乙苯脱氢生产苯乙烯工艺中乙苯精馏系统的研究

陈祥波

摘 要：乙苯脱氢生产苯乙烯是现在世界上生产苯乙烯最主流的方法之一，传统的生产方法有等温脱氢工艺和绝热脱氢工艺。为了生产合格的苯乙烯产品，我们必须要用合格的乙苯原料。本文将主要介绍乙苯脱氢生产苯乙烯工艺中生产合格乙苯的乙苯精馏系统，旨在为苯乙烯生产中有关乙苯精馏系统的工艺提供依据和技术支持。

关键词：苯乙烯；乙苯脱氢；乙苯精馏；乙苯精馏系统

1 苯乙烯生产的发展现状

苯乙烯是一种重要的石油化工材料，目前世界上已经有超过40个国家生产苯乙烯，据不完全数据统计苯乙烯的总生产能力已超过4200×104 t/a。目前生产苯乙烯的主要方法有3种：乙苯催化脱氢法、乙苯共氧化法、选择氧化脱氢法。以上方法各有优劣，但就未来而言，选择氧化脱氢工艺能耗低，苯乙烯收率高，乙苯转化率高，生产过程相对简单，有望成为继催化脱氢法之后的主要工艺。但目前来说催化乙苯脱氢生产苯乙烯仍是现在的主流工艺。本文将着重介绍乙苯催化脱氢工艺中乙苯精馏系统。

2 乙苯催化脱氢工艺生产苯乙烯中的乙苯精馏系统

乙苯是乙苯脱氢生产苯乙烯的原料，乙苯脱氢工艺中的原料就是出自乙苯精馏系统中。乙苯精馏系统由苯塔、乙苯塔、多乙苯塔、脱轻组分塔、苯/甲苯分离塔和循环苯辅塔共同组成。此系统主要用于回收未反应的苯、精制乙苯产品、回收多乙苯、脱除苯进料中的轻组分、分离回收苯乙烯精馏单元的苯和甲苯。

2.1 苯回收塔的作用

苯回收塔主要用于回收未参加反应的苯以及控制粗乙苯中的苯含量。烷基化和烷基转移反应的产物都将送入苯塔。经过预处理的新鲜苯原料也会作为苯塔的进料，以补充反应消耗掉的苯。

苯塔的操作需考虑两个关键组分的参数要求：①塔顶产品中的乙苯浓度需小于0.5%，减少塔顶产品中的乙苯的浓度可以提高烷基化反应过程中的选择性，降低烷基转移系统的负荷；②塔釜产品中的苯含量要求小于410ppm，塔釜液中的苯全部进入乙苯产品中，最终将会在苯乙烯单元回收。

2.2 乙苯塔的作用

乙苯塔主要用于提纯乙苯产品，其进料主要来源于苯塔塔釜的粗乙苯产品。在乙苯塔的反应中，主要需考虑两个关键性参数：①在乙苯塔塔顶产品中二乙苯含量需小于1ppm；②乙苯塔中，塔釜产品中的乙苯含量小于2%。在乙苯塔的反应中，高压蒸汽会作为乙苯塔分离的能量热源，用于分离乙苯和多乙苯，以便在乙苯塔塔顶产出乙苯产品，而乙苯塔塔釜中的多乙苯将成为多乙苯塔的进料。

乙苯塔塔顶设定的操作压力应该确保在乙苯塔塔顶冷凝器中可以产生低压蒸汽。在乙苯塔塔顶回流罐中收集塔顶冷凝液，然后经过乙苯塔回流泵作为乙苯塔的回流以及乙苯产品的输出。作为产品输出的热乙苯经过热交换器之后冷却，送入苯乙烯作为原料进行脱氢生产苯乙烯，或是进过冷凝器进一步冷却后送至罐区，得到乙苯产品。

2.3 多乙苯塔的作用

多乙苯塔的主要作用在于，可将可循环利用的组分（如二乙苯、丁基苯、三乙苯等）从不能回收利用的双环类化合物（如联苯甲烷、联苯乙烷等重组分）中分离出来。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组分组成，其进料来源即是乙苯塔釜液。多乙苯塔的操作条件设定为尽量降低多乙苯在塔釜渣油中的含量并限制双环类化合物在塔顶馏出物的含量。

2.4 轻组分塔的作用

脱轻组分塔的主要作用是对新鲜苯进行干制和脱除反应系统中产生的少量的轻组分。塔顶的尾气会送至苯乙烯单元的尾气系统回收烃类。新鲜苯经过乙苯产品/新鲜苯热交换器预热然后进入脱轻组分塔的中部进行干燥，塔底产品经轻组分塔塔釜液泵送入苯处理器，苯处理器用于去除能降低催化剂活性的碱氮类有机化合物。

此外，脱轻组分塔塔顶会产生腐蚀性物质，主要集中于塔顶冷凝器的管道入口，在这里酸性物质富集在刚冷凝下来的液体中，并且液体的温度较高，为减少管道腐蚀，应该在脱轻组分塔塔顶系统中加入少量的精制水对酸进行稀释。

2.5 苯/甲苯分离塔的作用

苯/甲苯分离塔的主要作用是将从苯乙烯单元过来的苯/甲苯进行分离，将分离出的甲苯产品送至罐区单元的中间储罐，然后回收分离得到的苯作为乙苯单元苯进料的一部分。

苯/甲苯分离塔的进料来自于苯乙烯单元，进料将会在塔内被加热，然后塔顶得到苯，塔釜得到甲苯。塔顶的苯气相经过冷凝器冷凝，变成液体苯之后进入回流罐。一小股尾气从回流罐采出送至轻组分塔塔顶，其目的是为了降低苯/甲苯塔塔顶蒸出物中的水的浓度，同时保持足够高的冷凝温度去产生中低压蒸汽。另一部分回流罐中的苯经回流泵打回至苯/甲苯分离塔，还有另外一部分进入循环辅塔中。

循环苯辅塔采出的苯在循环苯冷却器中冷却，主要是为了在处理之前降低循环苯的温度，然后再进入两个循环苯处理器。苯乙烯单元的苯/甲苯副产物通常会含有1-5ppm的碱氮化合物，这是由于在苯乙烯单元粗苯乙烯冷凝器上游加入的缓蚀剂引起的。循环苯处理器的作用是除去会降低催化剂活性的含氮有机化合物。从循环苯处理器出来的苯与新鲜苯进料一起直接送入轻组分塔。

3 总结

本人较为详细的介绍了催化脱氢生产苯乙烯中的乙苯精馏系统。提供了乙苯精馏系统中主要回收塔、精馏塔、分离塔的基本参数数据，旨在为催化乙苯脱氢生产苯乙烯提供合格质量的乙苯做技术支持和技術依据。

参考文献：

[1]薛祖源.乙苯/苯乙烯生产工艺技术进展[J].上海化工，2008，33（7）：24-26.