化工工艺设计 年产54万吨苯乙烯（北京理工大学珠海学院）

北京理工大学珠海学院2010级化学工艺流程设计说明书

表2-1 苯乙烯产品规格

色度号 苯乙烯含量% 聚合物PPm 二乙烯基苯% 总芳烃% 苯甲醛%

一级 ≤ ≥ ≤ ≤ ≤ ≤

二级 15 99.6 10 0.003 0.5 0.02

50 99.0（wt） 50(wt) 0.005(wt) 1.0(wt) 0.4(wt)

2.3.1苯乙烯用途

苯乙烯（SM） 是合成高分子工业的重要单体，它不但能自聚为聚苯乙烯树脂，也易与丙烯腈共聚为AS塑料，与丁二烯共聚为丁苯橡胶，与丁二烯、丙烯腈共聚为ABS塑料，还 能与顺丁烯二酸酐、乙二醇、邻苯二甲酸酐等共聚成聚酯树脂等。由苯乙烯共聚的塑料可加工成为各种日常生活用品和工程塑料，用途极为广泛。目前，其生产总量 的三分之二用于生产聚苯乙烯，三分之一用于生产各种塑料和橡胶。

2.4苯乙烯国内外市场分析

2.4.1国内市场

进入本世纪以来，我国苯乙烯的表观需求量逐年增长，2001-2007年由220万吨增加到548万吨，七年累计增加了150%。国内苯乙烯产量在2001-2004年变化不大，自2005年开始，随着上海申科，中海壳牌，江苏双良，常州东吴等装置的建成投产，产量出现了较大的增长。以此对应的是进口量开始下降，05-06连续两年出现了负增长。国内苯乙烯进口依存度由04年74.5%下降到51%，但还是很大程度上长期处于短缺状态一直以进口来满足国国内市场需求

据调查，2012年之前，国内将新建或拟建苯乙烯项目大约有十个，总产量达到250万吨，但随着国外苯乙烯产能逐步向中国转移，国内苯乙烯产业将面临着越来越大的挑战，尤其是中东国家苯乙烯的几口比重将明显增加，鉴于其低成本优势，国内苯乙烯市场将面临更加激烈的竞争。

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2.4.2国外市场

目前，全球苯乙烯的产量不断的增大，根据美国析迈（CMAI）公司2008年9月的分析预测，鉴于低成本的中东生产商对市场的较大影响，全球到2013年的苯乙烯市场将会供过于求高达250万吨/年

同时，CMAI称，由于经济增速放慢，全球苯乙烯的需求增长率预计会降低。

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3工艺流程设计

3.1反应工艺

3.1.1反应历程

催化剂

C2H5 CH=CH2 + H2

500～600℃

1 H2?O2?H2O?热量

2 除脱氢反应外，同时发生一系列副反应，副产物甲苯、甲烷、乙烷、焦油、

二聚体等；

C6H5C2H5?C6H6?C2H4

C6H5C2H5?H2?C6H5CH2?CH4 C6H5C2H5?8C?5H2

为了减少在催化剂上的结炭，需要在反应器进料中加入高温水蒸气，从而发生下述反应：

C?H2O?CO2?2H2

脱氢反应式1mol乙苯生成2mol产品（苯乙烯和氢气），因此加入蒸气也可使苯乙烯在系统中的分压降低，有利于提高乙苯的转化率。催化剂以三氧化二铁为主，加上氧化铬、氧化铜、氧化钾等助催化剂涂于氧化铁或碳酸钾等载体上，投料比为水蒸气：乙苯=2～3：1（质量比），反应所得的气体混合物经冷凝、油水分离、多塔分离和精制，制得苯乙烯。

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3.2生产过程

3.2.1脱氢过程

在脱氢反应器中，苯乙烯的产率与水蒸气用量和反应温度有关。水蒸气用量太少或反应温度太低，反应不完全，产率低；水蒸气用量过多或反应温度过高，催化剂结炭而降低产率。将原料中的水蒸气（按比例过量）有助于反应向右移，也要严格控制反应温度。

3.2.2冷凝过程

在冷凝器中，将脱氢反应的产物冷凝，降低其温度。

3.2.3油水分离过程

冷凝后，因反应中的水蒸气变为水，通过气体压缩机和油水分离器，将有机相和水分离。

3.2.4多塔分离过程

油水分离的有机相进入粗馏塔，并加入阻聚剂防止苯乙烯聚合，还要进入乙苯蒸出塔、苯乙烯精馏塔、苯和甲苯回收塔、蒸馏塔等，将依次它们分离出来。

3.2.5催化剂的选取

催化剂以三氧化二铁为主，加上氧化铬、氧化铜、氧化钾等助催化剂涂于氧化铁或碳酸钾等载体上，使反应更好的发生，有利于苯乙烯的生成。

3.2.6具体操作

在脱氢反应器600℃条件下，加入定量的水蒸气、乙苯和氧气混合气体，反应完全后；通到冷凝器进行冷凝，降温；输送到气体压缩机油水分离器将有机相和无机相分离，保持恒温20℃左右；和阻聚剂一起加到粗馏塔中，初步分离，塔顶为乙苯、苯和甲苯，塔底为苯乙烯、焦油；将其送至乙苯塔和苯乙烯精制塔，

乙苯塔分离出乙苯和甲苯、苯，把乙苯送回脱氢反应器，还将甲苯和苯送到

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