第六组乙苯脱氢反应器的选型演示文稿

第六组乙苯脱氢反应器的选型演示文稿第一页，共三十二页。（优选）第六组乙苯脱氢反应器的选型第二页，共三十二页。工业化生产方法

新鲜乙苯和循环乙苯混合后与过热蒸汽一起进入两个串联的固定床反应器。反应温度600℃，第一反应器的压力为零，第二反应器的压力为-2磅/英寸²，蒸汽/乙苯=8/1.反应后的气体混合物进入冷凝器，冷凝物在油水分离器分离，水经过净化后返回锅炉使用。物料经笨-甲苯、乙苯回收塔、精制塔、残夜精制塔四个塔分离出笨、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油。笨和甲苯再经分离，笨返回烃化器，甲苯作为商品，乙苯返回脱氢工序。苯乙烯作为主要产品送至储罐。焦油残留物从最后一个塔底排除。第三页，共三十二页。流程图如下：第四页，共三十二页。A0201-2产品、原料、催化剂的物理化学性质苯乙烯无色、有特殊香气的液体。主要由乙苯制得，是聚合物的重要单体。物理性质熔点:-31℃相对密度:0.902g/cm3溶解性:0.3g/L(20℃)相对蒸气密度（空气=1）：3.6。蒸气压（kPa）：1.33（30.8℃）。燃烧热（kJ/mol）：4376.9。辛醇-水分配系数（KOW）：3.2。溶解性：不溶于水，溶于醇、醚等多数有机溶剂。第五页，共三十二页。化学性质在不受辐射的催化剂的作用下，苯乙烯迅速生成一种广泛用于模压制品的塑料，聚苯乙烯，它还可以与丁二烯发生化学反应形成一种异分子聚合物，即合成橡胶，还有一些单分子体（如氯乙烯）可与苯乙烯发生共聚反应，生成化聚苯乙烯质量更好的塑料或树脂。其分子中烯键较活泼，易受亲电试剂及自由基的进攻，催化氢化得到乙苯，然后得到乙基环己烷；在醇与钠中得乙苯；铬酸氧化可得苯甲酸；硝酸氧化得硝基苯甲酸；气相氧化得苯甲酸；五氧化二钒催化，400℃得顺丁稀乙酐，过氧酸作用得苯基环氧乙烷；臭氧氧化得苯甲醛；氯化、溴化得α，β-二卤代乙苯；氢卤酸加成得α-卤代乙苯；硫酸存在下与甲醇反应生成α-甲氧基乙苯。危险特性：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。遇酸性催化剂如路易斯催化剂、齐格勒催化剂、硫酸、氯化铁、氯化铝等都能产生猛烈聚合，放出大量热量。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。第六页，共三十二页。乙苯乙苯是一个芳香族的有机化合物，主要用途是在石油化学工业作为生产苯乙烯的中间体，所制成的苯乙烯一般被用来制备常用的塑料制品——聚苯乙烯。尽管在原油里存在少量的乙苯，但大批量生产仍然是靠在酸催化下苯与乙烯反应。乙苯经过催化脱氢，生成氢气和聚苯乙烯。乙苯也存在与某些颜料中。物理性质外观与性状：无色液体，有芳香气味。熔点(℃)：-94.9沸点(℃)：136.2相对密度(水=1)：0.87相对蒸气密度(空气=1)：3.66饱和蒸气压(kPa)：1.33(25.9℃)临界温度(℃)：343.1临界压力(MPa)：3.70第七页，共三十二页。乙苯-健康危害乙苯对皮肤、粘膜有较强刺激性，高浓度有麻醉作用。急性中毒：轻度中毒有头晕、头痛、恶心、呕吐、步态蹒跚、轻度意识障碍及眼和上呼吸道刺激症状。重者发生昏迷、抽搐、血压下降及呼吸循环衰竭。可有肝损害。直接吸入本品液体可致化学性肺炎和肺水肿。慢性影响：眼及上呼吸道刺激症状、神经衰弱综合征。皮肤出现粘糙、皲裂、脱皮。第八页，共三十二页。氢气无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)，难溶于水。在-252℃,变成无色液体,-259℃时变为雪花状固体。物理性质分子式：H2沸点：-252.77℃（20.38K)熔点：-259.2℃密度：0.09kg/m3相对分子质量：2.016三相点：-254.4℃化学性质氢气常温下性质稳定，在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。①可燃性(可在氧气中或氯气中燃烧)②还原性(使某些金属氧化物还原)第九页，共三十二页。催化剂

1、早期采用的有美国加利福尼亚标准油公司的镁系催化剂和德国法本公司的锌系催化剂。第二次世界大战后，广泛采用美国壳牌石油公司开发的以氧化铁为主要成分的催化剂(Fe2O3:K2O:Cr2O3=87:10:3)，乙苯转化率约60％，选择性约87％。2、1978年，又出现了一种加有多种助催化剂的铁系催化剂，苯乙烯选择性可达95％，加入的助催化剂多为碱金属或碱土金属，如钾、钒、钼、钨、铈、铬等。脱氢反应是乙苯在催化剂床层中，于600℃左右高温下发生的催化脱氢反应。所用催化剂的性能除了脱氢活性之外，特别重要的是对于生成苯乙烯的选择性要高，并且在高温和水蒸汽存在条件下的稳定性要好，使用寿命要长，这些都是至关重要的。脱氢催化剂的毒物是氯离子，必须控制进料中的氯离子含量，以防催化剂中毒失效，更重要的是在催化剂床层中不能有游离水。催化剂床层进水，则催化剂结块和有效成份流失，导致床层阻力上升，最终影响转化率、选择性指标。第十页，共三十二页。1.按催化剂流动状态分：固定床、流化床、移动床2.按移热（供热）方式分：绝热式、连续换热式和多段换热式（原料气冷激和非原料气冷激）3.按反应器结构分：单段绝热式、多段绝热式、列管式和自热式气固相反应器的分类A0201-4气固相反应器的类型、结构及应用第十一页，共三十二页。固定床反应器绝热式单段绝热式多段绝热式换热式对外式自热式径向反应器流化床反应器类型单器和双器自由床和限制床结构主体气体分布装置内部构件换热装置气固分离装置第十二页，共三十二页。固定床反应器定义：在反应器中，若原料气以一定流速通过静止催化剂的固体层，通常把这类反应器称为固定床反应器。优点缺点催化剂不易磨损，可长期使用，可用于高温高压下操作。

传热较差，温控难。床层内流体的流动接近于理想置换流动，较少量催化剂可获较大生产能力更换催化剂时必须停止生产。停留时间可以控制，温度分布可以适当调节，特别有利于达到高的转化率和高的选择性

难使用小颗粒催化剂。

第十三页，共三十二页。流化床反应器定义：若原料气通过反应器时，固体颗粒受流体的影响而悬浮于气流中，这类反应器称为流化床反应器。优点缺点颗粒剧烈搅动和混合，整个床层处于恒温状态，可在最佳温度点操作返混较严重，不适宜于高转化率过程传热强度高，适宜于强吸热或放热反应。催化剂和反应器均有磨损颗粒比较细小，有效系数高，可减少催化剂用量要有旋风分离器等粒子回收系统。第十四页，共三十二页。（一）绝热式固定床反应器1、单段绝热式第十五页，共三十二页。特点：结构简单，反应器生产能力大，但反应过程中温度变化较大。适用：反应热效应不大，反应过程允许温度有较宽变动范围的反应过程；热效应较大的反应只要对反应温度不很敏感或是反应速率非常快的过程，有时也使用这种类型的反应器。第十六页，共三十二页。2、多段绝热式（a）中间换热式ⅠⅣⅢⅡ平衡温度线最佳温度线xT第十七页，共三十二页。2、多段绝热式（b）原料气冷激式ⅠⅣⅢⅡ平衡温度线最佳温度线xT第十八页，共三十二页。2、多段绝热式(c)非原料气冷激式ⅠⅣⅢⅡ平衡温度线最佳温度线xT平衡温度线第十九页，共三十二页。特点及适用：多段绝热式弥补了单段绝热式的不足；将反应气体冷却至远离平衡温度曲线再进行下一段绝热反应。冷激式反应器结构简单，便于装卸催化剂，内无冷管，避免由于少数冷管损坏而影响操作，特别适用于大型催化反应器。

第二十页，共三十二页。换热式固定床反应器

1、对外换热式第二十一页，共三十二页。特点：采用小管径，传热面积大，有利于强放热反应；传热效果好，易控制催化剂床层温度；管径较细，流体在催化床内流动可视为理想置换流动，故反应速率快，选择性高；结构较复杂，设备费用高。适用：原料成本高，副产物价值低以及分离不是十分容易的情况。第二十二页，共三十二页。换热式固定床反应器

2、自热式

反应前后物料在床层中自行进行换热第二十三页，共三十二页。特点：把原料的预热和产物的冷却过程融为一体，大大提高了能量利用水平。应用：只适用于热效应不大的高压放热反应过程。如中小型合成氨厂的氨合成和甲醇的合成。对于预热原料所需热量与反应释放热量相差甚远的，需附加大量热交换面积，且系统控制要求大大提高，故不适宜。第二十四页，共三十二页。二、流化床反应器的类型与结构（一）流化床反应器的分类1、按照固体颗粒是否在系统内循环分类：分为单器及双器第二十五页，共三十二页。流化床反应器的结构适用场合：热效应很大的吸热或放热过程.要求有均一放热催化剂温度和精确控制温度的反应：催化剂寿命比较短，操作较短时间就需要更换的反应，有爆炸危险的反应。第二十六页，共三十二页。1、流化床反应器