连续供热，高温条件下的乙苯脱氢反应工艺

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，乙苯脱氢的反应过程按反应器类型的不同分为列管式等温反应器和绝热式反应器两种。

1.列管式等温反应器脱氢的工艺流程

乙苯脱氢列管式等温反应器的结构如图8-5所示。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，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。列管式等温反应器乙苯脱氢的工艺流程如图8-6所示。原料乙苯蒸气和按比例送入的一定量水蒸气混合后，先后经过第一预热器3、热交换器4和第二预热器2预热至540℃左右，进入脱氢反应器1的管内，在催化剂作用下进行脱氢反应。反应后的脱氢产物离开反应器时的温度为580～600℃，进入热交换器4利用余热间接预热原料气体，而同时使反应产物降温。然后再经冷凝器5冷却、冷凝，凝液在粗苯乙烯贮槽6中与水分层分离后，粗苯乙烯送精馏工序进一步精制为精苯乙烯。不凝气体中会有90%左右的H2，其余为CO2和少量C1及C2烃类，一般可作为气体燃料使用，也有直接作为本流程中等温反应器的部分燃料。

在该等温反应器的脱氢反应过程中，水蒸气仅仅是作为稀释剂使用，因此水蒸气与乙苯的摩尔比为（6～9）∶1。脱氢反应的温度控制范围与催化剂活性有关，一般新鲜催化剂控制在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℃。此外，为了充分利用烟道气的热量，一般是将脱氢反应器、原料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，加热炉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4中预热原料气，都充分地利用了热能。

图8-5　乙苯脱氢列管式等温反应器的结构

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

图8-6　列管式等温反应器乙苯脱氢的工艺流程

1—脱氢反应器；2—第二预热器；3—第一预热器；4—热交换器；5—冷凝器；6—粗苯乙烯贮槽；7—烟囱；8—加热器

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乙苯脱氢岗位的主要职责

负责炉油（粗苯乙烯）的生产，脱氢是其主体作业。它包括对乙苯投入到炉油采出的生产过程进行调节、控制、检查、记录，并预防和处理生产事故。

乙苯脱氢岗位的主要技能要求

1.按工艺规程和岗位操作法独立进行脱氢炉点火、升温（烘炉）、投料等各项的开、停车操作和正常操作，保证系统稳定运行，根据工艺参数、运行状态及分析数据判断出生产波动的原因，并能提出调节措施，具有对本系统检修后及更新改造设备进行试车和试生产的能力。

2.能及时发现和处理本系统超温、泄漏、堵塞等生产过程中出现的异常现象和事故，突然停水、停电、停汽时能及时发现和妥善紧急处理，具备进行系统的安全检查等应变和事故处理能力。

3.正确使用本系统各种机、电、仪（或计算机）、计量器具等设施，检查和判断机、电、仪或计算机一般故障的原因，具备进行脱氢炉、换热器、罐等一般静止设备的清理、检修及工艺验收工作等设备及仪表使用维护能力。

对脱氢吸热反应来说，由于升高温度对提高平衡转化率和提高反应速率都是有利的，因此催化剂床层的最佳温度分布应随转化率的增加而升高，所以等温反应器比较合理，可获得较高的转化率，一般可达40%～45%，而苯乙烯的选择性达92%～95%。(www.xing528.com)

列管式等温反应器的水蒸气耗用量虽为绝热式反应器的一半，但因反应器结构复杂，耗用大量特殊合金钢材，制造费用高，所以不适用于大规模的生产装置。

2.绝热式反应器脱氢的工艺流程

单段绝热式反应器乙苯脱氢的工艺流程如图8-7所示。循环乙苯和新鲜乙苯与水蒸气总用量中10%的水蒸气混合以后，与高温的脱氢产物在热交换器4和3间接预热到520～550℃，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2，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，利用其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。

绝热反应器脱氢过程所需的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138kPa左右，n水蒸气∶n乙苯=14∶1（摩尔比），乙苯液空速0.4～0.6m3/（m3·h）。单段绝热反应器进口温度比脱氢产物出口温度高约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很不利的，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%）。

与列管式等温反应器相比较，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式反应器，生产能力可达年产苯乙烯6万吨。

图8-7　单段绝热式反应器乙苯脱氢的工艺流程

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

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苯乙烯精馏岗位的主要职责

负责苯乙烯、乙苯的生产；对炉油或烃化液投入到苯乙烯或乙苯产出的生产过程进行检查、记录、调控，并预防和处理生产事故。

苯乙烯精馏岗位的主要技能要求

1.进行开车前的真空操作，正确进行投料前的各阀门启、闭。正确控制投料后的升温速率和苯乙烯在塔内的停留时间。对操作过程进行分析判断，控制最佳工艺参数。具备对大修后设备和更新改造设备进行试车及试生产等工艺操作能力。

2.发现和正确处理真空度下降、苯乙烯聚合堵塞等异常现象和事故，突然停水、停电、停汽时及时发现和妥善紧急处理，具备进行本系统的安全检查等应变和事故处理能力。

3.正确使用系统所用机、电、仪（或计算机）、计量器具等设施，准确判断运行是否正常，对设备进行检修、监护和检查，具备精馏塔、换热器、贮罐等静止设备的清理检修及工艺验收等设备及仪表使用维护能力。

4.具备根据生产过程、生产负荷的变化进行精馏塔的物料计算等工艺计算能力。

5.能看懂本系统带控制点的工艺流程图、设备平面布置图及静止设备结构简图，具备绘制本系统的工艺流程简图等识图制图能力。