• 5、空间速率 • 空间速率小，停留时间长，原料乙苯转化率可以提高，但 同时因为连串副反应增加，会使选择性降低，而且催化剂 表面结焦的量增加，致使催化剂运转周期缩短。但若空速 过大，又会降低转化率，导致产物收率太低，未转化原料 的循环量大，分离、回收消耗的能量也上升。所以最佳空 速范围应综合原料单耗，能量消耗及催化剂再生周期等因 素选择确定。
• ②与催化剂表面沉积的焦炭反应，起到清除焦炭 • ③水蒸气的热容量大，可以提供吸热反应所需的热量，使 温度稳定控制； • ④水蒸气与反应物容易分离。 • 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主 反应的进行。 4．原料纯度 若原料气中有二乙苯，则二乙苯在脱氢催化剂上也能脱 氢生成二乙烯基苯，在精制产品时容易聚合而堵塔。所以 要求原料乙苯沸程应在135﹣136.5摄氏度。原料气中二乙 苯含量小于0.04％
• 2．反应压力 • 降低压力有利于脱氢反应的平衡。因此脱氢反应最好是在 减压下操作，但是高温条件下减压操作不安全，对反应设 备制造的要求高，投资增加。 • 一般采用加入水蒸气的办法来降低原料乙苯在反应混合物 中的分压，以此达到与减压操作相同的目的。 • 总压则采用略高于常压。 • 3．水蒸气用量 • 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主 反应的进行。乙苯与水蒸气按1:6﹣9的比例加入。选用水 蒸气作为稀释剂的好处： ①可以降低乙苯的分压，改善化学平衡，提高平衡转化率

720℃
520℃ 620℃
5
去尾气 回收
1 水蒸气 催化剂 2
3
4
粗苯 乙烯
水
水蒸气
585℃
图9.4.5 单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程 1-水蒸气过热炉；2-脱氢反应器 3，4-热交换器 ；5-冷凝器 ；6-分离器
新乙苯和循环 乙苯
三、简述列管式等温反应器的结构 特点
• 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100～185 mm，管长3 m，管内装催化 剂。 • 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。 • 优点：列管等温反应器的水蒸气耗用量为绝热式反应器的 一半，转化率和选择性高； • 缺点：反应器结构复杂，耗用大量特殊合金钢材，制造费 用高，不适用于大规模的生产装置。
苯乙烯生产的工艺流程设计
四组
姚山山、耿燕春 李国文、王宝明
一、简述苯乙烯生产过程的工艺条件选择 二、简述单段绝热式反应器乙苯脱氢的工艺 流程 三、简述列管式等温反应器的结构特点 四、列管式等温反应器脱氢流程有何特点？
一、简述苯乙烯生产过程的工艺条件选择
• 1．反应温度 • 提高反应温度有利于提高脱氢反应的平衡转化率；提高温 度也能加快反应速度，但是温度越高，相对地说更有利于 活化能更高的裂解等副反应，其速度增加得会更快，虽然 转化率提高，但选择性会随之下降。温度过高，不仅苯和 甲苯等副产物增加，而且随着生焦反应的增加，催化剂活 性下降。 • 工业生产中一般适宜的温度为540-620℃左右。
3
2
1
循环烟气
负压 吸入空气
4
燃料 雾化蒸汽 图9.4.3
反应后气体
乙苯脱氢列管式等温反应器
1-列管反应器；2-圆缺挡板； 3-耐火砖砌成的加热炉；4-燃烧喷嘴
四、列管式等温反应器脱氢流程有 何特点？
• 该脱氢反应过程中，水蒸气仅仅是作为稀释剂使用，因此 水蒸气与乙苯的配比为（6～9）：1。脱氢反应的温度控 制范围与催化剂活性有关，新鲜催化剂控制在580℃左右， 已老化的催化剂可以逐渐提高到620℃左右。反应器的温 度分布是沿催化剂床层逐渐增高，出口温度可能比进口温 度高出40 ～60 ℃。 • 为了充分利用烟道气的热量，将脱氢反应器、第二预热器 和第一预热器顺序安装在用耐火砖砌成的加热炉内，加热 后的部分烟道气可循环使用，其余送烟囱排放；此外用脱 氢产物带出的余热也可间接在热交换器中预热原料气，充 分地利用了热能。
• 绝热反应器脱氢过程所需热量完全由过热水蒸气带入，所 以水蒸气用量很大。反应器脱氢反应的工艺操作条件为：
• 操作压力138 kPa左右，水蒸气‫׃‬乙苯=14‫׃‬1，乙苯液空速 0.4～0.6m3／（m3·h）。绝热反应器进口温度约650℃。 • 由前面分析可知，这样的温度分布对提高原料的转化率是 不利的，所以单段绝热反应器脱氢不仅转化率比较低（35 ％～40％），选择性也比较低（约90％）。 • 与列管等温反应器相比较，绝热式反应器具有结构简单， 耗用特殊钢材少，因而制造费用低，生产能力大等优点。 一台大型的单段绝热反应器，生产能力可达年产6万t。
二、简述单段绝热式反应器乙苯 脱氢的工艺流程
• 循环乙苯和新乙苯与水蒸气总用量中10％的水蒸气混合后， 与高温的脱氢产物在热交换器4和3间接预热到520-620℃， 再与过热到720℃的其余90％的过热水蒸气混合，大约是 650℃进入脱氢反应器，在绝热条件下进行脱氢反应。
• 离开反应器的脱氢产物约为585℃，在热交换器3和4中， 利用余热间接预热原料气，然后在冷凝器5中进一步冷却、 冷凝，凝液在分离器6中分层，排出水后的粗苯乙烯送精 制工序，尾气中氢含量为90％左右，可作为燃料，也可精 制为纯氢气使用。