未轉(zhuǎn)化的乙苯返回到反應(yīng)單元。乙苯回收塔頂餾分是苯和甲苯的混合物，在有些苯乙烯裝置，苯和甲苯混合物被送到界區(qū)外進(jìn)一步分離。其他苯乙烯裝置有一個苯／甲苯分離塔，苯從塔頂分離出來，返回到乙苯單元。甲苯作為副產(chǎn)品。

　　2。工藝流程

　　(三)化學(xué)反應(yīng)過程

　　1．烷基化反應(yīng)機(jī)理

　　在一定的溫度、壓力下，乙烯與苯在酸性催化劑上進(jìn)行烷基化反應(yīng)生成乙苯，同時，生成的乙苯還可以進(jìn)一步與乙烯反應(yīng)生成多乙苯。理論上說，可以生成從二乙苯一直到六乙苯，其化學(xué)方程式如下：

　　烷基化反應(yīng)：

　　以上這些反應(yīng)均為快速一級不可逆反應(yīng)。反應(yīng)器中的反應(yīng)物通過催化劑上的微孔擴(kuò)散至分子篩催化劑上的活性中心并進(jìn)行反應(yīng)，然后反應(yīng)產(chǎn)物再通過微孔擴(kuò)散至物流中。

　　2．烷基轉(zhuǎn)移機(jī)理

　　烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)是在一定的溫度、壓力條件下，在酸性催化劑的作用下，多乙苯轉(zhuǎn)化成為乙苯的反應(yīng)。其主要方程式如下：

　　理論上，所有的多乙苯都可以進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，但是實際上四乙苯幾乎不發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)是可逆的二級反應(yīng)，受化學(xué)平衡限制。同烷基化反應(yīng)一樣，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)也是發(fā)生在分子篩催化劑的酸性活性中心上。除了生成乙基苯外，還可生成重質(zhì)化合物，從而導(dǎo)致物耗增加，乙苯收率下降。因此應(yīng)最大可能地減少副反應(yīng)的發(fā)生，維持苯過量可以獲得較高的轉(zhuǎn)化率和乙苯選擇性。

　　3．乙苯脫氫反應(yīng)機(jī)理

　　乙苯在高溫和催化劑作用下，發(fā)生脫氫反應(yīng)生成苯乙烯
　　根據(jù)有關(guān)資料，上述的乙苯脫氫反應(yīng)主要受化學(xué)平衡的控制，部分還受到擴(kuò)散因素的控制。由于該反應(yīng)為氣相的吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)隨溫度升高而增加。平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系式如下：
　　式中，廠為絕對溫度，K；KP為大氣壓，atm。

　　4．氧化反應(yīng)機(jī)理
　　發(fā)生在脫氫床的反應(yīng)是強吸熱的，并且通過催化劑床層溫降很大。在進(jìn)入下一脫氫床層之前反應(yīng)物必須被重新加熱到所需要的反應(yīng)溫度。傳統(tǒng)的絕熱單元是通過反應(yīng)出料和高溫蒸汽換熱達(dá)到目的的。氧化再加熱工藝通過反應(yīng)付產(chǎn)物氫氣與氧氣反應(yīng)釋放出能量實現(xiàn)溫度升高，從而達(dá)到反應(yīng)溫度。氧化反應(yīng)使用了專有催化劑，氧氣純度為90％，必須嚴(yán)格控制其注入速率。反應(yīng)在氧化催化劑床層進(jìn)行。此反應(yīng)將氫氣脫除對生產(chǎn)苯乙烯工藝是有利的，原因有以下幾點：

　　(1)它為反應(yīng)物料提供了熱量，使其達(dá)到下一級脫氫反應(yīng)床層所要求的溫度。

　　(2)反應(yīng)物中氫氣分壓降低，乙苯轉(zhuǎn)化率和苯乙烯選擇性提高。

　　氧化催化劑雖然對氫氣燃燒有很高的選擇性，但同時一小部分烴也被消耗了。

　　(四)主要操作條件及工藝技術(shù)特點

　　1。主要操作條件

　　因不同的工藝，操作條件不盡相同，表3—52列出一般生產(chǎn)工藝操作條件

　　2．工藝技術(shù)特點

　　(1)與國內(nèi)外先進(jìn)水平相比

　　本裝置工藝路線的特點，在乙苯生產(chǎn)工藝上，采用液相分子篩循環(huán)烷基化生產(chǎn)乙苯工藝的原理，較之三氯化鋁法乙苯生產(chǎn)工藝，具有工藝先進(jìn)、無環(huán)境污染、無腐蝕的特點。在苯乙烯生產(chǎn)工藝上，采用美國hunmus—Monsanto開發(fā)的負(fù)壓脫氫和UOP的氧化脫氫(SMART) 工藝生產(chǎn)苯乙烯，并回收了乙苯／苯乙烯分離塔塔頂冷凝熱，由于采用了先進(jìn)的脫氫催化劑及氧化催化劑，因此，乙苯轉(zhuǎn)化率較高，苯乙烯選擇性高，能耗、物耗比較低。
　　(2)化學(xué)反應(yīng)的影響因素

　　在烷基化反應(yīng)過程中，苯烯比(即進(jìn)料苯與乙烯的分子比)、空速、反應(yīng)溫度、水含量、反應(yīng)壓力；在烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程中，苯與多乙苯分子比、反應(yīng)溫度、水含量、空速；在脫氫反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、水比；在氧化反應(yīng)過程中，氫氣的燃燒量、稀釋蒸汽／氧氣的比值均對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生較大影響，在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意操作和調(diào)整。

　　(五)催化劑及助劑

　　1．脫氫催化劑

　　不同的催化劑具有不同的活性和選擇性。一般催化劑有兩種類型：一種是高水比，高活性，低選擇性催化劑，另一種是低水比，活性適中，高選擇性催化劑。前者適用于公用工程便宜而原料較貴的地區(qū)，后者適用于公用工程較貴而原料便宜的地區(qū)。近年來，發(fā)展了一系列低水比，高活性，高選擇性催化劑。如美國聯(lián)合催化劑公司生產(chǎn)的G84C。我國上海石化院研制的GS—08，其水比為1．3。轉(zhuǎn)化率為62．7％，選擇性為94％，基本上達(dá)到了G84C的水平。

　　2．氧化催化劑

　　當(dāng)氧化催化劑活性下降以至于達(dá)不到需要的床層出口溫度時，可能發(fā)生氧氣穿透。在設(shè)計時已經(jīng)考慮了這一點，值得一提的是如果這種情況發(fā)生，未轉(zhuǎn)化的氧氣會離開氧化床進(jìn)入脫氫床，氧氣將氧化脫氫催化劑表面的鐵，引起乙苯脫氫催化劑暫時失活。如果氧氣穿透終止脫氫催化劑能夠還原恢復(fù)活性。發(fā)生穿透后一部分氧不是與脫氫催化劑混合，而是無選擇的消耗其他反應(yīng)物，減少產(chǎn)品產(chǎn)量。

　　3．無硫阻聚劑NS

　　無硫阻聚劑NSI的化學(xué)名稱為2，4—二硝基酚，分子式為(N0₂)：C₆H₃0H，NSI用TDA—401和DA—403中防止苯乙烯高溫聚合。NSI的主要質(zhì)量指標(biāo)為純度≥98％。當(dāng)其純度不合格時，配制的NSI溶液有效成分低，將使DA—401塔底NSI濃度實際上低于1500X10^—6（質(zhì)量)，而影響阻聚效果，嚴(yán)重時甚至造成DA—401／403塔底物黏度過大，無法加熱，被迫停車置換塔內(nèi)物料。因此必須嚴(yán)格監(jiān)控NSI內(nèi)有效成分2，4—二硝基酚的含量。

　　4．產(chǎn)品阻聚劑TBC

　　產(chǎn)品阻聚劑TBC的化學(xué)名稱為4—特丁基—鄰苯二酚／甲醇溶液。用于苯乙烯產(chǎn)品中，防止或減少在儲運過程中的聚合。TBC的主要質(zhì)量指標(biāo)是揮發(fā)度，即其中所含甲醇量。當(dāng)所含甲醇過高時，配制后實際進(jìn)入苯乙烯產(chǎn)品是4—特丁基—鄰苯二酚量低，影響阻聚劑效果，而造成苯乙烯產(chǎn)品中聚合物含量超標(biāo)(≤10X10^—6)。

　　(六)原料及產(chǎn)品性質(zhì)

　　Ⅱ．主要原材料的性質(zhì)

　　　2．產(chǎn)品、半成品、副產(chǎn)品的性質(zhì)產(chǎn)品、半成品、副產(chǎn)品的性質(zhì)見表3—54。
　　二、重點部位及設(shè)備

　　苯乙烯生產(chǎn)裝置中反應(yīng)崗位是在高溫、高壓、易燃、易爆、物料有毒有害的環(huán)境下生產(chǎn)的，精餾崗位也存在類似的情況。因此在苯乙烯生產(chǎn)過程中要遵守安全技術(shù)規(guī)定。

　　1．爐區(qū)

　　(1)蒸汽過熱爐點火前應(yīng)打開風(fēng)門通風(fēng)，并對爐膛和操作環(huán)境做動火分析。有關(guān)聯(lián)鎖均應(yīng)掛上，分析燃料氣中氧含量小于2％，并嚴(yán)禁帶液(冬季要保溫并進(jìn)行排凝，以防因帶液引起爆燃損壞爐體)。停車期間燃料系統(tǒng)應(yīng)加切斷盲板，防止燃料漏人爐膛和周圍環(huán)境引起事故。

　　(2)開停工時嚴(yán)格按溫度曲線控制升溫、恒溫和降溫。正常生產(chǎn)時，應(yīng)嚴(yán)格控制各工藝參數(shù)在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)。

　　(3)當(dāng)蒸汽過熱爐點火后(包括正常生產(chǎn))應(yīng)檢查爐內(nèi)燃燒狀況是否正常。

　　(4)在蒸汽過熱爐停爐檢修時，必須對燃料、原料、蒸汽(包括滅火蒸汽)等加堵盲板，以防竄人檢修場所引起事故。

　　(5)對急冷鍋爐、汽包檢查有無外漏，排污是否正常以保證爐水質(zhì)量。同時要經(jīng)常檢查、校對汽包液面計是否準(zhǔn)確，以防因假液面造成停車或事故。

　　(6)爐區(qū)周圍嚴(yán)禁堆放可燃物，檢修結(jié)束后要及時拆除腳手架。當(dāng)裝置烴類大量泄漏時，爐區(qū)有可能成為其火源，應(yīng)開啟蒸汽過熱爐水幕等進(jìn)行保護(hù)，同時停爐。

　　(7)如發(fā)生爐管破裂，應(yīng)立即停爐熄火(但爐管蒸汽切記不能停還需適當(dāng)加大)開滅火蒸汽(應(yīng)進(jìn)行排凝，否則凝液將損壞爐管)整個裝置各系統(tǒng)均應(yīng)采取相應(yīng)措施。

　　2．壓縮區(qū)

　　該區(qū)內(nèi)設(shè)有消防水設(shè)施，可燃?xì)怏w自動檢測、報警設(shè)施。

　　(1)消防水設(shè)施：每個壓縮機(jī)分別設(shè)有兩股消防水，同時供應(yīng)壓縮機(jī)上部?肖防噴淋，形成水幕。

　　(2)可燃?xì)怏w自動檢測、報警設(shè)施：該區(qū)域壓縮機(jī)周圍共設(shè)有可燃?xì)怏w自動檢測點7個，可燃?xì)怏w自動檢測報警器安裝于儀表控制室表盤上。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到一定值，報警器鳴響報警。

　　(3)安全閥：每個壓縮機(jī)尾氣排放系統(tǒng)頂部都設(shè)有一個安全閥，超壓自動啟跳。

　　(4)聯(lián)鎖：為防止崗位人員誤操作，設(shè)有儀表聯(lián)鎖報警系統(tǒng)，當(dāng)崗位人員誤操作時，室內(nèi)DCS即發(fā)出報警，室內(nèi)人員可及時通知崗位人員。

　　3．反應(yīng)器區(qū)

　　(1)反應(yīng)器包括烴化反應(yīng)器，脫氫反應(yīng)器，此二種反應(yīng)器為放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)，必須嚴(yán)格控制毒物的帶入，以防結(jié)焦而使催化劑失活。

　　(2)要特別注意氫氣的泄漏問題，氫氣外漏著火火焰為淡藍(lán)色不易被發(fā)現(xiàn)。

　　(3)正常生產(chǎn)時，因反應(yīng)器壓力、溫度較高，應(yīng)嚴(yán)格控制。

　　(4)各反應(yīng)器在停車時，一定要先排液后放壓，以防低沸點液相物料在設(shè)備內(nèi)因先放壓后而氣化造成低溫冷淬損壞設(shè)備，引起事故。

　　(5)應(yīng)經(jīng)常檢查反應(yīng)器人孔、閥門、儀表接頭、液面計、法蘭彎頭等處由于腐蝕等原因造成的泄漏。．

　　(6)反應(yīng)器安全閥、緊急放空閥等一定要定期校驗，始終保持完好狀態(tài)，在事故狀態(tài)下起到應(yīng)有的作用。

　　(7)當(dāng)反應(yīng)器發(fā)生火警，除立即報警、撲救外，同時應(yīng)作緊急停車處理，將物料送出或排放火炬。積極協(xié)助專業(yè)消防人員切斷物料來源(特別是與儲罐的切斷)等措施，對著火點采取重點突破，逐個消滅。火滅后注意檢查著火點防止復(fù)燃。