乙苯脫氫生產苯乙烯工藝中乙苯精餾系統的研究

陳祥波

摘 要：乙苯脫氫生產苯乙烯是現在世界上生產苯乙烯最主流的方法之一，傳統的生產方法有等溫脫氫工藝和絕熱脫氫工藝。為了生產合格的苯乙烯產品，我們必須要用合格的乙苯原料。本文將主要介紹乙苯脫氫生產苯乙烯工藝中生產合格乙苯的乙苯精餾系統，旨在為苯乙烯生產中有關乙苯精餾系統的工藝提供依據和技術支持。

關鍵詞：苯乙烯；乙苯脫氫；乙苯精餾；乙苯精餾系統

1 苯乙烯生產的發展現狀

苯乙烯是一種重要的石油化工材料，目前世界上已經有超過40個國家生產苯乙烯，據不完全數據統計苯乙烯的總生產能力已超過4200×104 t/a。目前生產苯乙烯的主要方法有3種：乙苯催化脫氫法、乙苯共氧化法、選擇氧化脫氫法。以上方法各有優劣，但就未來而言，選擇氧化脫氫工藝能耗低，苯乙烯收率高，乙苯轉化率高，生產過程相對簡單，有望成為繼催化脫氫法之后的主要工藝。但目前來說催化乙苯脫氫生產苯乙烯仍是現在的主流工藝。本文將著重介紹乙苯催化脫氫工藝中乙苯精餾系統。

2 乙苯催化脫氫工藝生產苯乙烯中的乙苯精餾系統

乙苯是乙苯脫氫生產苯乙烯的原料，乙苯脫氫工藝中的原料就是出自乙苯精餾系統中。乙苯精餾系統由苯塔、乙苯塔、多乙苯塔、脫輕組分塔、苯/甲苯分離塔和循環苯輔塔共同組成。此系統主要用于回收未反應的苯、精制乙苯產品、回收多乙苯、脫除苯進料中的輕組分、分離回收苯乙烯精餾單元的苯和甲苯。

2.1 苯回收塔的作用

苯回收塔主要用于回收未參加反應的苯以及控制粗乙苯中的苯含量。烷基化和烷基轉移反應的產物都將送入苯塔。經過預處理的新鮮苯原料也會作為苯塔的進料，以補充反應消耗掉的苯。

苯塔的操作需考慮兩個關鍵組分的參數要求：①塔頂產品中的乙苯濃度需小于0.5%，減少塔頂產品中的乙苯的濃度可以提高烷基化反應過程中的選擇性，降低烷基轉移系統的負荷；②塔釜產品中的苯含量要求小于410ppm，塔釜液中的苯全部進入乙苯產品中，最終將會在苯乙烯單元回收。

2.2 乙苯塔的作用

乙苯塔主要用于提純乙苯產品，其進料主要來源于苯塔塔釜的粗乙苯產品。在乙苯塔的反應中，主要需考慮兩個關鍵性參數：①在乙苯塔塔頂產品中二乙苯含量需小于1ppm；②乙苯塔中，塔釜產品中的乙苯含量小于2%。在乙苯塔的反應中，高壓蒸汽會作為乙苯塔分離的能量熱源，用于分離乙苯和多乙苯，以便在乙苯塔塔頂產出乙苯產品，而乙苯塔塔釜中的多乙苯將成為多乙苯塔的進料。

乙苯塔塔頂設定的操作壓力應該確保在乙苯塔塔頂冷凝器中可以產生低壓蒸汽。在乙苯塔塔頂回流罐中收集塔頂冷凝液，然后經過乙苯塔回流泵作為乙苯塔的回流以及乙苯產品的輸出。作為產品輸出的熱乙苯經過熱交換器之后冷卻，送入苯乙烯作為原料進行脫氫生產苯乙烯，或是進過冷凝器進一步冷卻后送至罐區，得到乙苯產品。

2.3 多乙苯塔的作用

多乙苯塔的主要作用在于，可將可循環利用的組分（如二乙苯、丁基苯、三乙苯等）從不能回收利用的雙環類化合物（如聯苯甲烷、聯苯乙烷等重組分）中分離出來。多乙苯塔中主要由未回收的乙苯、丙苯、丁苯、二乙苯以及其他的重組分組成，其進料來源即是乙苯塔釜液。多乙苯塔的操作條件設定為盡量降低多乙苯在塔釜渣油中的含量并限制雙環類化合物在塔頂餾出物的含量。

2.4 輕組分塔的作用

脫輕組分塔的主要作用是對新鮮苯進行干制和脫除反應系統中產生的少量的輕組分。塔頂的尾氣會送至苯乙烯單元的尾氣系統回收烴類。新鮮苯經過乙苯產品/新鮮苯熱交換器預熱然后進入脫輕組分塔的中部進行干燥，塔底產品經輕組分塔塔釜液泵送入苯處理器，苯處理器用于去除能降低催化劑活性的堿氮類有機化合物。

此外，脫輕組分塔塔頂會產生腐蝕性物質，主要集中于塔頂冷凝器的管道入口，在這里酸性物質富集在剛冷凝下來的液體中，并且液體的溫度較高，為減少管道腐蝕，應該在脫輕組分塔塔頂系統中加入少量的精制水對酸進行稀釋。

2.5 苯/甲苯分離塔的作用

苯/甲苯分離塔的主要作用是將從苯乙烯單元過來的苯/甲苯進行分離，將分離出的甲苯產品送至罐區單元的中間儲罐，然后回收分離得到的苯作為乙苯單元苯進料的一部分。

苯/甲苯分離塔的進料來自于苯乙烯單元，進料將會在塔內被加熱，然后塔頂得到苯，塔釜得到甲苯。塔頂的苯氣相經過冷凝器冷凝，變成液體苯之后進入回流罐。一小股尾氣從回流罐采出送至輕組分塔塔頂，其目的是為了降低苯/甲苯塔塔頂蒸出物中的水的濃度，同時保持足夠高的冷凝溫度去產生中低壓蒸汽。另一部分回流罐中的苯經回流泵打回至苯/甲苯分離塔，還有另外一部分進入循環輔塔中。

循環苯輔塔采出的苯在循環苯冷卻器中冷卻，主要是為了在處理之前降低循環苯的溫度，然后再進入兩個循環苯處理器。苯乙烯單元的苯/甲苯副產物通常會含有1-5ppm的堿氮化合物，這是由于在苯乙烯單元粗苯乙烯冷凝器上游加入的緩蝕劑引起的。循環苯處理器的作用是除去會降低催化劑活性的含氮有機化合物。從循環苯處理器出來的苯與新鮮苯進料一起直接送入輕組分塔。

3 總結

本人較為詳細的介紹了催化脫氫生產苯乙烯中的乙苯精餾系統。提供了乙苯精餾系統中主要回收塔、精餾塔、分離塔的基本參數數據，旨在為催化乙苯脫氫生產苯乙烯提供合格質量的乙苯做技術支持和技術依據。

參考文獻：

[1]薛祖源.乙苯/苯乙烯生產工藝技術進展[J].上海化工，2008，33（7）：24-26.