苯乙烯联合装置讲课教程

苯乙烯联合装置生产工艺及安全知识培训课件汇报人：日期：介绍内容一、装置简介二、工艺原理三、工艺流程说明四、生产安全一、装置简介

8万吨/年苯乙烯联合装置由干气制乙苯和乙苯负压绝热脱氢制苯乙烯及系统配套单元组成。乙苯单元包括干气精制、烃化及反烃化、乙苯精馏。苯乙烯单元包括乙苯脱氢、苯乙烯精馏及凝液回收系统；系统配套单元包括系统罐区、系统泵房、系统管网、循环水场、消防系统。本装置的主要产品是苯乙烯，主要中间产品是乙苯，副产品是富丙稀气、丙苯、甲苯、苯乙烯焦油、脱氢尾气。二、工艺原理（一）乙苯单元1．烃化/反烃化反应机理2．影响烃化反应的因素（二）苯乙烯单元1．乙苯脱氢反应机理2．影响脱氢反应的因素3．苯乙烯的自聚和阻聚机理二、工艺原理（一）乙苯单元烃化/反烃化反应机理生成多烷基苯生成多乙苯多乙苯反烃化生成丙苯和丁苯生成甲苯生成二甲苯生成乙苯方程式C2H4+C6H6=C6H5C2H5

在沸石催化剂上存在Lewis酸中心，可以吸附干气中的乙烯分子，生成正碳离子L-CH2CH2＋，再与苯进行加成反应生成乙苯。这一反应是可逆反应，但是在反应条件下，正向反应(烃化)比逆反应(反烃化)更有利。烃化反应是放热反应。反应热△H=-106.2KJ/mol。方程式如：

C6H5C2H5+C2H4=C6H4(C2H5)2乙苯可以进一步烷基化生成二乙苯、三乙苯等。（有邻、间、对三种异构体）方程式:C6H4(C2H5)2+C6H6=2C6H5C2H5在反烃化反应器中，在沸石催化剂上同样存在Lewis酸中心，吸附多乙苯分子生成正碳离子，发生烷基转移反应生成乙苯，并达到稳态浓度。方程式:C3H6+C6H6=C6H5C3H7和C4H8+C6H6=C6H5C4H9干气中除含10～30(V)%的乙烯外，还含有少量的丙烯和丁烯，在烃化催化剂上，同样发生烷基化反应，生成同相应组分呈平衡的丙苯（异丙苯和正丙苯）和丁苯（4个异构体：正丁苯、异丁苯仲丁苯和叔丁基苯）；丙苯和丁苯之类较高级的烷基苯不象乙苯那样稳定，在反烃化反应器中，在Lewis酸中心作用下，它们较易脱烷基，也能较容易发生相互转变，而且在低空速时，较易经过烯烃聚合和裂解转变为乙苯。C6H5C3H7+C6H6→C6H5C2H5+C6H5CH3+C3H6C6H5C4H9+C6H6→C6H5C2H5+C6H5C3H7+C6H5CH3+C4H8甲苯可以由非芳烃、乙苯和二甲苯生成的，且主要是由丙苯和丁苯之类较高级烷基苯生成的。甲苯在反应器中不易通过脱烷基方法除去。在Lewis酸中心作用下，在反应温度下，乙苯能够异构化生成二甲苯，三个二甲苯异构体之间很容易进行异构化，在反应器流出物中它们接近热力学平衡。在烷基化反应器中，烷基苯也可能进一步烷基化生成相应的多烷基苯，如通过下列反应生成同甲苯呈平衡的甲乙苯，C6H5CH3+C2H4→C6H4CH3C2H5C6H5CH3+C6H5C2H5→C6H4CH3C2H5+C6H6其它一些烷基苯也可能进一步烷基化生成相应的多烷基苯，如乙基异丙苯。二丙苯，乙基二甲苯等。脂肪烃和芳烃的异构化作用都是很容易进行的反应，因此，它们的异构体（如对/间/邻乙基甲苯等）在反应器流出物中是接近热力学平衡的。二、工艺原理（一）乙苯单元影响烃化反应的因素二甲苯的控制

苯烯比是反应进料中苯与乙烯的分子比。苯烯比决定了催化剂床层的温升，这是由于烷基化反应为放热反应。它也决定了在催化剂孔道内乙烯的浓度，并影响着主反应和副反应的热力学和动力学。苯烃化反应是气相可逆反应，对于气相可逆反应，任何一种原料过量都有利于提高其它原料的转化率，高的苯烯比可以使乙烯转化率提高，二乙苯和三乙苯浓度降低，并减少副产物生成。但是，苯烯比高需要大量苯循环。

干气进料方式和乙烯转化率

本装置采用固定床反应器，设有五段床层，循环苯从反应器顶进入，干气从侧线分三路分别进入前四段反应床层。新鲜干气在四段床层间分配，以便控制每段床层乙烯浓度和抑制温升。分配给第四段床层的百分率最低，以便降低空速，并达到要求的乙烯单程转化率。这里干气不仅是反应原料，还是取热介质，一方面达到热能有效合理利用，另一方面保证了下一段反应床层的入口温度要求，简化了反应器的结构。温度反应温度必须保证反应物分子吸收足够热量达到活化状态。高的反应温度有下列影响：增加烷基化反应速度，提高烷基化反应器中的乙烯转化率。增加烷基转移反应速率。增加甲苯和二甲苯的生成。苯烯比烃化反应是气相可逆反应，增加反应压力有利于烃化反应的进行。压力乙苯中二甲苯含量高最终会影响苯乙烯产品的质量，通过降低反应温度及提高乙苯精馏塔分离能力等措施可以减少乙苯中二甲苯的含量。邻二甲苯，通过乙苯精馏塔操作是能够控制的。二、工艺原理（二）苯乙烯单元乙苯脱氢反应机理副反应

脱氢反应热反应

C6H5C2H5=C6H5C2H3+H2乙苯通过强吸热脱氢反应生成苯乙烯，所以高温有利于乙苯向苯乙烯转化轴径向反应器介绍在乙苯生成苯乙烯的热反应中，主要的副产物是苯及其转化生成的复杂的多环芳烃混合物和焦碳。主要是脱烷基反应，反应式为：C6H5C2H5=C6H6+C2H4C6H5C2H5+H2=C6H5CH3+CH4二、工艺原理（二）苯乙烯单元脱氢反应是产物体积增加的气相反应，低压有利于乙苯脱氢，且不存在选择性降低的问题。降低总压、提供热量、消除积炭单级反应器的乙苯转化率在40~50%之内。二级乙苯的总转化率可达到60-75%。抚顺、大连、齐鲁副反应、选择性从降低能耗和延长催化剂寿命出发，尽量采用较低的反应温度。催化剂太少不利于反应充分进行；而催化剂太多停留时间太长，副反应产物增加二、工艺原理（二）苯乙烯单元产品苯乙烯的自聚和阻聚机理苯乙烯的自聚一般是在贮存过程中发生的，它的基本反应为：苯乙烯自由基的生成、自由基的抑制和苯乙烯的氧化。苯乙烯自由基的热激发生成机理为：首先生成苯乙烯的二聚物，然后二聚物与另一苯乙烯分子反应而生成自由基。方程式如下：2C6H5C2H3→C10H11C6H5C10H11C6H5+C6H5C2H3→C10H11C6H5+C6H5C’=CH3（苯乙烯自由基R’）氧同样可以从二聚物中脱氢生成过氧化自由基，C10H11C6H5+O2→ROO’自由基的存在和增长将导致苯乙烯高聚物的生成。TBC与O2在苯乙烯阻聚中的作用：苯乙烯中的氧也会导致苯甲醛等杂质的生成，因此苯乙烯中的氧含量一般控制在10-20ppm为宜，苯乙烯液位以上的蒸汽空间中氧含量为5-7（V）%。苯乙烯的自聚和阻聚机理三、工艺流程说明（一）乙苯单元（二）苯乙烯单元

(三)辅助系统工程

(四)罐区乙苯单元流程简图三、工艺流程说明催化干气自系统进入装置，经干气分液罐分液后进入水洗塔，将MDEA(二乙醇胺)浓度降至1ppm以下，水洗后入干气压缩机，经压缩后进入丙烯吸收塔，将干气中大部分丙烯除去，富丙烯气体进入系统管网。新鲜苯分成二路，一路去吸收剂罐，一路与来自苯塔的循环苯混合。混合后一路送至循环苯缓冲罐，进入循环苯加热炉加热至330℃后，以气相状态从顶部进入烃化反应器；第二路与反烃化料混合后进入反烃化进料罐，从底部送入反烃化反应器。从丙烯吸收塔顶来的催化干气分三路进入烃化反应器。烃化液与不凝气进入粗分塔，粗分塔顶的不凝气进入吸收塔，经吸收的尾气进入管网，塔底物料作为反烃化料。粗分塔塔底物料与反烃化液进入苯塔。苯塔的不凝气进粗分塔下部，苯从侧线抽出，苯塔底物料一路作为进料进入乙苯塔，一路通过苯塔底泵进入各塔再沸器。乙苯塔乙苯从塔顶蒸出，塔底物料进入丙苯塔。丙苯塔丙苯从塔顶蒸出，塔底物料进入二乙苯塔。二乙苯塔二乙苯从塔顶蒸出，塔底的高沸物送至罐区。苯乙烯单元流程简图三、工艺流程说明乙苯与0.3MPa蒸汽混合后，经蒸发、换热到500℃后进入脱氢反应器底部的混合器，进入反应器反应，脱氢反应器的出料温度为567℃，经过三个换热器回收热量后降温至120℃。再经急冷器急冷至68℃，后进入主冷凝器分离。脱氢液进入油水分离器，分层后上层油相为脱氢液，脱氢液溢流入油水分离器的油相收集室，由脱氢液泵罐区的脱氢液罐。下层水相为含油工艺凝液，由冷凝液泵输送，进入汽提塔，汽提塔用0.04MPa蒸汽汽提，回收油相，水相经工艺水处理器后送至蒸汽凝液罐脱氢尾气由尾气压缩机升压进入压缩机排出罐切除水分，不凝气经进入吸收塔下部，洗涤后的脱氢尾气作为蒸汽过热炉的燃料脱氢液与DNBP溶液混合后进入粗苯乙烯塔。粗苯乙烯塔塔顶分离出乙苯、甲苯、苯，塔釜分离出焦油和苯乙烯。乙苯回收塔塔顶分离出甲苯、苯。塔釜分离出乙苯。苯/甲苯塔塔顶分离出苯，塔釜分离出甲苯。精苯乙烯塔塔顶分离出苯乙烯，塔釜分离出焦油。三、工艺流程说明(三)辅助系统工程燃料气部分密闭排放部分火炬系统制冷部分苯塔底油部分蒸汽及凝液回收部分燃料气分液罐（D-903）的燃料气从罐顶排出后分为四路：第一路去循环苯加热炉（F-101）作为燃料；第二路去再生气加热炉（F-102）作为燃料；第三路去苯塔底重沸炉（F-201）作为燃料；第四路去苯乙烯单元的蒸汽过热炉（F-301）作为燃料。本装置设有3.0MPa、1.0MPa、0.3MPa和0.04MPa四个等级的蒸汽管网。本装置有6台回收热量的废热锅炉。蒸汽凝液罐有三股进料，一是来自界区外的脱盐水；二是工艺凝液；三是来自本装置的高压、中压、低压蒸汽凝液。蒸汽凝液罐中的凝液由蒸汽凝液泵输送，一部分进入本装置供蒸汽发生器和作为采暖水补水；第二部分作为尾气压缩机（C-301）的喷淋水；苯塔底油由苯塔塔釜送入苯塔底加热炉给苯塔釜液加热后，然后根据各再沸器的热负荷，将苯塔底油分为五路，分别送至脱乙烯塔、脱丙烯塔、乙苯塔、丙苯塔、二乙苯塔再沸器，苯塔底油经这几台再沸器换热后温度下降，再进入苯塔底加热炉（F-201）加热本装置的制冷系统由冷冻机(M-601)、冷水泵(P-601)、冷冻水各用户及冷水罐(D-601)组成，为各个盐冷器本装置生产过程中排放及可能排放的液体，几乎都是有毒有害或易燃易爆的液体。为了避免在排放过程中污染环境及对操作人员造成损害，特设密闭排放系统。来自乙苯单元的排放液体排往烃排放罐V-214。来自苯乙烯单元的排放液体排往密闭排放罐V-325。本装置在操作过程中有时会因工艺参数波动外排少量可燃气体，在有些事故状态下可能有大量可燃气体排放。为了保证装置气体能够安全向界区外的火炬系统排放，特设放空分液罐。本装置排火炬气体在放空分液罐进行气液分离，保证排火炬的气体不带液三、工艺流程说明

联合装置罐区共有储罐14台，地下污油罐2台。罐区储存有联合装置所需原料苯，开工过程产生的烃化液和脱氢液，分离过程可能产生的不合格苯乙烯，合格的中间产品乙苯和产品苯乙烯。为了防止污染环境和对操作人员造成损害，罐区所有排放的有机液体均排往密闭排放罐，然后根据情况再排往烃化液罐或脱氢液罐。

四、生产安全急性中毒：在短时内吸入大量的苯蒸汽可以引起急性中毒。轻症起初有粘膜刺激症状，随后出现兴奋或酒醉状态，并伴有头痛、头晕、恶心、呕吐等现象。重症还可能出现震颤、昏迷、阵发性或强直性抽搐、血压下降，严重时可因呼吸和循环衰竭而死。慢性中毒：神经系统：最常见的为神经衰弱症候群，主诉头痛、头晕、记忆力减退、失眠、乏力等。有的出现植物神经功能率乱现象，如心动过速或进慢，皮肤划纹阳性。个别的晚期患者有四肢末端麻木和痛觉减退的现象。造血系统：早期中毒以白细胞持续下降为主要表现，与此同时，血小板也出现降低。苯的中毒表现四、生产安全急性中毒的治疗原则:

吸入：迅速将患者移至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。呼吸心脏停止应立即进行人工呼吸和胸外心脏按摩术，马上就医。

眼睛接触：用流动清水或生理盐水冲洗，马上就医。

皮肤接触：立即脱去被苯污染的衣服，用肥皂水清洗被污染的皮肤，注意保温。慢性中毒的治疗原则:

可用有助于造血功能恢复的药物，并给预对症治疗。苯中毒的急救措施四、生产安全急性中毒：引起咽、喉和气管的刺激症状，并有胸闷。醒后可有脑病和中毒性肝炎的发生。直接吸入液体可致肺出血和化学性肺炎。慢性影响：眼及上呼吸道刺激症状、神经衰弱综合症。皮肤出现脱皮、龟裂、粗糙。

急救措施：同苯的急救的措施。乙苯的中毒表现四、生产安全急性中毒：高浓度时，对眼及上呼吸道粘膜产生刺激，出现眼痛、流泪、流涕、打喷嚏、咽痛、咳嗽等症状，续之头痛、头晕、恶心、呕吐、全身乏力等；严重者可有眩晕、步态蹒跚，眼部受液体污染时，可制灼伤。慢性影响：常见为神经衰弱综合症，有头痛、乏力、恶心、食欲减退、忧郁、健忘、指颤等现象，长期接触会引起阻塞性肺部病变、皮肤粗糙、龟裂和增厚。苯乙烯的中毒表现四、生产安全苯乙烯中毒的急救措施

皮肤接触：脱去污染衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。眼睛接触：用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟，马上就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。呼吸心脏停止应立即进行人工呼吸，马上就医。食入：饮足量