苯乙烯生产-苯乙烯生产典型设备选择

苯乙烯生产典型设备选择乙苯脱氢的化学反应是强吸热反应，因此工艺过程的基本要求是要连续向反应系统供给大量热量，并保证化学反应在高温条件下进行。根据供给热能方式的不同，乙苯脱氢反应器分为列管等温反应器和绝热式反应器两种。下面学习两种反应器的结构，并比较优缺点。乙苯脱氢列管式等温反应器1一列管反应器；2一圆缺挡板；3一耐火砖砌成的加热炉；4一燃烧喷嘴反应器由许多耐高温的镍铬不锈钢管或内衬铜、锰合金的耐热钢管组成。管径为100~185mm，管长3m。反应器放在用耐火砖砌成的加热炉内，以高温烟道气为载体，将反应所需热量在反应管外通过管壁传给催化剂层，以满足吸热反应的需要。管内装催化剂，管间走载热体。1、列管等温反应器催化剂装填均匀：催化剂床层阻力相同，气流均匀通过每根管子。管间载热体：冷却水、沸腾水、加压水、高沸点有机溶剂、熔盐、熔融金属等。载热体选择：床层内要维持的温度。对放热反应：载热体温度较催化剂床层温度略低，以便移出反应热，但温度差不能太大，以免造成靠近管壁的催化剂过冷、过热。载热体在管间循环方式可为多种，以达均匀传热。优点：反应器纵向温度较均匀，易于控制，不需要高温过热蒸汽。蒸汽耗量低，能量消耗少。缺点：需要特殊合金钢，结构较复杂，检修不方便。1、列管等温反应器绝热式反应器不与外界进行任何热量交换。乙苯脱氢吸热反应：反应过程中所需要的热量依靠过热水蒸气供给。随着反应的进行，温度逐渐下降，温度变化的情况主要取决于反应吸收的热量。原料转化率越高，吸收的热量越多，由于温度的这种变化，使反应器的纵向温度自气体进口处到出口处逐渐降低。2、绝热式反应器当乙苯转化率为37%时，T（出口气体）比T（进口气体）低333K左右，为了保证靠近出口部分的催化剂有良好的工作条件，T（出口气体）不低于843K，要求T（进口气体）在903K以上。为防止高温预热时乙苯蒸气过热所引起的分解损失，必须将乙苯和水蒸气分别过热，然后混合进入反应器。优点：结构简单，反应空间利用率高，不需耐热金属材料，检修方便，基建投资低。缺点：温度波动大，操作不平稳，消耗大量的高温（约983K）蒸汽并需用水蒸汽过热设备。2、绝热式反应器绝热式反应器适用于：反应热效应小、反应过程对温度的变化不敏感、反应过程单程转化率较低。在乙苯脱氢的反应器及生产工艺方面采取改进措施：将几个单段绝热反应器串联使用，在反应器间增设加热炉；采用多段式绝热反应器，即将绝热反应器的床层分成很多小段，在每段之间设有换热装置，反应器的催化剂放置在各段的隔板上，热量的导出和引入靠段间换热器来完成。3、绝热式脱氢过程的改进段间换热装置可以装在反应器内或外。加热用过热水蒸汽按反应需要分配在各段分别导入，多次补充反应所需热量：不仅降低了反应器初始原料的入口温度，也降低了反应器物料进、出口气体的温差，转化率：65%~70%，选择性：92%。从理论上讲，床层段数越多，则越接近等温反应器，但是段数越多，结构越复杂。多采用两段绝热式反应器：第一段使用高选择性催化剂；第二段使用高活性催化剂。乙苯转化率：64.2%，选择性：91.1%，水蒸气消耗量由单段的6.6t/t苯乙烯降低到4.5t/t苯乙烯，生产成本降低16.9%。3、绝热式脱氢过程的改进混合室、中心室、催化剂室和收集室。乙苯蒸气与一定量的过热水蒸气进入混合室混合均匀。由中心室通过催化剂室内圆筒壁上的小孔进入催化剂层径向流动，进行脱氢反应，脱氢产物从外圆筒壁的小孔进入催化剂室外与反应器外壳间环隙的收集室。进入第二段的混合室，补充一定量的过热水蒸气，并经第二段和第三段进行脱氢反应，直至脱氢产物从反应器出口送出。

三段绝热式径向反应器1-混合室；2-中心室；3-催化剂室；4-收集室3、绝热式脱氢过程的改进此种反应器的反应物由轴向流动改为催化剂层的径向流动，可以减少床层阻力，使用小颗粒催化剂，提高选择性和反应速率。制造费用低于列管等温反应器，水蒸汽用量比一段绝热反应器少，温差小，乙苯转化率可达60%以上。其他改进措施：等温反应器和绝热反应器联用、在三段绝热反应器中使用不同催化剂、采用不同操作条件等。3、绝