攀枝花学院本科毕业设计 1 绪论
UOP∕Lummus的“SMART” SM工艺是在Classic SM工艺基础上发展的一项新工艺，即在工艺Classic SM工艺的脱氢反应中引入了部分氧化技术。可提高乙苯单程转化率达80%以上。
“SMART”技术的优点在于，通过提高乙苯转化率， 减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部分的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反应的发生；采用氧化中间加热，由反应物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因而经济性明显优于传统工艺。该技术可用于原生产装置改造，改造容易且费用较低。目前采用“SMART”工艺SM装置有3套在运行。
氧化脱氢反应燃料气 阻聚剂 氧气+蒸蒸汽 汽 苯乙苯 蒸汽 乙苯 水 气体压缩机 过热蒸汽炉 粗馏塔 乙苯塔 苯乙烯 精馏塔 脱氢反应器 油水分离器 焦油 甲苯 循环乙苯 图1.1Lummus的SMART乙苯脱氢工艺流程图
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攀枝花学院本科毕业设计 1 绪论
表1.1“SMART”与 Classic比较
反应条件和结果 苯乙烯选择性∕% 乙苯转化率∕%
水比
蒸汽∕苯乙烯∕t∕t 燃烧油∕苯乙烯∕kg∕t
Classic 95.6 69.8 1.7 2.3 114.0
“SMART”工艺
95.6 85 1.3 1.3 69.0
1.2.2 Fina∕Badger法
Badger工艺采用绝热脱氢，蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。蒸汽过热至800～900℃，与预热的乙苯混合再通过催化剂，反应温度为650℃，压力为负压，蒸汽∕乙苯比为1.5%～2.2%。
1.2.3 巴斯夫法
巴斯夫法工艺特点是用烟道气加热的方法提供反应热，这是与绝热反应的最大不同。
1.2.4 Halcon法
Halcon法又称PO－SM联产法。Halcon法公司开发，于1973年在西班牙实现工业化。反应过程中乙苯在液相反应器中用氧化成过氧化物，反应条件为压力0.35MPa，温度141℃，停留时间4h，生成的乙苯过氧化物经提浓度到17%后，进入环氧化工序。环氧化温度为110℃、压力为4.05MPa。环氧化反应液经蒸馏得环氧丙烷。环氧化另一产物甲基苄醇在260℃、常压下脱水得苯乙烯。
1.2.5 裂解汽油萃取分离法
日本日本东丽公司开发了Stex法裂解汽油萃取分离苯乙烯技术，同时还开发了专用萃取剂，可分离出纯度大于99.7%的苯乙烯，同时可生产对二甲苯，并降低裂解汽油加氢负荷，生产成本仅为乙苯脱氢法的一半。
1.2.6 环氧丙烷联产法
环氧烷联产法是先将乙苯氧化成乙苯氢过氧化物，再使之在Mo、W催化剂存在下与丙烯反应生成环氧丙烷和?－苯乙醇，后者脱水可得到苯乙烯。其优点是克服了AlCl3法有污染、腐蚀和需要氯资源的特点；缺点是流程长、投资大，对原料质量要求较高，操作条件严格，联产品多，每吨苯乙烯联产0.45t左右的环氧丙烷，因此不适宜建中小型装置。目前世界上拥有该技术的有阿尔科化学、壳牌和
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攀枝花学院本科毕业设计 1 绪论 德士古化学。
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攀枝花学院本科毕业设计 2 生产工艺
2 生产工艺
2.1 本工艺设计说明
2.1.1 生产任务
年产25万吨精苯乙烯，纯度≥99.8%。
2.1.2 生产方法
鲁姆斯（UOP∕Lummus）经典苯乙烯单体生产工艺是全世界生产苯乙烯（SM）单体中最成熟和有效的技术，所以本次参照鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯的技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯。鲁姆斯(Lummus)公司经典苯乙烯单体生产工艺技术采用深度减压，绝热乙苯脱氢等几个常见工艺。
蒸汽在脱氢反应中占有很重要的地位，蒸汽的热量可使并维持催化剂处于适当的氧化状态。蒸汽既加热反应进料、减少吸热反应的温度降，同时蒸汽也降低产品的分压使反应平衡向着苯乙烯方向进行，且又可以连续去除积炭以维持催化剂的一定活性。
为达到较好的平衡曲线，系统应该在高温、高压蒸汽稀释和低反应系统压力下进行，对乙苯转化为苯乙烯有利，为了提高转化率，采用两个绝热反应器进行反应，由此乙苯的总转化率可达到70%～85%。新鲜乙苯和循环乙苯先与一部分蒸汽混合，然后在一个用火加热的蒸汽过热器内进行过热，再与过热蒸汽相混合，在一个两段、绝热的径向催化反应系统内进行脱氢。热反应产物在一个热交换器内冷却以回收热量并冷凝。不凝气（主要是氢气）压缩后，经回收烃类后再用作蒸汽过热器的燃料，而冷凝液体分为冷凝水和脱水有机混合物（DM）。
为了减少聚合而损失苯乙烯（SM）单体，在脱水有机混合物(DM)（苯乙烯、未反应乙苯、苯、甲苯和少量高沸物）中加入了一种不含硫的阻聚剂(NSI)，然后在乙苯/苯乙烯单体（EB/SM）分馏塔进行分离，塔顶轻组分(EB及轻组分(苯/甲苯)从塔顶取得)去乙苯分离塔，从而从乙苯分离出苯和甲苯，回收的乙苯返回脱氢反应器原料中。EB/SM塔底物（苯乙烯单体和高沸物）在最后苯乙烯分馏塔内进行分馏，塔顶产品即为苯乙烯（SM）单体产品，少量的塔底焦油用作蒸汽过热器的燃料，蒸汽过热器所需大部分燃料来自脱氢废气和苯乙烯焦油[6-9]。
2.1.3 生产控制参数及具体操作
1 投料配比
水蒸气:乙苯=3:1（质量比）
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攀枝花学院本科毕业设计 2 生产工艺 2 温度、压强和时间
脱氢温度控制在600℃左右，负压； 多塔分离控制在常温，常压。 3 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；排除多余的蒸汽；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，氢气等可燃气体排出成为燃料气；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，还将甲苯和苯送到苯∕甲苯塔分离，分离出甲苯和苯。生产工艺流程见Lummus的“SMART”乙苯脱氢工艺流程图脱。
氧化脱氢反应器 燃料气 阻聚剂 氧气+蒸汽 蒸汽 苯乙苯 蒸汽 乙苯 水 气体压缩机 过热蒸汽炉 脱氢反应器 油水分离器 焦油 粗馏塔 乙苯塔 苯乙烯 精馏塔 甲苯 循环乙苯 Lummus的SMART乙苯氢工艺流程图
2.2 生产工艺的反应历程
2.2.1 反应方程式
（1）脱氢主反应
乙苯（EB）通过强吸热脱氢反应生成苯乙烯（SM）：
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