乙苯的特点及烷基化工业生产方法 唐军凯
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2万吨苯烷基化制乙苯的工艺设计
济南大学化工设计题目：年产2万吨苯烷基化制乙苯的工艺设计学生姓名：王宗浩张军同组人：王子铖王维肖蕾杨文革姚甜慧岳晓菲张广文赵连雨指导教师：陈中合学院：化学化工学院班级：化工1201提交日期：2014.12.16小组具体分工王宗浩、王维、杨文革:设备计算及一览表、管道计算及一览表、管道布置图、尾气处理。
张军、姚甜慧：物料流程图、带控制点的物料流程图、车间布置图、生产操作制度。
赵连雨、岳晓菲：工艺设计计算书、工程预算及环境监测保护。
肖蕾、张广文、王子铖：相关技术概况、可行性报告、文献检索、选址、市场分析。
目录1.概述 (5)1.1乙苯的简介 (5)乙苯的主要性质 (5)乙苯的主要用途 (6)1.2 AlCl3液相法制乙苯 (6)1.3 生产技术现状与开发动向 (7)1.3.1 生产技术现状 (7)1.3. 2 技术开发动向 (9)1.3.3 国内技术开发现状 (10)1.3.4 结语 (11)2 可行性报告 (11)2.1市场供需状况 (11)2.2建厂条件 (15)2.2.1 地理环境 (15)2.2.2 自然资源 (16)2.2.3 气候 (16)2.2.4 交通条件 (16)2.2.5 配套设施 (16)2.3 结语 (17)3 乙苯的工艺设计 (18)3.1 工艺计算书 (18)3.1.1 计算条件及基准 (18)3.1.2. 物料衡算 (19)3.1.3 热量衡算 (25)3.2 设备计算 (30)3.2.1烷基化反应器烃化塔取设计裕量为5% (30)3.2.2苯蒸出塔 (31)3.2.3 乙苯精馏塔 (40)3.2.4 管道计算 (41)3.2.5设备设计成果一览表 (41)3.2.6 管道设计成果一览表 (42)3.3 化工设计图 (43)3.3.1 物料流程图 (43)3.3.2 带控制点的物料流程图 (44)3.3.3管道布置图 (45)3.3.4车间布置图 (45)4 生产操作制度 (46)4.1 获取和识别法律、法规及其他要求程序 (46)4.2安全投入保障制度 (47)4.3 安全生产目标责任制考核制度 (48)4.4 安全培训教育制度 (49)4.5 安全生产检查制度 (50)(一)任务与要求 (50)(二)形式与内容 (50)4.6 防火防爆安全管理制度 (51)(一)生产装置 (51)(二)动火、用火安全管理制度 (52)4.7 安全设施管理制度 (54)4.8 关键装置和重点部位（岗位）管理制度 (56)4.9 生产设施安全拆除和报废管理制度 (57)4.10 应急救援管理制度 (59)4.11 环境应急监测方案 (61)5 环境检测保护 (61)5.1 环境空气现状评价及影响评价表明： (61)5.2 地表水环境现状评价及影响分析表明： (62)5.3 地下水环境现状评价及影响分析表明： (63)5.4 噪声环境影响评价表明： (63)5.5 固体废物环境影响分析表明： (63)5.6 施工期环境影响分析表明： (63)5.7 环境风险影响评价表明： (63)5.8 生态环境影响分析表明： (64)5.9 污染防治措施及其经济技术论证表明： (64)5.10 清洁生产分析表明： (64)5.11 污染物总量控制分析表明： (64)5.12 环境经济损益分析表明： (64)5.13 环境管理及监测计划表明： (65)5.14 厂址选择及项目建设的合理性分析 (65)5.15 评价总结论 (65)6 尾气废物处理 (65)6.1 废气 (65)6.2 废水 (66)6.3 固体废物 (66)6.4 噪声 (67)7 化工设计预算 (67)7.1车间成本估算 (67)7.2设备预算 (68)7.3 地皮及水电估算 (68)7.4 收益估算 (69)7.5 投资与成本分析 (69)8 参考文献 (69)1.概述1.1乙苯的简介乙苯的主要性质乙苯是无色液体，具有芳香气味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，几乎不溶于水，易燃易爆，对皮肤、眼睛、粘膜有刺激性，在空气中最大允许浓度为100PPM。
唐ft建厂年产 9 万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段的工毕业设计
毕业设计（论文）任务书题目：唐ft建厂年产 9 万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段的工艺设计系名化学工程系专业化学工程与工艺学号学生姓名指导教师职称摘要本设计是以年产 9 万吨苯乙烯为生产目标，用现行的乙苯脱氢制取苯乙烯的方法为设计基础，对整个工段进行工艺设计和设备选型。
重点对苯乙烯和乙苯塔进行工艺设计和优化。
以苯和乙烯为原料，通过液相烷基化反应生产乙苯，然后，乙苯直接催化脱氢生产苯乙烯，生产规模为年产苯乙烯9 万吨。
本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算，热量衡算，然后根据物料平衡分别对循环苯塔、乙苯塔的进料量，塔顶、塔底出料量进行物料衡算。
根据热力学定律，对乙苯塔进行热量衡算，求得理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比。
并根据设计要求，对乙苯塔的塔径，塔高、塔顶冷凝器、塔底再沸器，理论上进行了尺寸计算及选择。
并且分别对精馏段、提馏段进行了校核。
满足设计要求，达到所需要的工艺条件。
本着理论联系实际的精神。
本文对整个工艺流程及车间生产进行了经济技术分析。
关键词：乙苯塔；物料衡算；设备计算；精馏The design is based on an annual output of 60 ，000 tons for the production of styrene ，ethylbenzene dehydrogenation using styrene in the process. Process for the whole process design and equipment selection．Based on the design requirements of the entire process of the material balance and energy balance ．According to the material balance were circulating tower benzene，ethylbenzene feeding tower，the tower bottom out feed material accountancy ．According to the laws of thermodynamics ，right ethylbenzene tower of the heat balance．Through on the driver,and seek bubble point，dew point，the theory of plate numbers，the actual plate number and the minimum reflux ratio．And based on the design requirements of ethylbenzene Tower is high to the tower path ，tower condenser and reboiler bottom ，theoretical calculation of the size and choice．Respectively distillation of the right，stripper of the check．KEY WORDS：ethylbenzene tower；material balance；energy balance；distillation目录第一章概述1.1苯乙烯(SM)的用途：苯乙烯(SM)是一种重要的基本有机化工原料，用途十分广泛，主要用于生产聚苯乙烯(PS)树脂、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、苯乙烯-丙烯睛共聚物树脂(SAN)、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶乳(SBR 胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体(如 SBS)等，也可用于制药、染料、农药以及选矿等行业。
乙苯工艺流程说明
工艺说明工艺特点技术路线为当今应用广泛、技术成熟可靠、经济合理且无腐蚀无污染的分子筛液相法苯烷基化制乙苯生产技术，所用的分子筛催化剂是AEB 型分子筛催化剂，其主要工艺特点是：1) 新一代的AEB 型烷基化催化剂(AEB-6)和烷基转移催化剂(AEB-1)活性高、乙苯选择性好，具有优良的稳定性，催化剂再生周期长(5年)，预期寿命10年。
2) 反应条件缓和，反应压力约，烷基化反应温度190～240℃，烷基转移反应温度175～235℃；副反应少，产品纯度高，二甲苯含量低，乙苯选择性和收率高，工艺物耗低。
3) 使用多点注乙烯加部分反应物循环的工艺流程，可以采用较低的苯/乙烯比，使乙烯能完全溶解在反应物料中，维持液相反应条件，并控制床层温升在合理范围，确保装置平稳运行。
4) 由于反应条件缓和而且催化剂和反应物料均无腐蚀性，使主要设备可采用碳钢。
5) 催化剂采用器外再生，节省了器内再生设备和时间。
6) 采用合理的换热流程，充分回收利用低温能量，能耗低。
反应基理烷基化反应在一定温度、压力下，乙烯与苯在酸性催化剂上进行烷基化反应生成乙苯，化学方程式如下：56526242H C H C H C H C −→−+同时，生成的乙苯还可以进一步与乙烯反应生成少量二乙苯和更少量的三乙苯，而四乙苯以上的多乙苯很少，方程如下所示：46252565242)(H C H C H C H C H C −→−+363524625242)()(H C H C H C H C H C −→−+264523635242)()(H C H C H C H C H C −→−+H C H C H C H C H C 65522645242)()(−→−+6652655242)()(C H C H C H C H C −→−+理论上讲，从二乙苯一直到六乙苯都可以生成，但是由于苯环上乙基不断地增加，生成四乙苯、五乙苯、六乙苯的难度加大。
这一方面是因为苯环上乙基之间位阻增大，另一方面是因为多乙苯的分子结构越大越妨碍其在催化剂颗粒内的扩散，那么发生进一步反应的机会就越少。
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乙苯的特点及烷基化工业生产方法 唐军凯
摘要：乙苯是无色透明的液体，易燃。易被氧化，氧化产物随氧化剂的强弱及
反应条件的不同而异。乙苯是生产苯乙烯的原料，我国日前采用苯和乙烯的烷基
化反应生产乙苯，近年来，我国对乙苯/苯乙烯需求量增长迅速，供求矛盾突出。
世界上90%以上的乙苯是由苯和乙烯烷基化生产制得，其余是由芳烃生产过程的
C8芳烃分离得到，苯和乙烯烷基化是在酸性催化剂存在下进行，其生产工艺多种
多样。本文对乙苯的特点及烷基化工业生产方法进行简单的探讨。
关键词：乙苯；特点；烷基化工业生产
引言
乙苯工业生产技术主要有六种，它们是：传统的三氯化铝液相法、
Monsanto/Lummus法、UOP的Alkar气相法、Mobil，/Badger法和
Lummus/Unoca，l法。目前普遍使用的是Monsanto/Lummrs法和Prlobil/Badger
法，最近开发成功的Lummus/Unocal法，因其无污染和无腐蚀的特点，正在乙苯
生产技术市场上占有一席之地。下面就乙苯主要生产技术进展作一介绍，对我国
发展乙苯生产技术谈一些看法。
一、乙苯的特点
乙苯是无色液体，具有芳香气味，可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚，几乎
不容于水，易燃易爆，对皮肤、眼睛、粘膜有刺激性，在空气中最大允许浓度为
100PPM。乙苯侧链易被氧化，氧化产物随氧化剂的强弱及反应条件的不同而异。
在强氧化剂（如高锰酸钾）或催化剂下，用空气或氧气氧化，生成苯甲酸；若用
缓和氧化剂或温和的反应条件氧化，则生成苯乙酮。乙苯装置的工艺流程主要特
点是通过控制烷基化反应条件，使催化反应系统由两相变为单相（均相），从而
提高了乙苯收率，减少了三氯化铝催化剂用量，简化了流程，节省了生产费用；
由于提高了烷基化反应温度（180℃），使反应热得到回收和利用；加强回收尾
气中的部分氯化氢，既减少了污染，又提高了经济效益。
二、乙苯合成反应机理
苯与烯烃烷基化反应都是按照正碳离子机理进行。酸性催化剂的活性中心使
烯烃易形成正碳离子，从而与吸附的苯在催化剂活性表面进行化学反应，生成烷
基苯。苯和乙烯在酸性催化剂条件下发生烷基化反应生成乙苯，乙苯进一步与乙
烯反应生成二乙苯、三乙苯等多乙苯，这些反应均为快速一级不可逆反应。为了
提高乙苯产品的收率，需要将分离出的二乙苯、三乙苯等与苯进行烷基转移反应
再生成乙苯，这些反应是可逆的二级反应，受化学平衡限制。因此，对于乙苯的
合成需要研究两个反应，即苯与乙烯的烷基化反应和苯与多乙苯的烷基转移反应。
三、乙苯烷基化工业生产方法
1、AlCl3催化剂液相反应法
采用的是典型的Friedel-Crafts工艺，用AlCl3配合物为催化剂，反应的副产物
主要为二乙苯和多乙苯。有传统的AlCl3法和改良的AlCl3法，其差别在于改良的
AlCl3法其烷基化和烷基转移反应是在两个反应器中进行。
典型的烷基化反应操作条件：温度（160-180）℃，压力（0.7-0.9）MPa，n
（苯）：n（乙烯）=1-3，停留时间（30=60）min，烷基转移反应条件：温度
200℃，停留时间（20-30）min，与其他方法的不同之处在于该工艺有催化剂连续
供给和连续分离系统。
该工艺简单，操作条件缓和，乙烯转化率高，乙苯纯度高，但腐蚀和污染严
重，三废排放量大，热效率低，总体能耗高，处于被淘汰地位。
2、Mobil-Badger气相法
1976年由Mobil和Badger公司合作开发了以高硅ZSM-5沸石为催化剂制乙
苯的气相法。1980年在美国Hoechst公司实现了工业化，年产47.3万吨乙苯。实
际生产中，反应器有两种工艺。一是回收的多乙苯进入同一反应器。另一种是进
入另外一个烷基化反应器。苯在温度为400℃左右，压力为1.2～1.6MPa下，以
气相进入顶部床层，进行气相烷基化反应，同时也进行烷基转移反应。苯与乙烯
的重量综合比为18.5，乙烯转化率达99.8%。苯循环，回收后的多乙苯进入烷基
转移反应器进行烷基转移反应。其操作条件为：压力0.6～0.7MPa，温度440～
445℃，苯与多乙苯分子比为（1～1.52）：1，苯单程转化率为15%（Wt），乙
苯收率为98%。该工艺可以用浓乙烯为原料，也可用稀乙烯混合气体为原料，但
在处理FCC干气或焦炉尾气原料时，为了延长催化剂单程寿命，需对原料进行严
格精制（原料气中丙烯、H2S、O2和H2O等杂质均需净化至质量分数均为10?5
以下）。该工艺装置投资和能耗相对较高。第一套利用炼厂气为原料生产乙苯的
工业化试验装置建成于1977年，并于1991年在英国Stanlow建成投产了16万吨
/年乙苯的第一套大型工业装置。
3、分子筛气相法
1976年Mobil公司研制成功具有择形催化作用的ZSM-5分子筛，其硅铝摩尔
比为25-75，属10元氧环结构结晶硅铝酸盐，具有近似椭圆结构的均匀三维孔道，
孔道直径0.48nmx0.71nm，对苯的烷基化反应有较高的活性与选择性。ZSM-5分
子筛气相法于20世纪80年代投产，是目前应用最广泛的乙苯生产工艺。
为了综合利用炼厂催化干气中的乙烯资源，Mobil/Badger公司开发了以ZSM-
5高硅沸石为催化剂，用催化裂化干气生产乙苯的分子筛气相法，于1992年在英
国Stanlow建成160kt/a第一套以稀乙烯为原料的分子筛气相法生产乙苯装置，
每吨乙苯消耗苯0.749t，能耗20.38GJ；随后DOW化学公司在荷兰也采用分子筛
气相法建成一套450kt/a乙苯装置。
分子筛气相法的反应温度一般400-450℃，压力0.2-2.0MPa，进料苯与乙烯摩
尔比4-20，乙烯进料空速（WHSV）0.4-6h-1。
近年来，研究报道的气相法催化剂除ZSM-5分子筛外，还有ZSM-5/ZSM-11，
MCM-36，ZSM-23，MCM-41，NU-87分子筛等催化剂。
目前，世界上采用分子筛气相烷基化工艺生产的乙苯占世界总产量的50%以
上，我国“八五”期间引进Mobil/Badger分子筛气相烷基化技术，在盘锦、大庆、
广州建造了3套乙苯生产装置。分子筛气相法弱点是乙苯产品中二甲苯含量高，
影响苯乙烯质量。通过对ZSM-5分子筛催化剂的改性和控制反应条件，或采用其
他分子筛催化剂以及采用液相烷基转移反应，可降低产品乙苯中的二甲苯含量。
4、EBMaxSM工艺
该工艺采用独特的液相烷基化和气相烷基转移过程，烷基化过程基于美孚公
司的最新专利分子筛MCP -22催化剂，烷基反应条件类似与lum -mus/UOP液相
工艺，烷基转移反应条件类似Mobil/badger气相工艺。该催化剂单烷基化选择性
高，而且具有很高的烷基化催化活性，运转稳定，再生周期达3年，适合于器外
再生。具有乙苯产品纯度高、收率大、节约设备投资和原料、催化剂消耗和操作
费用低的优点。
5、CDTech EB
该工艺将反应器和精馏塔合二为一，充分利用反应热，降低了能耗。采用分
子筛催化剂，可用于新建与老装置的改造，催化剂寿命（2 -5）年，进行器外再
生，具有高选择性、高产品纯度、高效率、低能耗和低成本的优势。
该工艺特点在于塔内的浓度分布不是靠增大进料苯和乙烯物质的量比，而是
靠精馏分离作用建立。适用于乙烯体积分数10%-25%的原料，乙苯收率99.5%，
乙苯和多乙苯的选择性大于99.75%，反应中没有其他工艺副产物甲苯和二甲苯，
对提高产品质量具有显而易见的优越性。该工艺简单，塔底出料中基本不含苯，
可减少后处理设备的投资。反应条件缓和，过程操作容易，所需设备压力等级低，
投资设备少，操作费用低，发展前景广阔。
结语
我国乙苯生产技术的开发相对于国外先进技术起步比较晚，技术相对较落后
主要以引进消化吸收为主。自20世纪90年代中期，由于得到中国石化的大力重
点开发，乙苯生产技术成为中国石化科技攻关“十条龙”之一，生产技术逐渐实现
了国产化部分指标达到国外先进技术水平，尤其是中科院大连化学物理研究所开
发的具有自主知识产权的干气制乙苯技术如今已达到世界先进水平，目前已经开
发出第四代催化剂和工艺，经济和社会效益显著。
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