丙烷化学链氧化脱氢过程模拟与能耗分析

采用金属氧化物催化丙烷氧化脱氢的化学链反应过程，利用晶格氧选择性燃烧生成氢，推动反应热力学平衡向生成丙烯方向移动，提高丙烯收率，降低过程热负荷；基于Aspen Plus软件对传统丙烷脱氢工艺(Oleflex)和化学链氧化脱氢工艺进行全流程模拟，对比分析两工艺的能耗；并基于流程模拟与分析，对氢气转化率和反应-再生系统设计进行了讨论。结果表明，对于化学链氧化脱氢工艺，由于不需要临氢环境，氢气与催化剂晶格氧及积炭的反应使其能耗比Oleflex工艺降低 43.01%。若采用丙烯 丙烷热泵精馏分离技术替代传统精馏技术，化学链氧化脱氢过程总能耗比Oleflex工艺可进一步降低。随着氢气转化率的提高，脱氢反应系统对下游供热的能力将逐渐提升。     

V-PSA工艺在回收乙苯脱氢尾气中氢气的应用

对乙苯催化脱氢生产苯乙烯的副产物乙苯脱氢尾气的组分特性及利用情况进行了分析,提出采用先对低压脱氢尾气进行增压、然后采用真空再生-变压吸附工艺(V-PSA工艺)对乙苯脱氢尾气中氢气进行回收的技术方案并实现了工业化应用。结果表明,该技术实现了对乙苯脱氢尾气中氢气的高效回收,氢气产品纯度不低于99.5%(体积分数),氢气回收率不低于95.0%,提高了资源利用率。     

UOP公司Styro—Plus苯乙烯工艺

本文评价了一种利用ＵＯＰ公司Ｓｔｙｒｏ－Ｐｌｕｓ工艺进行乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺技术，并与传统的绝热脱氢工艺相比较。在ＵＯＰ公司的这种工艺里，乙苯脱氢生成一部分氢被有选择地氧化。氧化是一种放热反应，因此，它供给脱氢反应（吸热反应）所需的部分热量。蒸汽用量比典型的绝热工艺大大减少。氧化降低了脱氢反应器里的氢浓度，改变了反应平衡，使转化率和选择性较高。对Ｓｔｙｒｏ－Ｐｌｕｓ工艺的评价表明，它比传统绝热     

制约乙苯脱氢单元能耗的因素及对策

分析了海南实华嘉盛化工有限公司乙苯脱氢单元能耗高的主要原因,包括乙苯过热器内漏、蒸汽过热炉排烟温度过高以及空冷系统冷却能力不足等。针对存在的问题,分别提出了蒸汽过热炉增设空气预热器、乙苯过热器及膨胀节整体更换、空冷系统增加两台风机以及增设脱氢尾气深冷器等相应的改造措施。改造实施后,彻底解决了制约苯乙烯产量的乙苯过热器内漏问题,单这一项就可年增产苯乙烯8 800 t,同时也很好地解决了蒸汽过热炉排烟温度过高和空冷系统冷却能力不足等问题,使得脱氢尾气系统堵塞风险大幅降低。几项改造措施使蒸汽过热炉的排烟温度大幅降低,热效率有效提升,加热炉燃料气用量降低25 kg/h,脱氢尾气压缩机的3.5 MPa蒸汽用量下降1 000 kg/h,装置单位产品综合能耗下降1 815.8 MJ/t,节能效果显著。     

苯乙烯装置全流程模拟与优化

利用PRO/Ⅱ化工流程模拟软件,建立了乙苯脱氢制苯乙烯工艺全流程的数学模型。选用SRK方程、PR方程、SRKM方程计算各操作点物系的汽液平衡和流体物性;确定的流股收敛方法及模拟计算顺序能使模拟计算快速收敛,模拟值与实际值的平均误差在4%以内。利用乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程的数学模型对苯乙烯装置的工艺进行优化,提出脱氢反应显热的回收工艺和脱氢尾气回收系统的优化方案;对脱氢反应条件和粗苯乙烯塔操作工况的优化,可使综合能耗和设备投资有效降低,在苯乙烯收率提高0.2%的基础上,装置综合能耗降低4.5%。     

乙苯脱氢单元后系统苯乙烯聚合的原因及解决方法

由于苯乙烯装置乙苯脱氢单元苯乙烯单体浓度升高,导致该单元后系统冷却器和尾气压缩机中聚合物含量明显增加。为了有效控制苯乙烯聚合的发生,采取了添加阻聚剂,通过调节阻聚剂注入泵冲程的方式优化注入量,用乙苯冲洗脱氢单元后系统冷却器进料口的措施。优化措施实施后,脱氢反应物中苯乙烯的浓度提高了0.85%,压缩机透平蒸汽用量由14 t/h降低到12 t/h,降低了装置的生产成本。     

乙苯脱氢制苯乙烯的脱氢尾气吸收工艺的研究

在苯乙烯工业装置上进行了乙苯脱氢制苯乙烯的脱氢尾气吸收工艺的研究。考察了进气温度、吸收剂组成和温度、吸收剂与脱氢尾气的质量比(液气比)对吸收塔(塔顶绝对操作压力140kPa)的芳烃回收效果的影响。试验结果表明,在液气比小于5.0时,进气温度、吸收剂温度和液气比对脱氢尾气中苯含量和芳烃回收率的影响显著;在液气比大于5.0时,进气温度、吸收剂温度和液气比对脱氢尾气中苯含量和芳烃回收率影响较小;进气温度和液气比对脱氢尾气中乙苯含量的影响不显著,而吸收剂温度对脱氢尾气中乙苯含量的影响显著;多乙苯残油吸收剂组成对芳烃回收效果的影响显著,吸收剂中乙苯质量分数应小于0.30%。优化的吸收塔操作条件为:液气比5.0～6.0,进气温度和吸收剂的温度10～15℃。     

乙苯脱氢的氢氧化技术进展

乙苯催化脱氢是生产苯乙烯的主要方法，为了提高乙苯转化率，降低能耗，在工艺上使脱氢反应生成的氢气和氧气反应，这不但使平衡反应向有利于生成苯乙烯的方向进行，而且还可为乙苯脱氢提供热量。介绍了近年来合成苯乙烯新技术，即乙苯脱氢－氢气氧气－乙苯脱氢工艺的催化剂开发、工艺开发和工业应用的进展。     

乙苯脱氢装置中间换热器的工况研究

利用ＰＲＯ／Ⅱ软件对脱氢反应、加热及换热部分流程工况进行模拟计算。将乙苯脱氢反应的中间换热器中的物料流向进行了比较，发现采用顺流换热方式，有利于抑制乙苯、苯乙烯的热裂解副反应的发生；而采用逆流换热方式，换热器的设计温度可降低３５℃，反应器的材质要求亦可相应地降低。研究了两种换热流向对系统操作的影响，确定了苯乙烯的生产装置设计时中间换热器的操作条件。     

尾气处理系统在SBS装置中的应用

对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）生产过程中尾气产生的原因及排放状况进行分析,提出采用冷凝法和催化氧化法相结合的方式对尾气进行综合处理,尾气处理系统的投用降低了SBS生产过程中的溶剂损耗,减少了有机物排放;尾气余热的再利用降低了低压蒸汽耗量,节能效果显著。     

纳米碳材料催化乙苯脱氢制苯乙烯的研究进展

乙苯脱氢制苯乙烯是工业上十分重要的反应。以纳米碳材料为催化剂,催化乙苯脱氢制苯乙烯是纳米碳材料领域近年来的研究热点之一。相比于传统的金属氧化物催化剂,纳米碳材料既可以在较低温度下高活性地催化乙苯氧化脱氢,也可以高选择性地催化乙苯直接脱氢,且反应过程中无需通入水蒸气,极大地提高了能源利用效率,具有较大的发展潜力。综述了近年来纳米碳材料催化乙苯脱氢制苯乙烯的研究进展,主要包括纳米碳材料的结构和表面化学性质、纳米碳催化剂的研究进展、催化乙苯脱氢反应机理等方面,同时总结了该领域存在的挑战并对前景进行了展望。     

乙苯脱氢国产化技术的开发和应用

介绍了乙苯脱氢国产化技术的开发和应用情况。6万t/a苯乙烯的乙苯脱氢技术，其脱氢催化剂采用兰州石化公司开发的LH-365型催化剂，脱氢反应器采用华东理工大学开发的轴径向两段绝热脱氢反应技术，该装置自投产以来，已连续平稳运行2年，主要技术经济指标均达到国内同类引进装置的水平。     

钯膜反应器中乙苯脱氢反应的研究Ⅲ.膜反应器的数字模型与模拟

在钯膜反应器乙苯脱氢反应过程的实验研究和氢气在钯膜上渗透速率测定的基础上，利用文献上乙苯脱氢的反应动力学模型，建立了由简到繁的三种钯膜反应器中乙苯脱氢反应的数学模型，并进行了模拟计算。结果表明，计算值与实验值吻合较好，相对误差小于８％。     

GS-11乙苯脱氢催化剂的工业应用

总结乙苯脱氢催化剂GS-11在中国石化齐鲁分公司60kt/a乙苯脱氢装置上的工业试验情况,考察了蒸汽加热炉、乙苯蒸发器、乙苯过热器、脱氢反应器等关键设备的操作条件,找出影响该脱氢单元在低水比操作时的瓶颈,进行了设备改造。2008年10月GS-11催化剂分别在60kt/a和140kt/a乙苯脱氢装置上进行了工业应用,效果良好。     

乙苯负压绝热脱氢生产苯乙烯工业试验

利用国内开发的负压绝热乙苯脱氢制苯乙烯技术，在１０００ｔ／ａ苯乙烯中试的基础上，建立了３万ｔ／ａ苯乙烯工业装置。经过两年多的生产运行，主要技术指标：物耗ｗ（乙苯）／ｗ（苯乙烯）＝１．０７２、乙苯转化率６５．９６％、苯乙烯选择性９７．２％。该指标达到国际同类装置的水平。     

GS-08乙苯脱氢催化剂的性能及其活性衰退原因的考察

考察了乙苯脱氢生成苯乙烯的反应条件，如：反应温度、系统压力、水。油质量比、乙本空速行动地CS－08催化剂性能的影响，发现提高反应温度和水／油质量比或降低反应压力和空速对脱氢反应有利。反应后催化剂钾含量及其分布、表面碳碍的分析结果表明，GS－08催化剂活性的衰退主要是由于钾的迁移和表面积炭所致，其中积炭引起的部分失活可以通过含氢气的水蒸汽再生得到恢复。     

乙苯脱氢多孔膜反应器的研究

采用管形结构的填充床纳滤不对称γ－Ａｌ２Ｏ３／α－Ａｌ２Ｏ３膜反应器，考察了膜反应器的操作条件：进样速度、吹气流量、水和乙苯摩尔比和反应温度等对转化率和苯乙烯选择性的影响。结果表明，膜反应器中乙苯脱氢转化率以及苯乙烯选择性均高于相同操作条件下填充床反应器中的值，转化率平均提高约４．５％，苯乙烯选择性约２％左右。试验还表明，降低进样速度，提高乙苯和水的比例或提高吹气速率均可提高膜反应器中乙苯转化率，同时可保持选择性基本不变。并且用动态毛细凝聚法和扫描电子显微镜研究了纳滤膜反应前后的稳定性。结果表明，膜的Ｋｅｌｖｉｎ孔径在反应前后有明显变化。