苯乙烯生產(chǎn)工藝節(jié)能技術(shù)措施分析

楊羽慶

（大慶石化公司化工三廠，黑龍江大慶 163000）

苯乙烯生產(chǎn)工藝節(jié)能技術(shù)措施分析

楊羽慶

（大慶石化公司化工三廠，黑龍江大慶 163000）

主要對苯乙烯的生產(chǎn)工藝節(jié)能技術(shù)展開了深入的探究，并對產(chǎn)生耗能的相關(guān)因素展開了探討，以促進(jìn)節(jié)能降耗和生產(chǎn)運行優(yōu)化技術(shù)措施的發(fā)展。

苯乙烯；生產(chǎn)；工藝；節(jié)能技術(shù)

苯乙烯屬于一類重要的有機(jī)化工原料，應(yīng)用在化工產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)等多個領(lǐng)域中，用來制造聚苯乙烯樹脂以及離子交換樹脂等。現(xiàn)階段，通過乙苯而獲取苯乙烯的方式主要為共氧化聯(lián)產(chǎn)法與乙苯催化脫氫法。第一種方法不僅可以與苯乙烯聯(lián)產(chǎn)，同時也能夠和環(huán)氧丙烷進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)，由于此種方法的流程過于繁瑣，并且會對設(shè)備造成腐蝕，再加上資金投入量較大，因此存在很多弊端之處。所以，各個國家高于90%的苯乙烯均選用第二種方法進(jìn)行操作[1]。

1 典型技術(shù)的能耗分布

通過對乙苯催化脫氫制作苯乙烯的工藝流程進(jìn)行分析后可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙苯與水蒸氣受到催化劑影響時，將會產(chǎn)生脫氫反應(yīng)，進(jìn)而形成苯乙烯與氫氣，公式如下所示：

當(dāng)發(fā)生主反應(yīng)的過程中，也會出現(xiàn)熱裂解等其他副反應(yīng)。當(dāng)其溫度處于580℃的狀態(tài)時，反應(yīng)熱大約是124.57 MJ/kmol，具有強吸熱的特點。針對主反應(yīng)而言，由于其屬于增分子反應(yīng)，當(dāng)壓力下降時則會有助于反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，在當(dāng)前的工業(yè)發(fā)展中，這一反應(yīng)基本上均是比較常見于負(fù)壓系統(tǒng)中。因為蒸汽屬于稀釋劑，應(yīng)用在此反應(yīng)中能夠減少分壓，進(jìn)而產(chǎn)生更多的反應(yīng)熱。

本研究主要以1.15的水比作為例子，其中可包含蒸汽以及燃料等，每噸苯乙烯所消耗的能量大約是12 453.9MJ/t。在此過程中，反應(yīng)區(qū)大約是8 311.3MJ/t，占據(jù)總比例的66.7%；精餾區(qū)大約是4 142.6MJ/t，占據(jù)總比例的33.3%。通過能耗的分配可發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)區(qū)所占據(jù)的比例相對來說比較低，因此減少這部分的能耗可有效減少整體的能耗，并具有重要影響。

2 反應(yīng)區(qū)能耗分析

針對主反應(yīng)而言，其反應(yīng)熱是124.57MJ/kmol，與其所相對的則是1 173.4MJ/t。通過對 SM能耗進(jìn)行分析后可了解到，其是這一工藝流程的固有能耗，因此不能夠進(jìn)行降低。在反應(yīng)區(qū)中，主要可以將水蒸氣的能耗進(jìn)行稀釋，并且按照1.15的比例而進(jìn)行處理，在此過程中其消耗大約是4 955.2MJ/t。剩下的則是反應(yīng)區(qū)在處理時的能耗，然而這一部分僅占據(jù)反應(yīng)區(qū)的26.3%，占據(jù)總比例的17.5%。而稀釋蒸汽的消耗量則占據(jù)反應(yīng)區(qū)比例的59.6%，占據(jù)總比例的39.8%，因此稀釋這一部分能耗的效果比較顯著，并且有著一定的現(xiàn)實意義。

在選擇稀釋蒸汽量時，通常情況下均必須要考慮以下幾個方面，即：①催化劑所產(chǎn)生的水比；②乙苯的單程轉(zhuǎn)化效率；③苯乙烯是否具有選擇性特點。現(xiàn)階段，符合這一標(biāo)準(zhǔn)的苯乙烯均可達(dá)到97mol%的標(biāo)準(zhǔn)，沒有太多的上升空間，并且乙苯的單程轉(zhuǎn)化率只有大約65%，因此，我們在減少稀釋蒸汽用量的過程中，可以從兩個方面進(jìn)行考慮，即：減少水比以及提升乙苯單程轉(zhuǎn)化率，而若想符合以上要求而必須要充分考慮脫氫催化劑是否符合標(biāo)準(zhǔn)[2]。

通過進(jìn)行分析后可發(fā)現(xiàn)，在減少反應(yīng)區(qū)能耗時，脫氫催化劑必須要具備水比低以及乙苯轉(zhuǎn)化率高的特點，而這也是減少反應(yīng)區(qū)能耗的主要措施，同時也會對減少苯乙烯裝置能耗產(chǎn)生決定性影響。然而，若想使催化劑得到改善，不僅要具備一定的理論知識，同時也必須要制定出完善的生產(chǎn)工藝。針對于此，我國很多研究機(jī)構(gòu)均在不斷的研究與探索中，很多全新的研究成果也已經(jīng)問世，進(jìn)而應(yīng)用到實際操作中，對社會的發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

3 精餾區(qū)能耗分析

現(xiàn)階段，由于乙苯脫氫催化劑的發(fā)展進(jìn)程比較慢，因此可對精餾區(qū)的能耗展開深入的探討。有關(guān)此方面的研究相對來說比較多，并且也受到了社會各界的廣泛關(guān)注，在當(dāng)前的技術(shù)手段中，大多均選用多級變壓熱集成的技術(shù)方式而對能量進(jìn)行回收，而乙苯精餾分離則是在塔中完成操作。針對此種技術(shù)下所產(chǎn)生的精餾分離熱能來說，其回收率將會受到級數(shù)的影響，結(jié)合理論方面進(jìn)行考慮，當(dāng)級數(shù)較多時，那么所產(chǎn)生的回收率也就隨之而逐漸提高。然而，事實上產(chǎn)生大量級數(shù)的根本原因則是由于設(shè)備以及工藝流程過于繁瑣，進(jìn)而影響到其實際應(yīng)用價值，在當(dāng)前的技術(shù)手段中，通常情況下均會選用兩級變壓熱集成的方式進(jìn)行操作，也就是在進(jìn)行精餾分離時，將會在兩個精餾塔中完成操作，回收率已經(jīng)達(dá)到了40%～50%。

4 結(jié)論

現(xiàn)階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度飛快，而苯乙烯的應(yīng)用途徑也更加廣泛，各個國家均在大力發(fā)展苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)而為社會的進(jìn)步創(chuàng)造更多有利條件。通過進(jìn)行分析后可發(fā)現(xiàn)，從某種程度上來看，應(yīng)用各種節(jié)能精餾技術(shù)可以改善苯乙烯工藝中的能耗高情況，并具有一定的現(xiàn)實意義。

[1] 魏永忠.苯乙烯生產(chǎn)過程節(jié)能降耗運行優(yōu)化技術(shù)[J].化工與醫(yī)藥工程，2017，（02）.

[2] 沈江.苯乙烯生產(chǎn)工藝節(jié)能技術(shù)的研究[J].化學(xué)世界，2010，（02）.

Analysis of Energy Saving Technical Measures for Styrene Production Process

Yang Yu-qing

This paper focuses on the production process of styrene energy-saving technology in-depth research，and the related factors of energy consumption are discussed，in order to promote the development of energy saving and optimization of technical measures of production and operation.

styrene；production；process；energy saving technology

TQ241.21

B

1003–6490（2017）10–0162–01

2017–07–11

楊羽慶（1980—），男，黑龍江大慶人，工程師，主要研究方向為化工工藝生產(chǎn)。