石 油 化 工
PETRO CH EM ICAL TECHNOLO G Y
2009年第 38卷第 4期
[收稿日期 ] 2008 - 11 - 15; [修改稿日期 ] 2009 - 01 - 14。
[作者简介 ] 丁中海 ( 1982—) ,男 ,山东省烟台市人 ,硕士生。联系
人 :顾雄毅 ,电话 021 - 64253072,电邮 gxiongy@ecust. edu. cn。
[基金项目 ] 国家自然科学基金重点项目 ( 20736011 ) ;教育部创新
团队发展
计划
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项目 ( IRT0721)。
乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟
丁中海 ,顾雄毅 ,隋志军 ,周兴贵
(华东理工大学 化学工程联合国家重点实验室 ,上海 200237)
[摘要 ] 采用 A spen Plus化工流程模拟软件对乙苯两段脱氢、乙苯三段脱氢、乙苯脱氢 - 氧化和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热 4种乙苯
脱氢制苯乙烯工艺的流程进行模拟。模拟结果表明 ,乙苯脱氢 - 氧化和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺脱氢过程的蒸汽用量比乙苯
两段脱氢工艺降低 35%和 37% ;乙苯脱氢 -氧化和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺由于氢气氧化反应器的存在 ,尾气中氢气的量较
少 ,尾气压缩机的功耗比乙苯两段脱氢工艺降低 38%和 67% ; 乙苯脱氢 -氧化工艺和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺乙苯的单程转
化率达到 80%以上 ,循环乙苯量较乙苯两段脱氢工艺大幅降低 ,因此这两种工艺分离过程的蒸汽用量比乙苯两段脱氢工艺减少
15%和 17%。
[关键词 ] 乙苯 ;苯乙烯 ;脱氢 ;氧化 ;工艺流程 ;模拟
[文章编号 ] 1000 - 8144 (2009) 04 - 0412 - 07 [中图分类号 ] TQ 021. 8 [文献标识码 ] A
Process S im ula tion for Ethylbenzene D ehydrogena tion to Styrene
D ing Zhongha i, G u Xiongyi, Su i Zh ijun, Zhou Xinggu i
( S tate Key L aboratory of Chem ical Engineering, East China U niversity of Science and Technology, Shanghai 200237, China)
[ Abstract] Four p rocesses fo r e thy lbenzene dehyd rogenation to sty rene inc lud ing the e thy lbenzene
tw o2stage dehydrogena tion, e thy lbenzene th ree2s tage dehyd rogenation, e thy lbenzene dehydrogenation2
ox ida tion and e thy lbenzene dehydrogenation2ox ida tion2heat exchange p rocesses w ere sim ula ted by using
A sp en Plus sof tw are fo r the sake fo r p rov id ing a gu idance of se lec ting a m ore econom ica l p rocess in
new p lan t design. The com parison of the p rocesses w ere m ain ly d irec ted against trad itiona l
e thy lbenzene tw o stage dehydrogenation. The steam consum p tion of the tw o dehyd rogenation2ox ida tion
p rocesses cou ld be saved by 35% and 37% in com p aring w ith e thy lbezene tw o2s tage dehyd rogenation
p rocess. The insta lla tion of hydrogen burn ing reac to r obv iously decreased hydrogen in ta il2gas. The
com p ressor p ow er consum p tions of the tw o p rocesses the refo re dec reased 38% and 67%. S ing le pass
conversion of e thy lbenzene in bo th p rocesses reached m o re than 80% , so the cyc ling e thy lbenzene of
bo th p rocesses decreased substan tia lly. The re la ted steam consum p tions of d istilla tion part d ropped by
15% and 17%.
[ Keywords] e thy lbenzene; s ty rene; dehydrogenation; ox ida tion; techno log ica l p rocess; s im ula tion
苯乙烯是重要的基本有机化工原料 ,广泛用于
生产塑料、树脂和合成橡胶 [ 1 ] 。2003—2006年 ,我
国苯乙烯产量由 948 k t增至 2 166 k t。与此同时 ,我
国苯乙烯消费量也由 3 603 k t增至 4 503 k t。长期
以来 ,我国苯乙烯产量不能满足需求 , 2003—2006
年我国苯乙烯进口量为 2 343~2 661 k t。虽然我国
苯乙烯产量不断增加 ,但是需求量也在逐年增加 ,
苯乙烯对外依存度依然很高。
目前 ,全球苯乙烯生产能力中 ,乙苯脱氢法占
90%。由于乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个强吸
热、分子数增多的反应 , 从热力学角度看 , 采用负
压、提高反应温度、使用新型乙苯脱氢催化剂 ,可提
高乙苯的单程转化率 [ 2 ] ,但仍然受到反应平衡的限
制。为了克服平衡限制 , 开发了乙苯脱氢氧化工
艺 ,使生成的氢气与氧气反应 ,即将部分氢气燃烧
掉 ,这不但对生成苯乙烯有利 ,而且还可为乙苯脱
氢反应提供热量 ,具有很强的竞争优势 [ 3 ] ,因此成
·214·
第 4期 丁中海等 1乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟
为很有发展前途的新工艺。
近年来 ,国内对苯乙烯装置脱氢反应器、脱氢
过程的能耗、分离过程的分离效果等局部工段和设
备进行了深入的研究。刘文杰 [ 4 ]对乙苯两段脱氢
过程的全流程进行了模拟计算及优化 ,但未见有关
乙苯脱氢氧化工艺的流程模拟及乙苯两段脱氢工
艺与能耗、物耗综合比较的文献报道。
本工作采用 A sp en Plus化工流程模拟软件 ,对
乙苯脱氢制苯乙烯工艺进行全流程模拟计算 ,并比
较了不同工艺的物耗和能耗 ,为工艺流程选择和过
程设计提供指导。
1 苯乙烯装置的工艺流程
传统的乙苯脱氢制苯乙烯工艺为两段脱氢工
艺 ,采用中间换热的两段负压绝热脱氢技术 ,工艺
流程见图 1。原料乙苯首先与过热蒸汽混合并经多
次换热达到脱氢反应温度后 ,在第一段脱氢反应器
中进行脱氢反应 , 反应后的物料经换热器加热升
温 ,再进入第二段脱氢反应器继续进行反应 ; 脱氢
反应产物在主冷凝器中冷凝成脱氢液 ,脱氢液进入
油水分离器 ,分离出的脱氢产物进入粗苯乙烯塔 ,
在塔顶获得的粗乙苯再进入乙苯回收塔 ,在塔釜回
收乙苯 ,塔顶的苯、甲苯混合物进入苯 /甲苯分离塔
中得到副产品苯和甲苯 ;粗苯乙烯塔塔釜中的粗苯
乙烯产物进入精苯乙烯塔 ,在塔顶得到苯乙烯。主
冷凝器中的不凝气体经压缩机压缩后进入尾气吸
收塔与解吸塔 ,吸收塔中未被吸收的尾气进入蒸汽
过热炉中燃烧产生过热蒸汽。油水分离器中的废
水进入汽提塔 ,进一步回收脱氢产品。
为提高乙苯的单程转化率 ,乙苯脱氢工艺也采
用三段脱氢工艺流程 ,三段脱氢工艺的反应单元流
程见图 2。
图 1 乙苯两段脱氢工艺流程
Fig. 1 Flow diagram of trad itional tw o2stage dehydrogenation p rocess for ethy lbenzene to styrene.
F101 / F102 S team superheater; R101, R102 D ehydrogenation reactor; E101, E102, E103 Preheater; E104 M ain condenser;
C101 Tail2gas comp ressor; V 101 O il /w ater separator; T101 S tripp ing colum n; T102 A bsorp tion colum n;
T103 D esorp tion colum n; T201 E thylbenzene / styrene separation colum n; T202 Ethylbenzene recycle colum n;
T203 B enzene / toluene separation colum n; T204 S tyrene rectify ing colum n; S101 - S110 S tream
乙苯脱氢氧化工艺包括两种工艺 :乙苯脱氢 -
氧化工艺和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺。乙苯脱
氢 - 氧化工艺反应单元的流程为脱氢 - 氧化 - 脱
氢 -氧化 -脱氢 (见图 3 ) ;乙苯脱氢 - 氧化 - 换热
工艺反应单元的流程为脱氢 - 氧化 - 换热 - 脱
氢 -氧化 -换热 -脱氢 (见图 4)。
乙苯三段脱氢工艺、乙苯脱氢 -氧化工艺和乙苯
脱氢 -氧化 -换热工艺与乙苯两段脱氢工艺相比 ,只
有反应单元不同。为便于比较 ,将乙苯两段脱氢工艺
中的物流标记为 S1xx,相应物流在乙苯三段脱氢工
艺中标记为 S2xx,在乙苯脱氢 - 氧化工艺中标记为
S3xx,在乙苯脱氢 -氧化 -换热工艺中标记为 S4xx。
·314·
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2009年第 38卷
图 2 乙苯三段脱氢工艺的反应单元流程
Fig. 2 Flow diagram of reaction unit in three2stage
dehydrogenation p rocess.
R101, R102, R103 D ehydrogenation reactor;
S202, S203 S tream
图 3 乙苯脱氢 - 氧化工艺的反应单元流程
Fig. 3 Flow diagram of reaction unit for ethylbenzene
dehydrogenation2oxidation p rocess.
R101, R102, R103 D ehydrogenation reactor;
R201, R202 Hydrogen burn ing reactor; S302, S303 S tream
图 4 乙苯脱氢 -氧化 - 换热工艺的反应单元流程
Fig. 4 Flow diagram of reaction unit for ethylbenzene
dehydrogenation2oxidation2heat exchange p rocess.
R101, R102, R103 D ehydrogenation reactor;
R201, R202 Hydrogen burning reactor;
S402, S403 S tream
2 模拟计算
2. 1 状态方程及模块的选择
对主要含有乙苯、苯乙烯、苯和甲苯等极性不
强的烃类物系的物性和相平衡采用 SR K和 PR 状
态方程计算 , 对含水物系的物性和相平衡采用
N R TL 方程计算。
乙苯脱氢制苯乙烯工艺所涉及的单元设备为
脱氢反应器、氢气氧化反应器、精馏塔、换热器、泵、
油水分离器、压缩机等。在用 A sp en Plus化工流程
模拟软件对乙苯脱氢制苯乙烯工艺整个流程进行
模拟计算时 ,分别选用如下的模块 :反应器用 R Plug
模块 ;精馏塔用 R adFrac模块 ;换热器用 H eaterX模
块 ;泵用 Pum p模块 ;油水分离器用 D canter模块 ;精
馏塔的塔顶冷凝器采用 H eate rX 与 FSp lit模块的组
合形式 ; 气液分离装置用 Flash2 模块 ; 压缩机用
Com p r模块。
2. 2 动力学方程
乙苯脱氢制苯乙烯的动力学方程为 [ 5~7 ] :
乙苯脱氢的主反应
C6 H5 C2 H5 C6 H5 C2 H3 + H2 (1)
ΔH = 124. 4 kJ /m o l
乙苯脱氢的主要副反应
C6 H5 C2 H5 + H2 C6 H5 CH3 + CH4 (2)
ΔH = - 64. 9 kJ /m o l
C6 H5 C2 H5 C6 H6 + C2 H4 (3)
ΔH = 101. 5 kJ /m o l
苯乙烯、苯和甲苯的生成速率方程为 :
rS t =
k1 (pEb - pS t pH 2 / Kp )
pEb + 4. 56pS t
(4)
k1 = 1. 59 ×106 exp ( - 142. 5 /RT) (5)
rB =
k2 pEb
pEb + 4. 56 pS t
(6)
k2 = 2. 97 ×109 exp ( - 229. 2 /RT) (7)
rTb =
k3 pEb pH2
pEb + 4. 56 pS t
(8)
k3 = 9. 89 ×107 exp ( - 169. 1 /RT) (9)
乙苯脱氢主反应平衡常数为 :
ln Kp = 19. 668 4 - 15 370. 8 1T - 0. 522 99 lnT
(10)
氢气与氧气反应的过程 ,即烧氢过程会造成芳烃
的损失 , 芳烃损失量与烧氢率的关系参考文献
[ 8 ]。在进行流程模拟计算的过程中 ,假设损失的
芳烃全部是苯乙烯。烧氢过程的主反应及简化副
反应为 :
·414·
第 4期 丁中海等 1乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟
H2 + 1 /2O 2 = H2O (11)
ΔH = - 242. 4 kJ /m o l
C8 H8 + 10O 2 = 8CO 2 + 4H2O (12)
ΔH = - 4 263 kJ /m o l
3 结果与讨论
3. 1 乙苯两段及三段脱氢工艺的模拟结果
以 100 k t / a规模的苯乙烯装置为例进行模拟计
算。乙苯两段脱氢工艺中 S101~S110物流的流量
及组成的计算结果见表 1。乙苯三段脱氢工艺中
S201~S210物流的流量及组成的计算结果见表 2。
由表 1和表 2可见 ,乙苯两段脱氢和三段脱氢
工艺的苯乙烯产量基本相同 ,两段脱氢工艺循环乙
苯 (S109)的量比三段脱氢工艺循环乙苯 ( S209 )的
量要高很多 ,说明两段脱氢工艺中乙苯的单程转化
率要远低于三段脱氢工艺 (约低 10% )。乙苯的利
用率主要体现在苯乙烯的选择性上 ,经计算 ,两段
脱氢和三段脱氢工艺苯乙烯的选择性分别为 96. 5%
和 95. 4% ,说明三段脱氢工艺副反应较为严重 ,乙
苯利用率相对较低。
表 1 乙苯两段脱氢工艺的模拟结果
Table 1 S im ulation result of tw o2stage dehydrogenation p rocess for ethy lbenzene to styrene
S tream S101 S102 S103 S104 S105 S106 S107 S108 S109 S110
Flow rate / ( kg·h - 1 )
Ethylbenzene 13 244 20 358 7 124 — 7 122 7 115 — 1 7 114 —
S tyrene — 20 12 586 — 12 584 21 12 563 — 21 12 533
B enzene — — 110 — 109 109 — 110 — —
Toluene — 1 294 — 293 293 — 293 — —
W ater — 30 450 30 450 — 31 — — — — —
Hydrogen — — 236 236 — — — — — —
Total flow rate / ( kg·h - 1 ) 13 244 50 890 50 890 337 20 189 7 168 12 872 428 7136 12 552
Temperature /℃ 60 620 583 39 56 138 109 166 166 80
Pressure / kPa 461 51 51 147 29 198 16 249 211 12
Enthalpy / (105 W ) - 2. 0 - 944. 9 - 916. 4 - 0. 3 34. 3 2. 7 54. 0 0. 9 3. 5 52. 6
表 2 乙苯三段脱氢工艺的模拟结果
Table 2 S im ulation resu lt of three2stage dehydrogenation p rocess for ethylbenzene to styrene
S tream S201 S202 S203 S204 S205 S206 S207 S208 S209 S210
Flow rate / ( kg·h - 1 )
Ethylbenzene 13 600 16 705 3 118 — 3 116 3 107 9 2 3 105 9
S tyrene — 20 12 710 — 12 706 20 12 686 — 20 12 648
B enzene — — 128 — 127 127 — 127 — —
Toluene — 2 417 — 416 415 1 413 2 —
W ater — 25 050 25 050 — 25 — — — — —
Hydrogen — — 236 236 — — — — — —
Total flow rate / ( kg·h - 1 ) 13 600 41 778 41 778 378 16 460 3 657 12 766 544 3 128 12 658
Temperature /℃ 62 620 38 39 56 138 109 166 166 80
Pressure / kPa 461 51 29 147 29 198 16 249 211 12
Enthalpy / (105 W ) - 1. 9 - 777. 9 - 64. 1 - 0. 5 35. 6 1. 6 53. 8 1. 2 1. 6 38. 2
乙苯两段脱氢和三段脱氢工艺的乙苯脱氢单
元中每吨苯乙烯的蒸汽用量分别为 3. 65 t 和
3. 59 t。在脱氢过程中 ,蒸汽主要用于蒸发乙苯、调节
水烃比 (蒸汽与乙苯的质量比 )以及加热两个脱氢反
应器之间的物料。乙苯两段脱氢工艺中乙苯的单程
转化率较低 ,循环乙苯量较大 ,在水烃比为 1. 5的情
况下 ,所需蒸汽量要比三段脱氢工艺高约 2%。
乙苯两段脱氢和三段脱氢工艺生产每吨苯乙烯
产生的尾气通入蒸汽过热炉中燃烧可产生 0. 67 t和
0. 68 t蒸汽。由于乙苯三段脱氢工艺的苯乙烯选择
性要低于乙苯两段脱氢工艺 ,所以尾气的量要多于乙
苯两段脱氢工艺 ,产生的蒸汽量要比乙苯两段脱氢工
艺高 1. 5%。综合脱氢反应消耗和尾气燃烧产生的
蒸汽两方面 ,乙苯两段脱氢和三段脱氢工艺脱氢工段
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2009年第 38卷
每吨苯乙烯最终消耗的蒸汽为 2. 98 t和 2. 91 t。
因为 ,乙苯三段脱氢工艺产生的尾气量多于乙
苯两段脱氢工艺 ,所以乙苯三段脱氢工艺尾气压缩
机的功耗为 626 kW , 比乙苯两段脱氢工艺的
591 kW高约 6%。
乙苯两段脱氢和三段脱氢工艺分离单元的能
耗见表 3。由表 3可见 ,两种工艺的粗苯乙烯塔和
乙苯回收塔的蒸汽用量有较大差别 ,主要是由于两
段脱氢工艺的乙苯单程转化率要比三段脱氢工艺
低 10%左右。由表 1和表 2可见 ,分离单元的进料
物流 S105中乙苯的量要比 S205大很多 ,这就造成
两段脱氢工艺的粗苯乙烯塔和乙苯回收塔的处理
量比三段脱氢工艺大 ,两塔消耗的过热蒸汽量要比
三段脱氢工艺分别多 13%和 45%。
表 3 乙苯两段脱氢和三段脱氢工艺分离单元的能耗
Table 3 Energy consump tion of separating elem ents in tw o2stage and three2stage dehydrogenation p rocesses
Process
S team consum ed / ( t·t - 1 )
Ethylbenzene / styrene
separation colum n
Ethylbenzene
recycle co lum n
B enzene / to luene
separation colum n
S tyrene
rectify ing colum n
Tw o2stage dehydrogenation 0. 89 0. 11 0. 01 0. 15
Three2stage dehydrogenation 0. 77 0. 06 0. 01 0. 16
3. 2 乙苯脱氢氧化工艺的模拟结果
乙苯脱氢 - 氧化和脱氢 - 氧化 - 换热两种工
艺相比 ,前者氢气氧化反应器的烧氢率受脱氢反应
器进出口温度的限制 ,后者由于采用换热器调节烧
氢后的反应物料的温度 ,因此烧氢率可在较大范围
内变化。对于乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺 ,理论上
氧化过程可将氢气完全烧掉 ,但这样会增大芳烃的
损失。为避免芳烃损失过多 ,假定烧氢率为 80%。
乙苯脱氢 - 氧化和脱氢 - 氧化 - 换热工艺的模拟
计算结果分别见表 4和表 5。
表 4 乙苯脱氢 - 氧化工艺的模拟结果
Table 4 S im ulation resu lt of ethy lbenzene dehydrogenation2oxidation p rocess
S tream S301 S302 S303 S304 S305 S306 S307 S308 S309 S310
Flow rate / ( kg·h - 1 )
Ethylbenzene 13 386 15 906 2 532 — 2 531 2 521 10 1 2 520 10
S tyrene — 19 12 612 — 12 609 19 12 590 — 19 12 557
B enzene — — 121 — 120 120 — 120 — —
Toluene — — 277 — 276 275 1 275 — —
W ater — 23 850 24 759 — 25 — — — — —
Hydrogen — — 141 138 — — — — — —
Carbon dioxide — — 176 153 1 — — — —
Total flow rate / ( kg·h - 1 ) 13 386 39 776 40 709 384 15 624 2 937 12 663 398 2 540 12 569
Temperature /℃ 75 620 605 38 56 138 109 166 166 80
Pressure / kPa 461 51 51 147 29 198 15 246 211 12
Enthalpy / (105 W ) - 0. 9 - 740. 5 - 740. 5 - 4. 0 35. 2 1. 4 53. 2 0. 9 1. 3 38. 0
由表 1, 2, 4, 5可见 ,乙苯两段脱氢、乙苯三段脱氢、
乙苯脱氢 -氧化与乙苯脱氢 -氧化 -换热 4种工艺的
循环乙苯量有很大差别。4种工艺中 ,乙苯两段脱氢工
艺的乙苯单程转化率最低 ,循环乙苯量要比其他 3种
工艺大得多 ,而乙苯脱氢 -氧化 -换热工艺的乙苯单
程转化率高达 85% ,循环乙苯的量较少。
乙苯脱氢 - 氧化和脱氢 - 氧化 - 换热工艺烧
氢过程产生的热量能够补偿脱氢反应消耗的热量 ,
因此 ,蒸汽主要用于蒸发乙苯和调节水烃比。乙苯
脱氢 - 氧化和脱氢 - 氧化 - 换热工艺由于氢气氧
化反应器的存在使得尾气中可燃性气体的量减少 ,
在蒸汽过热炉中燃烧产生的蒸汽量也减少 ,但总体
来看脱氢过程消耗的蒸汽量减少 ,分别为 1. 95 t / t
和 1. 88 t / t,比乙苯两段脱氢工艺脱氢过程的蒸汽
消耗量降低 35%和 37%。
由于乙苯脱氢 - 氧化和脱氢 - 氧化 - 换热工
艺的尾气中氢气的量比乙苯两段脱氢和三段脱氢
工艺有很大程度的降低 ,因此 ,尾气压缩机的功耗
·614·
第 4期 丁中海等 1乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟
也有很大程度的降低。乙苯脱氢 - 氧化和脱氢 -
氧化 -换热工艺尾气压缩机的功耗分别为 364 kW
和 193 kW ,比乙苯两段脱氢工艺的压缩机功耗分别
降低了 38%和 67%。
乙苯脱氢 - 氧化和脱氢 - 氧化 - 换热工艺分
离过程的能耗见表 6。
表 5 乙苯脱氢 -氧化 - 换热工艺模拟结果
Table 5 S im ulation result of ethylbenzene dehydrogenation2oxidation2heat exchange p rocess
S tream S401 S402 S403 S404 S405 S406 S407 S408 S409 S410
Flow rate / ( kg·h - 1 )
Ethylbenzene 13 359 15 582 2 234 — 2 232 2 224 8 1 2 223 8
S tyrene — 14 12 549 — 12 545 14 12 531 — 14 12 500
B enzene — — 115 — 115 115 — 114 — —
Toluene — — 182 — 181 181 — 180 — —
W ater — 23 325 25 047 — 25 — — — — —
Hydrogen — — 63 62 — — — — — —
Carbon dioxide — — 577 553 2 — — — — —
Total flow rate / ( kg·h - 1 ) 13 359 38 921 40 839 690 15 195 2 532 12 634 296 2 239 12 510
Temperature /℃ 70 620 602 38 56 138 109 166 166 80
Pressure / kPa 461 51 51 147 29 198 15 246 211 12
Enthalpy / (105 W ) - 1. 3 - 724. 4 - 764. 3 - 13. 9 35. 2 1. 1 54. 0 0. 6 1. 1 38. 4
表 6 两种乙苯脱氢氧化工艺分离过程的能耗
Table 6 Energy consump tion of separating elem ent in tw o dehydrogenation oxidation p rocesses
Process
S team consum ed / ( t·t - 1 )
Ethylbenzene / styrene
separation colum n
E thylbenzene
recycle colum n
B enzene / to luene
separation colum n
S tyrene
rectify ing colum n
D ehydrogenation2oxidation 0. 77 0. 05 0. 01 0. 16
D ehydrogenation2oxidation2heat exchange 0. 75 0. 04 0. 01 0. 16
乙苯两段脱氢、乙苯三段脱氢、乙苯脱氢 - 氧
化与乙苯脱氢 -氧化 -换热 4种工艺生成的副产物
苯和甲苯的量变化不大 ,并且苯乙烯的产量基本相
同 ,所以苯 /甲苯分离塔和精苯乙烯塔的处理量基
本相同 ,蒸汽用量差别不大。分离过程能耗的差别
主要是由于粗苯乙烯塔和乙苯回收塔消耗的蒸汽量
不同造成的。由表 1, 2, 4, 5可见 ,造成 4种工艺的粗
苯乙烯塔和乙苯回收塔蒸汽用量不同的主要原因是
两个塔的处理量变化较大。乙苯的单程转化率越高 ,
粗苯乙烯塔和乙苯回收塔进料中乙苯的量越少 ,这两
个塔的处理量就越小 ,所需的蒸汽量就越少。乙苯脱
氢 -氧化工艺与乙苯脱氢 - 氧化 -换热工艺的乙苯
单程转化率都达到 80%以上 ,粗苯乙烯塔和乙苯回
收塔的处理量比乙苯两段脱氢工艺有较大的下降 :
粗苯乙烯塔的处理量分别降低 23%和 25% ,将节约
13%和 16%的蒸汽 ;乙苯回收塔的处理量分别降低
59%和 65% ,将节约 55%和 64%的蒸汽。由于乙
苯脱氢 - 氧化工艺和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺
循环乙苯的量与乙苯两段脱氢工艺相比有较大的
下降 ,使得这两种工艺分离过程的蒸汽用量与乙苯
两段脱氢工艺相比将减少 15%和 17%。
4 结论
(1)与乙苯两段脱氢工艺相比 ,乙苯脱氢 - 氧
化和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热工艺脱氢过程的蒸汽
消耗量分别降低 35%和 37%。
(2)乙苯脱氢 -氧化和乙苯脱氢 - 氧化 - 换热
工艺由于氢气氧化反应器的存在 ,尾气中氢气的量
较少 ,尾气压缩机功耗比乙苯两段脱氢工艺分别下
降 38%和 67%。
(3)乙苯脱氢 -氧化工艺和乙苯脱氢 - 氧化 -
换热工艺与乙苯两段脱氢工艺相比 ,由于乙苯循环
量的减少 ,使得这两种工艺分离过程的蒸汽用量比
乙苯两段脱氢工艺降低 15%和 17%。
符 号 说 明
ΔH 反应热 , kJ /mol
k 反应速率常数 , mol/ (m3 ·s·kPa)
·714·
石 油 化 工
PETRO CH EM ICAL TECHNOLO G Y
2009年第 38卷
Kp 平衡常数 , mol/ ( kg·s)
p 压力 , kPa
R 气体常数 , J / (mol·K)
r 反应速率 , mol/ ( kg·s)
T 温度 , K
下角标
B 苯
Eb 乙苯
St 苯乙烯
Tb 甲苯
参 考 文 献
1 缪长喜. 国内外苯乙烯制造技术现状及发展趋势. 江苏化工 ,
2001, 29 (1) : 15~19
2 Q in Zhangfeng, L iu J ianguo, Sun A iling, et al. Reaction Coup ling
in the N ew Processes for Producing S tyrene from E thylbenzene. Ind
Eng Chem Res, 2003, 42 (7) : 1 329~1 333
3 彭建林 ,王源平 ,刘媛娜. 乙苯脱氢 - 氢选择氧化苯乙烯生产工
艺探析. 江苏化工 , 2004, 32 (6) : 46~48
4 刘文杰. 苯乙烯装置全流程模拟与优化. 石油化工 , 2008, 37
(6) : 617~623
5 Sandaram K M , Sardina H, Fernandez2B aujin J M , et al. S tyrene
Plan t S im ulation and Op tim ization. Hydroca rbon P rocess, 1991, 70
(1) : 93~97
6 顾雄毅 ,戴迎春 ,张浩等. 乙苯脱氢氧化制苯乙烯工艺过程分析.
化学反应工程与工艺 , 1995, 11 (2) : 167~171
7 朱晓蒙 ,柏荣 ,张浩等. 用绝热反应器研究乙苯脱氢的宏观动力
学. 华东理工大学学报 , 1994, 20 (2) : 153~158
8 顾雄毅. 乙苯脱氢氧化制苯乙烯过程的开发研究 : 〔学位论文 〕.
上海 :华东理工大学 , 1992
(编辑 李治泉 )
·技术动态 ·
沈阳化工学院等单位合作开发蒙脱土增容高密度聚乙烯 /
聚苯乙烯共混体系
沈阳化工学院辽宁省高校高分子材料应用技术重点实
验室和哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实
验室合作 ,采用熔融共混法制备出高密度聚乙烯 ( HD PE) /
聚苯乙烯 ( PS ) /有机蒙脱土 (OMM T)复合材料 ,并研究了经
过表面处理的 OMM T作为相容剂对 HD PE / PS体系相容性
的影响。研究结果表明 , OMM T层间插入了聚合物分子链 ;
随 OMM T质量分数的增加 ,复合材料的拉伸强度和弹性模
量增加 ,当 m (HD PE) ∶m ( PS ) = 20 ∶80, w (OMM T) = 3%
时 ,复合材料的拉伸强度比未加 OMM T时提高了 80% ,弹
性模量提高了 20%。OMM T的加入使共混体系的相形态发
生了改变 ,表现为界面张力和分散相的尺寸减小。
北京燕山树脂应用研究所研制刚性嵌段共聚聚丙烯管专用料
与普通聚丙烯塑料管相比 ,刚性嵌段共聚聚丙烯管具有
模量更高、抗腐蚀和耐磨性能更好、密度低、经济以及熔接简
单等独特优势 ,可用于埋地排水管、埋地电力电缆套管、污废
水管道等领域。
中国石化北京燕山分公司树脂应用研究所选用不同的
聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂进行熔融共混研究 ,制备出了
综合性能优良的刚性嵌段共聚聚丙烯管材专用料。对该专
用料的力学和结晶性能的分析结果表明 ,它的物性指标达到
了国外同类产品的水平 ,其中弯曲模量为 1 550 M Pa,氧化诱
导期大于 25 m in,且加工性能优良。该管材的外观满足使用
要求 ,并通过了 1 000 h的静液压实验。
石家庄金迪化工科技有限公司研发出聚乳酸塑料阻燃母料
石家庄金迪化工科技有限公司研发出全生物降解聚乳
酸 ( PLA )塑料阻燃母料。将该母料添加到 PLA 中后 , PLA
具有良好的耐热、难燃和低烟雾性能。
石家庄金迪化工科技有限公司受韩国 BM P株式会社委
托 ,为其研究和开发阻燃、抗菌、耐温、吹塑成形的 PLA 技
术。2008年 5月 ,双方签订了技术合作
协议
离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载
,经过半年多的
时间 ,石家庄金迪化工科技有限公司成功开发出 PLA 塑料
阻燃技术 ,比协议预定的时间提前了半年。这种阻燃 PLA
母粒由经过特殊表面处理的超细无机粉体与硅系阻燃剂共
混 ,然后通过大长径比平行双螺杆挤出机挤出造粒。它的外
观光滑 ,有冰块一般的光泽度。
日本东丽集团将与中国蓝星集团合作生产水处理膜
日本东丽集团将与中国蓝星集团合作生产净化工厂排
水的水处理膜。两家集团将于 2009年 5月成立一家注册资
金约为 3 500万美元的合资公司 ,东丽集团和蓝星集团的出
资比例分别为 50. 1%和 49. 9%。两家集团将通过该公司在
北京成立水处理膜生产厂 ,预计 2010年 4月开工投产。
水处理膜是一种通过过滤来净化污水的高机能膜 ,用特
殊树脂制成。它的表面有许多直径为纳米级的小孔 ,通过孔
径大小和压力差的作用滤去杂质 ,达到净化目的。由于水资
源短缺 ,中国对水净化产品的需求非常巨大 ,预计这一市场
将以每年 20%的速度扩大。
中国石化上海石油化工股份有限公司
试生产新型可生物降解聚酯
中国石化上海石油化工股份有限公司采用中国石油化
工股份有限公司北京化工研究院的独创工艺试生产出新型
可生物降解聚酯 ,在完成中试的基础上实现批量生产。这种
新型生物塑料的耐热性有了很大提高 , 热变形温度高于
100 ℃,可满足通用塑料的使用要求。这种聚酯用品废弃后 ,
可在土壤中无害化分解 ,经过 94 d,降解率即可达到 62. 1%。
·814·