苯乙烯生产工艺节能技术的研究

摘 要：随着最近国家经济的高速发展，工业对苯乙烯的需求越来越大，我国进口的苯乙烯也越来越多。这使得我国面临苯乙烯生产危机，我国要摆脱苯乙烯的进口，就一定要通过改进自身的生产技术和生产设备，提高我国的苯乙烯产量。

关键词：苯乙烯；生产工艺；节能技术

在当代，苯乙烯生产最多的国家是美国和日本，他们凭借先进的技术、先进的生产设备，生产出了占世界40%的苯乙烯。我国由于起步晚，技术差，因此我国自身生产的苯乙烯产量很少，不能满足国内的需求，大部分的苯乙烯需要进口。随着最近国家经济的高速发展，工业对苯乙烯的需求越来越大，我国进口的苯乙烯也越来越多。这使得我国面临苯乙烯生产危机，我国要摆脱苯乙烯的进口，就一定要通过改进自身的生产技术和生产设备，提高我国的苯乙烯产量。

1 苯乙烯生产工艺技术

苯乙烯生产方法主要是乙苯（EB）催化脱氢和苯乙烯/环氧丙烷（SM/PO）联产法。前者约占苯乙烯产能的80%以上。苯乙烯生产技术实际上是由乙苯生产工艺和苯乙烯生产工艺两部分组成。乙苯的生产主要采用A1C13，或沸石催化剂在气相或液相条件下使苯与乙烯进行催化烷基化作用制得乙苯，然后在过热蒸汽和氧化铁铬或氧化锌催化剂作用下，使用绝热床（工业上多采用）或管式等温床反应器进行脱氢反应制得苯乙烯单体（SM）。苯乙烯/环氧丙烷（SM/PO）联产法也正被推广，为欧美部分生产厂所采用。此外还有以丁二烯为原料生产苯乙烯工艺技术即荷兰国家矿业公司（DSM）的Stamicarbon乙苯生产工艺和Dow化学公司的苯乙烯生产工艺，但未实现工业化。

2 装置现状分析

2.1 脱氢反应单元

来自乙苯单元的中间产物乙苯首先与乙苯回收塔釜液泵送來的循环乙苯混合，再与0.32MPa蒸汽进入乙苯蒸发器壳程被间接加热后蒸发，获得温度约95℃的乙苯-水蒸气混合物，然后进入过热器壳程过热后，再同来自蒸汽过热炉的过热蒸汽通过混合器混合后进入第一反应器。混合物在第一反应器中通过催化剂完成主副反应。出口物料继而进入中间再热器与来自蒸汽过热炉的835℃过热蒸汽换热，将温度升高到625℃后，进入第二反应器的催化剂床层，进行第二阶段绝热负压脱氢反应。出口物料再进入三联换热器将温度降至120℃后，被导入下游的精馏单元作进一步加工。

2.2 精馏单元

来自脱氢反应系统的反应产物通过工艺凝液处理及气提后进入粗苯乙烯塔，粗苯乙烯塔采用高真空低温精馏工艺。为防止由于苯乙烯聚合而使产率降低，并减少乙苯的单耗，需适当的降低塔釜温度。并且，较低的塔釜温度还可适当提高混合物的相对挥发度，提高分离效率。粗苯乙烯塔的釜液由釜液泵输送至精馏单元进行一系列加工，获得本装置的主产品精苯乙烯和副产品苯和甲苯，并回收未转化的乙苯。

在现有工艺中，乙苯回收塔内乙苯和苯乙烯常压下沸点仅差9℃，分离困难。该装置蒸气消耗量大，耗能高，对该塔的优化和改造具有实际意义。此塔具有复杂的压力系统，压力变化可影响全塔操作的稳定性，并且容易出现阻塞现象，造成塔压变化进而严重影响塔的正常操作。所以苯乙烯精馏单元也需做出相应的改造。

3 苯乙烯生产工艺节能技术

3.1 反应区节能技术

通过查阅科学文献可以知道，水比变化对反应的装置能耗有很大的影响，当水比由实验中的1.15降低到1.0的时候，反应需要的能量会大大减少，这对于节能有很大的帮助，因此我们要掌握好反应时的水比变化。而乙烯转化率也影响着装置反应的能耗，当乙烯的转化率提高时，整个反应区的能耗都会降低，并且转化率和能耗率往往成反比。资料显示，当把乙烯的转化率从60%增大到70%，在反应区消耗的能量会比原来的能耗下降10%左右，而在精馏区能耗也会有所下降，反应中的总能耗会下降15%以上。因此，降低反应区能耗的关键就是寻找一种低水比、高乙烯转化率的催化剂。

3.2 精馏区节能技术

由于乙烯脱氢催化剂的研发缓慢，因此要想降低反应时的能耗，只能对反应能耗占35%的精馏区分析。在蒸馏区，一般采用的是多级变压热集成来回收能量来加热蒸馏塔，而蒸馏区热能的回收率是和分级的级数成正比的，由于设备、技术的限制，级数越多，操作的复杂程度也会越来越复杂，精馏区的实用价值也会大打折扣。因此现实中常采用两级变压集热回收乙烯分离的热能，精馏分离过程是在两个大的精馏塔里发生的，理论上的热能回收率能达到70%以上，但是在实际中却只能达到40%到50%。另外苯乙烯装置的热集成一般通过共沸来实现，水和乙苯通过一定的比例混合，它们混合体的沸点会降低，消耗的能量会降低，因此降低苯乙烯的能耗，就要研究水和乙烯的混合比例，现在的苯乙烯生产装置一般采用的是水比为1.2到1.5，因此水和乙烯混合的方法是当前一种有效的节能工艺，值得我们大力推广。

4 结语

由于我国是在20世纪60年代才开始研制和生产苯乙烯，因此起步晚，在生产工艺方面仍然需要借鉴国外的先进技术，因此，我国要充分利用国外的先进技术和经验，积极创新，将苯乙烯生产工艺中的能耗降到最低，生产更多的苯乙烯，满足我国快速发展的工业生产的需要，不能一直依赖国外公司的技术限制。

参考文献：

[1]李向龙.馏分油项目产品-苯乙烯（SM）市场分析[J].化工管理，2016（1）：131-132.

[2]市场纵览[J].乙醛醋酸化工，2016（8）：42-43.

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