20万吨乙苯工艺技术介绍

20 万吨万吨 年乙苯工艺技术介绍年乙苯工艺技术介绍 1 1 工艺路线与产品方案 工艺路线与产品方案 1 11 1 工艺技术路线选择工艺技术路线选择 目前乙苯的获得主要有以下工业方法 1 炼油厂或芳构化产出的碳八混合芳烃的分离 产量很小 质量也 无法满足苯乙烯生产的需求 2 以苯与乙烯为原料 采用三氯化铝复合体为催化剂的液相烃化法 此法由于污染严重 设备有腐蚀 已经基本淘汰 3 以苯与乙烯为原料 采用分子筛为催化剂在 400 1 9MPa 压力 下气相反应 获得乙苯 该法基本无污染 物耗与能耗比较先进 催化剂的用量较少 是目前世界上广泛使用的工业化生产法 4 以苯与乙烯为原料 采用分子筛为催化剂在 280 左右 3 5MPa 压力下液相反应 获得乙苯 该法的优点是反应温度较气相法低 反应选择性较气相法好 基本无污染 但催化剂的用量较多 设 备投资较大 目前也被苯乙烯行业广泛采用 5 本工艺技术的开发基于分子筛高温气相烃化流程的优点 并从资 源的可持续发展考虑 采用可再生资源乙醇代替目前日益紧张与采用可再生资源乙醇代替目前日益紧张与 价高的乙烯 并省去了乙醇制乙烯的工艺步骤价高的乙烯 并省去了乙醇制乙烯的工艺步骤 经济上有一定的 竞争力 产品的质量符合苯乙烯生产的要求 综合经济指标明显 优于乙烯法 本装置生产供苯乙烯工段用的乙苯 20 万吨 年 苯与乙醇气化 后 直接在烃化反应器生产乙苯 副产多乙苯经脱焦后在专设的反 2 烃化反应器内转化成乙苯 也可以产出部分二乙苯供应市场 副产 碳 11 以上重芳烃作为燃料 1 21 2 生产过程简述生产过程简述 原料苯与乙醇分别在气化器用中压蒸汽为热源 蒸发成气相 进 入管式加热炉提高到反应温度 进入装有烃化催化剂的绝热反应器 在反应器生成乙苯 乙苯的单程收率在 16 左右 反应气进入苯回 收塔 将未反应的苯蒸出 经分水后返回到苯气化器 该塔的塔釜 以出反应器的高温反应气为热源加温 塔顶回收低压蒸汽送苯乙烯 工段利用 苯回收塔塔釜料进入乙苯精馏塔将乙苯加工成符合纯度要求的 产品 该塔釜中压蒸汽为热源 塔顶全凝器产出低压蒸汽送苯乙烯 工段 塔釜料进多乙苯回收塔 多乙苯回收塔塔顶产出二乙苯送反烃化系统 先与苯定量配比 在加热炉加热到反应温度后进入反烃化反应器 反烃化反应器出料 进入稳定塔脱去轻组分 塔釜料送苯回收塔 装置设有再生系统 用于催化剂结焦时的烧焦再生 为减少氮 气用量 再生气是循环使用的 2 反应原理 反应方程式 1 乙醇脱水 C2H5OH C2H4 H2O HR 46KJ mol 2 乙烯与苯烷基化 3 C2H4 C6H5 C2H5 HR 115KJ mol 两个反应在同一反应器完成 该技术使用的催化剂同时具备乙醇脱 水 与乙烯烃化两个功能 3 烃化反应器的工艺条件 烃化反应器的工艺条件 反应压力 1 2 1 6MPaG 反应温度 390 415 乙醇液空速 0 75hr 1 4 主要设备主要设备 本装置采用的设备仪表全部国产 完全能满足需要 主要设备列表如下 20 万 t a 乙苯装置主要设备规格表 设备位号设备名称设备 m3或 m2工作 MPa 直径 长 高 备注 R 101A B 烃化反应器 301 6 4102200 9000 14 吨催化剂 R 501 反烃化反应器 30 5 4301200 3000 1 2 吨催化剂 F 101A B 苯加热炉 1 8 800 有效热负荷 13800Kw F 501 反烃化加热炉 0 6 850 有效热负荷 3720Kw T 201 苯回收塔 1 25 2664400 35000 48 块浮阀板 T 301 乙苯精馏塔 0 16 2174000 40000 52 块浮阀板 T 401 二乙苯塔 0 03G 2221200 30000 规整填料塔 T 501 稳定塔 0 425 1571000 25000 规整填料塔 E 101 苯蒸发器 5004 0 1 9 250 E 102 乙醇蒸发器 1004 0 1 8 250 E 103A B 苯换热器 1101 6 420 E 104 再生气冷却器 2000 5 250 E 201 苯塔再沸器 2101 25 338 E 202 苯塔全凝器 8001 25 188 E 203 苯塔进料冷却器 601 3 388 300 E 204 工艺水冷却器 1121 25 188 E 301 乙苯塔再沸器 2804 0 0 16 250 E 302 乙苯塔全凝器 4600 12 165 E 303 新鲜苯换热器 2801 5 217 E 304 乙苯冷却器 2000 4 140 E 401 二乙苯塔再沸器 60 4 0 负压 250 E 402 二乙苯塔全凝器 88 负压 130 E 403 二乙苯塔尾冷器 60 负压 130 4 E 501 反烃化换热器 1500 6 232 E 502 反烃化蒸气发生器 800 5 240 E 503 稳定塔再沸器 300 425 250 E 504 稳定塔全凝器 400 42 142 E 505 稳定塔尾冷器 250 42 140 V 101 再生气缓冲缸 25 0 5 常温 2200 7000 V 201 苯塔回流缸 3201 25 1886000 12000 V 301 乙苯塔回流缸 600 12 1653000 8000 V 401 二乙苯塔回流缸 10 负压 130 1800 4000 V 402 真空缓冲缸 2 负压 常温 V 403 排气缓冲缸 2 常压常温 V 501 稳定塔回流缸 100 42 142 C 101 再生气压缩机 进口 0 2MPa 出 口 0 5MPa 进口状态气 量 33m3 分 功率 125Kw C 401 真空压缩机 W4 功率 7 5Kw P 101AB 乙醇进料泵 流量 20m3 h 扬 程 250m P 201AB 苯循环泵 2 0 188 流量 250m3 h 扬程 120m 进口带压 P 202AB 苯塔回流泵 1 5 188 流量 250m3 h 扬程 60m 进口带压 P 301AB 乙苯塔回流泵 0 5 165 流量 160m3 h 扬程 60m P 302AB 新鲜苯进料泵 1 5 常温 流量 35m3 h 扬 程 250m P 401AB 二乙苯塔釜泵 0 4 226 流量 20m3 h 扬 程 50m P 402AB 二乙苯回流泵 0 4 130 流量 20m3 h 扬 程 70m P 501AB 稳定塔塔釜泵 0 6 225 流量 35m3 h 扬 程 250m P 502AB 稳定塔回流泵 0 6 142 流量 15m3 h 扬 程 60m 5 5 产品方案 产品方案 项目 每小时 每年 乙苯产量 214000 吨 5 尾气 1680 吨 多乙苯焦油 1200 吨 总物料平衡表总物料平衡表 进项 出项 物料名称小时量 t年量 t物料名称小时量 t年量 t 苯19 97159760乙苯26 75214000 乙醇12 84102720尾气 0 211680 多乙苯焦油 0 1501200 排出工艺水5 7045600 合计32 8126248032 81262480 6 产品的质量指标 产品的质量指标 乙苯乙苯 外观 无色透明液体 密度 15 6 15 6 0 866 0 87 水浸出物 PH 值 6 0 8 0 乙苯 重量 99 7 苯 重量 0 2 甲苯 重量 0 12 二甲苯 重量 0 07 苯乙烯 重量 0 012 异丙苯 重量 0 01 二乙苯 重量 0 001 硫 重量 3ppm 氯 重量 1ppm 6 游离水 无 送出界区条件为 42 80 压力 0 35 MPa 7 对原料的质量要求与消耗指标对原料的质量要求与消耗指标 本工艺主要原料消耗与质量指标如下 多乙苯反烃化 以产出每吨乙 苯计 7 1 苯 苯 消耗定额 748kg 吨乙苯 质量要求 苯 重量 99 9 甲苯 重量 0 05 非芳 重量 0 1 干燥样品 比重 15 56 15 56 0 882 0 886 馏程 包括 80 1 1 干燥样品 凝固点 干基 4 5 总硫 重量 1 PPM 噻吩 以硫记 0 6 PPM 总氮 重量 1 PPM 氯 重量 0 5PPM 酸度 无游离酸 酸洗颜色 1 色度 Pt Co 20 铜腐蚀试验 通过 送入界区条件 温度 常温 压力 0 35 MPa 7 7 2 乙醇 乙醇 消耗定额 480kg t 乙苯 质量指标 外观 无色透明 无机械杂质 无可见水 纯度 重量 93 4 杂醇含量 重量 0 5 醛 酮含量 重量 0 2 色度 Pt Co 10 PH 值 6 8 7 8 硫 氯含量 1PPM 重金属含量 1PPM 甲醇 1ppm vol 氨 0 2ppm vol 砷 0 03ppm vol 有机氧化合物 5ppm 送入界区条件 温度 常温 压力 0 35 MPa 8 公用工程规格及界区条件 燃料和动力要求 公用工程规格及界区条件 燃料和动力要求 8 18 1 脱离子水脱离子水 电导率 0 35 s cm PH 8 9 总铁 0 03mg l SiO2 0 02mg l 压力 1 0Mpa 8 可以用中压蒸汽凝水 送入界区条件 温度 90 100 凝水 压力 0 8 MPa 8 28 2 循环水循环水 PH 7 8 5 氯离子 100mg l 浊度 20mg l 供水压 0 3Mpa 水温 32oC 用量 500t h 送入界区条件 温度 32 压力 0 45 MPa 8 38 3 工艺空气工艺空气 油及有机物 无 压力 0 5Mpa 表 温度 常温 最大用量 1500Nm3 h 8 48 4 仪表空气仪表空气 无油无尘 露点 25 压力 0 7MpaG 温度 常温 最大用量 500Nm3 h 8 58 5 电电 10000 380 220V 交流三相四线制 容量 500kW 9 本装置无大功率电机 采用 380V 三相四线制 8 68 6 燃料气燃料气 燃料油燃料油 天然气热值 8000Kcal m3 压力 0 3Mpa 表 也可以用燃料油 燃料用量每吨乙苯约 50 万大卡 合燃料油 50kg 吨乙苯 加热炉功率约 17520KW 8 78 7 中压蒸汽 中压蒸汽 3 6MPaG 245 用量 70t h 8 8 产出低压蒸汽产出低压蒸汽 0 5 0 1 MPaG 用加热炉废热过热 产量 78t h 9 催化剂 催化剂 9 1 消耗定额 消耗定额 0 0785kg 吨乙苯 按一年寿命计 9 2 催化剂的主要性能及技术指标 催化剂的主要性能及技术指标 本设计推荐大连理工大学化工学院生产的分子筛烷基化催化剂 该 催化剂在实践应用中证明性能满足要求 催化剂主要性能如下 化学组成 氧化硅 氧化铝 其它添加剂 外观 白色圆柱体颗粒 松装堆积密度 0 5 0 52 颗粒度 2 3 mm 抗压强度 14N mm 1 耐水性 冷水浸泡完整率 100 10 沸水浸泡完整率 100 催化剂性能 用于乙醇与苯的直接烃化操作条件 最佳反应温度 390 430 压力 1 5 1 2MPaG 推荐空速 乙醇 催化剂重量 1 0 0 75hr 1 使用寿命 一年以上 再生周期 3 个月以上 用于反烃化 最佳反应温度 420 430 压力 600 700KpaA 推荐液空速 12hr 1 使用寿命 900 天 再生周期 180 240 天 1010 主要污染源及排放量和治理方案 主要污染源及排放量和治理方案 10 110 1 固废固废 装置的主要污染源为废弃的催化剂 废弃量为每年 13 吨左右 废催 化剂主要组分为氧化铝与氧化硅 无毒害 可在更换前充分烧焦后 送工业垃圾站 10 210 2 废气废气 催化剂再生废气与加热炉烟气总量每年约 10700 吨 主要组分为 二氧化碳 氮气 要求加热炉采用无硫燃料 减少对大气污染 11 苯回收塔与稳定塔顶有少量尾气排放 组分为碳氧化合物 轻烃 类 送火炬焚烧 10 310 3 废水废水 排水系统排出的工艺水每小时 5200kg 有微酸性 PH6 7 并有 微量芳烃 COD 800 左右 可送苯乙烯工段与苯乙烯的工艺水合 并气体处理 装置污水排放情况表 主要污染物浓度 mg