸馏可以实现苯乙烯的分离，而萃取和吸附则用于副产物的回收和再利用，以提高废料的综合利用率。
（4）精制与收尾处理经过分离与净化后，得到的苯乙烯仍然存在一些杂质和不纯物质。
为了提高苯乙烯的纯度和质量，还需要进行精制工艺。
常用的精制方法包括溶剂抽提、晶体分离和吸附等。
二、节能降耗措施在苯乙烯的生产过程中，为了实现更高的能源利用率和降低成本，可以采取一些节能降耗措施。
（1）优化裂解反应条件裂解反应是整个生产过程中能耗较高的环节，通过优化裂解反应条件可以降低能耗。
例如，合理调节温度和压力，控制催化剂的使用量，提高反应的转化率和选择性，从而减少废料产生和能源损耗。
（2）废热回收利用苯乙烯生产过程中产生大量的废热，通过废热回收利用可以降低能耗。
废热回收利用可以通过热交换器、蒸汽发生器等装置实现，将废热转化为热能或蒸汽供应给其他工艺或生活使用。
（3）工艺优化与设备更新对生产工艺进行优化，并及时更新设备，可以提高生产效率和能源利用率。
例如，采用先进的分离工艺和高效的设备，降低能耗和消耗。
（4）废料综合利用苯乙烯生产过程中产生的废料可以通过回收和再利用实现综合利用。
苯乙烯生产工艺解析
苯乙烯生产工艺解析
苯乙烯是一种重要的基础化学原料，广泛应用于制造各种合成的化学品，如聚乙烯、聚丙烯、醋酸乳液、聚氯乙烯、醋酸乙烯等。
由于其制造
方法多样、技术参数复杂，生产工艺也不同，本文将分析现代市场上主要
的苯乙烯生产工艺，以便为现在的企业提供技术支持。
1、芳香物质聚合工艺
芳香物质聚合工艺是目前市场上主要的苯乙烯生产工艺，利用芳香族
物质的双重氧化反应聚合生产苯乙烯，其工艺特点如下：
（1）原料的碱度控制在7.5-9.5之间，低于7.5会影响反应，高于9.5会使产物和副产物的碱度提高。
（2）反应时间在2-4小时，温度控制在70-120°C之间，如果反应
温度过高，则会造成聚合物的高碱度；反应温度过低，会造成反应过程的
慢化，影响产率。
（3）所用反应塔应有良好的气液均匀性，并设置控制恒压减压装置，以控制反应压力，以提高反应效率。
（4）产品质量稳定，可以获得99.5%以上的纯度苯乙烯，是目前应
用范围最广的苯乙烯生产方法。
2、环氧乙烷法
环氧乙烷法是用环氧乙烷和一定的催化剂反应，生产苯乙烯的方法。
环氧乙烷可以直接聚合成苯乙烯，其工艺流程如下：
（1）将。
苯乙烯生产工艺流程及注意事项
苯乙烯生产工艺流程及注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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苯乙烯的合成工艺
二、乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程脱氢反应：强吸热反应；反应需要在高温下进行；反应需要在高温条件下向反应系统供给大量的热量。
由于供热方式不同，采用的反应器型式也不同。
工业上采用的反应器型式有两种：一种是多管等温型反应器，是以烟道气为热载体，反应器放在加热炉内，由高温烟道气，将反应所需要的热量通过管壁传递给催化剂床层。
另一种是绝热型反应器，所需要的热源是由过热水蒸气直接带入反应系统。
采用这两种不同型式反应器的工艺流程，主要差别：脱氢部分的水蒸气用量不同；热量的供给和回收利用方式不同。
（一）多管等温反应器脱氢部分的工艺流程反应器构成：是由许多耐高温的镍铬不锈钢钢管组成；或者内衬以铜锰合金的耐热钢管组成；管径为100～185mm；管长为3m；管内装填催化剂；管外用烟道气加热（见图4-9，P182）。
多管等温反应器脱氢部分的工艺流程图见图4-10（P182）所示。
反应条件及流程：1.原料乙苯蒸气和一定量的水蒸气混合；2.预热温度(反应进口)：540℃；3.反应温度(反应出口)：580～620℃；4.反应产物冷却冷凝：液体分去水后送到粗苯乙烯贮槽；不凝气体含有90%左右的H2，其余为CO2和少量C1及C2 可作为燃料气，也可以用作氢源。
5.水蒸气与乙苯的用量比（摩尔比）为6～9:1； (等温反应器脱氢，水蒸气仅作为稀释剂用)。
6.讨论：(1)等温反应器:要使反应器达到等温，沿反应器的反应管传热速率的改变，必须与反应所需要吸收热量的递减速率的改变同步。
(2)一般情况下，出口温度可能比进口温度高出几十度(传递给催化剂床层的热量，大于反应时需要吸收的热量。
)(3)催化剂床层的最佳温度分布以保持等温为好。
(4)在反应初期, 温度比较低有利:在反应初期,乙苯浓度高，平行副反应竞争激烈。
温度比较低，有利于抑制活化能比较高的裂解和水蒸气转化等副反应的进行。
(5) 接近反应器的出口，温度比较高有利:接近反应器的出口，乙苯浓度降低，反应的推动力减小，提高反应温度，不仅可以增大反应速度常数，也可以提高反应的推动力，从而加快脱氢反应速度，使乙苯能达到比较高的转化率。
苯乙烯工艺
2、回收塔顶冷凝潜热
由于乙苯/苯乙烯塔必须再负压下进行操作，因此，塔顶操作温度较低。 传统苯乙烯装置的塔顶温度仅60℃左右，该低温热源只能以肺热形式排入 大气。 使用高效填料能够减少塔顶与塔底的温差，可将塔顶温度提高到 102~104 ℃.另一方面，苯乙烯装置的乙苯脱氢单元采用负压操作，并采用 乙苯和水共沸蒸发（共沸点为92 ℃ ），这就可以采用一种高效热交换器使 乙苯/苯乙烯塔顶的冷凝潜热来蒸发脱氢系统的乙苯。
H2
高压易燃气体
工艺参数
温度℃
压力MPa
危险特性
安全对策
固定床
600
5-10
高压设备、管 线
高压设备、管 线
合成塔进料管线安全阀或塔装安 全阀；超压、超温连锁跳车
压缩机
精馏塔
5-10
出口管线安全阀；超压连锁跳车
二、苯乙烯生产节能方案
1、采用高效规整填料
高效规整填料MellaPack-250Y是一种新型填料，它具有传质效率高、比 压降小、处理能力大、放大效应小等优点。用于乙苯/苯乙烯精馏塔可使精 馏塔的处理能力增大，塔压降减小，塔底温度降低，最重要的是由于传质效 率高于板式塔，因此，用于该填料改造板式塔可减小回流，从而减少再沸器 的蒸汽消耗量和冷却水的用量。
Hale Waihona Puke 2、苯乙烯精馏单元粗苯乙烯先进入乙苯蒸出塔，将没有反应的乙苯、 副产物苯和甲苯与苯乙烯进行分离。塔顶蒸出的乙苯、 苯和甲苯经过冷凝后，一部分回流，其余送入苯、甲苯 回收塔，将乙苯与苯、甲苯分离，塔底分出的乙苯可循 环作脱氢原料用。塔顶分出的苯和甲苯，送入苯、甲苯 分馏塔，将苯和甲苯进行分离。乙苯蒸出塔塔底液体主 要是苯乙烯，还含有少量焦油，送入苯乙烯精馏塔，塔 顶蒸出聚合级成品苯乙烯，纯度为99.6%（质量）。塔 底液体为焦油，焦油里面含有苯乙烯，可进一步进行回 收。上述流程中，乙苯蒸出塔和苯乙烯精馏塔均应当在 减压下操作，为了防止苯乙烯的聚合，塔底需要加入阻 聚剂，例如二硝基苯酚、叔丁基邻苯二酚等。
苯乙烯生产工艺流程
苯乙烯生产工艺流程由于采用中间换热的两段负压绝热脱氢工艺较好的解决了单段绝热反应器脱氢的过热水蒸气消耗量大、乙苯转化率低和苯乙烯选择性低等的缺点，故本设计采用的苯乙烯生产工艺为乙苯催化脱氢法，两段负压绝热脱氢工艺.工艺流程叙述工艺流程简图如图3—6所示,由苯及乙烯发生烷基化反应得到粗乙苯，进入乙苯分离塔将重组分二乙苯，三乙苯及焦油从塔釜回收循环，塔顶得到苯与乙苯混合物，进入乙苯精馏塔，塔顶得到的苯进行回收，在烷基化反应塔中再次进行反应.在精馏塔中制得的乙苯,进入乙苯脱氢反应器，得到苯乙烯粗产品及其他杂质。
进入乙苯/苯乙烯分离塔，将粗苯乙烯从塔底进入苯乙烯蒸馏塔，通过苯乙烯蒸馏塔，得到符合产品要求的精制苯乙烯,塔底有焦油等杂质排出。
乙苯/苯乙烯分离塔塔顶得到的是粗乙苯,进入甲苯/乙苯分离塔，可以从其塔底得到较高纯度的乙苯，通过循环回收乙苯,让乙苯重新进入脱氢反应器。
甲苯/乙苯塔塔顶得到甲苯，进入苯/甲苯塔进行分离，塔顶得到苯，塔底得到甲苯。
塔顶温度的确定已知乙苯—苯乙烯塔顶压力为185mmHg饱和蒸汽压计算公式（安托因方程）:lnP=A－B/（T+C) mmHg苯: A=15。
9008 B=2788.51 C=－52。
36甲苯：A=16。
0137 B=3096.52 C=－53.67乙苯:A=16.0195 B=3279。
47 C=－59.95苯乙烯：A=19.0193 B=3328.57 C=－63.72设：t D=40℃将T=40+273。
15代入计算式,具体结果如表6-1所示：表6—1αij通过计算机试差求得塔顶温度就可认为87。
27℃。
塔釜温度的确定已知乙苯—苯乙烯塔底压力为261。
44mmHg，设:t W=40℃将T=40+273。
15代入计算式，具体结果如表6—2所示：表6-2αij 塔进料温度就可认为97。
77℃。
苯乙烯生产工艺流程
苯乙烯生产工艺流程苯乙烯是一种重要的化工原料，广泛用于塑料、合成纤维、橡胶等行业。
下面我们来介绍一下苯乙烯的生产工艺流程。
苯乙烯的生产主要是通过乙苯的裂解反应得到。
裂解反应是指将分子较大的乙苯分子打断，使之分解成较小的苯乙烯分子。
整个生产过程分为以下几个步骤。
首先是乙苯的预处理。
乙苯经过脱烷和除酚处理后，进入到预热器中进行预热。
预热器中的乙苯温度增加到约450℃，使其达到裂解反应的温度要求。
同时，还需要加入一定的催化剂，例如铁适配体催化剂，以促进裂解反应的进行。
然后是乙苯的裂解反应。
预热后的乙苯进入到裂解炉中，裂解炉内的温度保持在约700-750℃，此时乙苯分子受到热能激发，发生断裂。
乙苯分子中的碳-碳键断裂，生成苯乙烯等较小分子。
裂解炉内还需加入适量的稀释剂，如蒸汽或天然气，以保持炉内的温度控制。
裂解反应后的产物经过冷却、冷凝、卸除催化剂等处理步骤，得到含有苯乙烯的混合物。
该混合物还含有其他杂质，需要经过分离和纯化。
分离是根据各组分的沸点差异进行的。
通过分馏塔，将混合物中的杂质逐步分离出去，得到苯乙烯和一定的副产物。
纯化是为了去除副产物和提高苯乙烯的纯度。
纯化一般采用精馏操作。
首先进行粗馏，将其中含有低沸点物质的部分去掉。
然后再进行精馏，将苯乙烯纯化到要求的纯度。
最后，将得到的苯乙烯液体经过凝固、过滤、洗涤等处理，得到苯乙烯的产品。
总的来说，苯乙烯的生产工艺主要包括乙苯的预处理、乙苯的裂解反应、产物的处理和纯化等步骤。
通过这些步骤，可以高效地生产出优质的苯乙烯产品。
苯乙烯的最新生产工艺技术
苯乙烯的最新生产工艺技术苯乙烯是一种重要的有机化合物，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等工业领域。
随着社会经济的发展和人们对高性能产品的需求增加，苯乙烯的生产工艺技术也在不断创新与改进。
目前，苯乙烯的最新生产工艺技术主要有两种：苯乙烯本体聚合法和苯乙烯裂解法。
苯乙烯本体聚合法是通过将乙烯与苯进行共聚合反应制备苯乙烯。
该工艺技术主要有质子甲烷化法、质子甲烷化石蜡法和低温溶剂法。
质子甲烷化法是一种高选择性的苯乙烯生产方法，其原理是在固体超酸催化剂的作用下，将乙烯和苯直接甲烷化生成苯乙烯。
该方法具有反应条件温和、废气含量低、催化剂使用寿命长等优点。
但是，该方法中催化剂的稳定性和活性仍然是关键问题。
质子甲烷化石蜡法是一种将乙烯与石蜡共聚合生成苯乙烯的技术。
该方法不需要使用昂贵的超酸催化剂，催化剂的可再生性较好。
同时，该方法还可以利用石蜡这种低价原料，降低生产成本。
然而，该方法的主要问题是石蜡的烷烃分布广泛，导致苯乙烯产品的分子量分布较宽。
低温溶剂法则是一种利用低温混合溶剂来控制聚合反应温度的技术。
该方法通过在低温下将乙烯和苯溶解于特定溶剂中，然后加入催化剂进行聚合反应。
溶剂可以有效降低聚合反应的温度，提高苯乙烯的选择性。
此外，该方法还可以控制聚合反应的速率和聚合程度，从而调控苯乙烯的分子量和性能。
然而，该方法还需要解决溶剂回收和处理的问题。
另一种苯乙烯的生产工艺技术是苯乙烯裂解法。
该方法是将高分子量的烃类原料（如重油、蜡等）经裂解反应得到苯乙烯。
裂解反应是一种高温、高压条件下的热解反应，要求反应设备具有较高的耐高温、耐高压和传质性能。
此外，裂解反应还需要在催化剂的作用下进行，以提高苯乙烯的收率和选择性。
总的来说，苯乙烯的最新生产工艺技术主要集中在苯乙烯本体聚合法和苯乙烯裂解法两个方向。
这些技术的不断创新与改进，将有效提高苯乙烯的生产效率、产品质量和环保性能，满足人们对于高性能产品的需求。
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苯乙烯生产过程的设计与优化
指导教师：钱 宇 教授 陆恩锡 教授
学 生：周 章 玉 学 号： B98099 专 业：化 学 工 程
设计任务
乙烯
4.3.5, 5.4.6, 6.8.5
→ → → → → → 乙苯 → → → → → 苯乙烯
苯
1.3.5
7.6.2, 8.11.1, 9.5.1
乙苯生产过程设计
• 2.1 反应系统 • 2.1.2 反应条件
–气相连续反应 –反应温度：820oF，等温 –反应压力：300psia，等压 –催化剂：ZSM-5沸石催化剂
乙苯生产过程设计
2.1 反应系统
2.1.3 反应选择性和转化率
x1
x0
0.1947x03 0.2594x02 0.9134x0 0.04 0.3309x03 0.3132x02 0.6783x0 0.1299
苯乙烯生产过程的设计与优化
• 过程设计分析 • 乙苯生产过程设计
– 反应系统 – 分离系统设计 – 换热网络合成 – 乙苯过程流程
• 乙苯制苯乙烯过程设计
– 反应系统 – 分离系统设计 – 换热网络合成 – 苯乙烯过程流程
• 由苯制苯乙烯全过程设计 • 全流程经济衡算 • 技术经济评价
过程设计分析
P1a
0.0516 0.1008
x03 x03
0.1222
x
2 0
0.6068 x02
0.1929 x0 0.9345 x0
0.0433 0.0167
反应器出口三乙苯流率 P1c
P1a
0.0423 x03 0.2252 x02 0.214 x0 0.0666 0.1008 x03 0.6068 x02 0.9345 x0 0.0167
乙苯 二乙苯 三乙苯
苯 + 二乙苯
过程设计分析
•1. 1 乙苯生产过程的分析
–1.1.2 乙苯产品分离过程分析
• 在乙苯合成过程中，由于适宜的反应转化率较低，反 应器出口含大量未反应的原料；而且反应过程中伴有 多烷基化反应副反应，生成多烷基苯衍生物。因此， 必须对反应产物进行分离，将反应产物中的多烷基苯
循环进料量
F1r
F F0 f x0 F1 f F1r
总进料量
F1t F1 f F1r F0 f
（式 2-11）
（式 2-12） （式 2-13）
F1f=422.3mol/h F1r=619.3mol/h
F0f=524.4mol/h F1t=1566mol/h
0.04
乙苯生产过程设计
• 2.1 反应系统
• 2.1.4 反应的循环结构
•
未反应的苯和多乙苯
•苯
反应
分离
•乙
系统
系统
烯
乙苯
• 图2-1 乙苯合成的循环结构图
2. 乙苯生产过程设计
2.1.5 产量和进料量
2.1 反应系统
反应器出口乙苯流率
P Pma F2 f
1a
y1
y1
反应器出口二乙苯流率 P1b
• H2
•
乙苯 乙苯
苯乙烯 ＋ 苯 ＋ C2H4
乙苯生产过程设计
• 2.1 反应系统
• 2.1.1 反应物和产物分布
• 反应物为苯和乙烯 • 产物为乙苯（主产物）和二乙苯及三乙苯 • 设反应进料组成为乙烯和苯的摩尔比为x0 • 反应产物的分布（摩尔组成）如下： • 苯的摩尔分率=-0.0336x03+0.3174x02-0.9759x0+1.0002 • 乙苯的摩尔分率=-0.1008x03-0.6068x02+0.9345x0+0.0167 • 二乙苯的摩尔分率=-0.0516x03+0.1222x02+0.1929x0-0.0433 • 三乙苯的摩尔分率=-0.0423x03+0.2252x02-0.214x0+0.0666
衍生物和未转化的反应物（主要是过量苯）分离出来。
过程设计分析
• 2 苯乙烯生产过程的分析
• 2.1 苯乙烯合成
• 苯乙烯的工业生产目前几乎全采用乙苯催化脱氢方法。
• 乙苯
苯乙烯 + H2
ΔH873 = 125 kJ/mol
• 乙苯催化脱氢在温度高达600℃左右进行。由于脱氢为 吸热过程，根据Le Chatelier’s原理，高温和低压 （现代工业装置中压力小于0.1MPa）有利于反应进行， 但在高温时苯乙烯和乙苯热分解显著，使苯乙烯收率 减低。其主要反应如下：
2. 乙苯生产过程设计
2.1 反应系统
2.1.6 反应器的确定 根据反应条件，本设计拟采用固定床反应器。反应器容积：
进料体积流率 G
F1t
P0TV 0 PT0
反应器容积 VR G
当反应进料组成 x0 取 0.5 时，反应器容积 VR=0.749m3。
2. 乙苯生产过程设计
2.2 分离系统设计
1.
乙苯生产过程的分析
• 1.1 乙苯合成
• 本设计拟采用苯和乙烯进行Friedel-Crafts烷基化反应合 成乙苯。
–苯 + C2H2 kJ/mol
乙苯
ΔH298 = -114
• 在芳烃烷基化中的主要问题在于：开始得到的烷基芳烃还 可能发生多烷基化反应。其主要反应如下：
–苯 + C2H2 –乙苯 + C2H2 –二乙苯 + C2H2 –2乙苯
反应的选择性 s1 可表示为产物组成的函数：
选择性
产物中乙苯分率 产物中乙苯分率 二乙苯分率
三乙苯分率
由式（2-1）至式（2-4）可得：
s1
0.1008 x03 0.6068 x02 0.9345 x0 0.0167
0.1947
x03
0.2594
x
2 0
0.9134
x0
2.2.1 分离序列 由于反应产物中存在未反应的苯、产物乙苯和副产物多乙苯，必须将产物乙苯
分离出来作为生产苯乙烯的原料，同时将未反应的苯和多乙苯循环使用。因此，存 在着分离序列的选择。本设计采用启发—试探法进行排序。排定塔序的推理法则如 下：
当反应进料组成为乙烯和苯的摩尔比 x0 取 0.5 时，由式 2-5 和式 2-6 可得：
x1=0.4027 由式 2-7 至式 2-9 可得：
s1=0.7752
P1a=327.4mol/h
P1b=83.49mol/h
由物料平衡和反应产物可知反应器进料：
新鲜苯进料量
F1 f
P1a s1
P1c=11.46mol/h （式 2-10）