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苯乙烯生产工艺节能技术措施分析

发表时间：2021/6/11 来源：《基层建设》2021年第6期作者：于广信

[导读] 摘要：苯乙烯作为一种重要的化工原料，在电子、汽车、包装等领域中已经被广泛应用，主要用来生产聚苯乙烯树脂、离子交换树脂等。

        大庆石化公司化工三厂苯乙烯联合车间
        摘要：苯乙烯作为一种重要的化工原料，在电子、汽车、包装等领域中已经被广泛应用，主要用来生产聚苯乙烯树脂、离子交换树脂等。当前随着各行业的不断发展，对于苯乙烯的需求量逐渐增大，苯乙烯的生产发展也呈现快速发展的趋势。在当前节能环保的发展理念下，对于研究苯乙烯生产节能化发展是十分重要的。本文阐述了苯乙烯生产工艺节能技术的重要性，对有关苯乙烯的相关内容阐述进行说明，做出苯乙烯生产工艺节能技术措施的分析，希望对我国苯乙烯生产工艺节能技术的发展有所帮助。
        关键词：苯乙烯；生产工艺；节能技术措施
        一、苯乙烯生产工艺节能技术的重要性
        目前除了小部分苯乙烯是从裂解汽油中用抽提法回收外，大部分都是通过乙苯制取苯乙烯的一种生产方法，主要包括乙苯催化脱氢法和共氧化联产法，共氧化联产法的流程长而且复杂，设备容易腐蚀而且设备投资髙，所以，大多数的苯乙烯都是采用乙苯催化脱氢法工艺。现阶段，通过乙苯而获取苯乙烯的方式主要为共氧化联产法与乙苯催化脱氢法。第一种方法不仅可以与苯乙烯联产，同时也能够和环氧丙烷进行联产，由于此种方法的流程过于繁琐，并且会对设备造成腐蚀，再加上资金投入量较大，因此存在很多弊端之处。所以，各个国家高于90%的苯乙烯均选用第二种方法进行操作。主要对苯乙烯的生产工艺节能技术展开了深入的探究，并对产生耗能的相关因素展开了探讨，以促进节能降耗和生产运行优化技术措施的发展。
        二、有关苯乙烯的相关内容阐述
        苯乙烯的制取方法是乙苯催化脱氢法，该种生产工艺的应用十分广泛，其中使用到的工艺有UOP工艺等，苯乙烯的工艺技术已经实现工业化发展，但是由于自身的属性特征和后续的操作，装置的能耗相对比较高。对于苯乙烯的生产，都通过改善催化剂性能，优化相应的流程，改善操作方法来降低装置的能耗，能够提升技术能力。实验证明，反应区内的能耗量占据很大的比重，因此，如果能够降低反应区内的能耗消耗，就能够降低整体的能耗消耗。能耗也是乙苯脱氢制苯乙烯工艺的固有能耗，不会减少优化，反应的能耗消耗主要是稀释水蒸气消耗的能量，因此，通过减少反应区内的能耗消耗也能对减低整体的总能耗起到重要的作用。
        在选择稀释蒸汽量时，通常情况下均必须要考虑以下几个方面，即：①催化剂所产生的水比；②乙苯的单程转化效率；③苯乙烯是否具有选择性特点。现阶段，符合这一标准的苯乙烯均可达到97%的标准，没有太多的上升空间，并且乙苯的单程转化率只有大约65%，因此，在减少稀释蒸汽用量的过程中，可以从两个方面进行考虑，即：减少水比以及提升乙苯单程转化率，而若想符合以上要求而必须要充分考虑脱氢催化剂是否符合标准。
        通过进行分析后可发现，在减少反应区能耗时，脱氢催化剂必须要具备水比低以及乙苯转化率高的特点，而这也是减少反应区能耗的主要措施，同时也会对减少苯乙烯装置能耗产生决定性影响。然而，若想使催化剂得到改善，不仅要具备一定的理论知识，同时也必须要制定出完善的生产工艺。针对于此，我国很多研究机构均在不断的研究与探索中，很多全新的研究成果也已经问世，进而应用到实际操作中，对社会的发展具有一定的现实意义。
        精馏区能耗分析。现阶段，由于乙苯脱氢催化剂的发展进程比较慢，因此可对精馏区的能耗展开深入的探讨。有关此方面的研究相对来说比较多，并且也受到了社会各界的广泛关注，在当前的技术手段中，大多均选用多级变压热集成的技术方式而对能量进行回收，而乙苯精馏分离则是在塔中完成操作。针对此种技术下所产生的精馏分离热能来说，其回收率将会受到级数的影响，结合理论方面进行考虑，当级数较多时，那么所产生的回收率也就随之而逐渐提高。

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然而，事实上产生大量级数的根本原因则是由于设备以及工艺流程过于繁琐，进而影响到其实际应用价值，在当前的技术手段中，通常情况下均会选用两级变压热集成的方式进行操作，也就是在进行精馏分离时，将会在两个精馏塔中完成操作，回收率已经达到了40%~50%。
        三、苯乙烯生产工艺节能技术措施
        1、反应区内的能耗节能技术分析。乙烯制取苯乙烯的过程中，通过对反应区内的能耗分析，可以从中了解到，反应区内的能耗是这一生产流程中固有的能耗，是不能降低的。在反应区中，如果将水蒸气的能耗稀释掉，对于稀释部分的能耗效果就相对比较显著。在进行稀释的过程中，需要从几个方面进行改善：①乙苯的转化效率；②苯乙烯自身具备的选择性特点；在减少稀释的过程中，通过减少水比或者是提升乙苯单程转化率，同时还需要重视脱氢催化剂是否符合相应的标准。为了减少反应区的能耗，脱氢催化剂需要保证水比低，而且乙苯的转化效率高的特点，这是减少反应区能耗的重要措施，同时也会减少苯乙烯装置的能耗。对于催化剂的改善，需要将具备的理论知识应用到其中，而且要具备一套完整的生产工艺，需要根据相应的实验结果，进行不断研究和探索，要将其应用到实际的操作中，也会有很大的现实发展意义。
        2、典型技术的能耗分析。对乙苯催化脱氢生产苯乙烯的工艺流程进行分析之后，当乙苯与水蒸气发生脱氢反应之后，也会发生一些副反应，在反应中，当温度处于580摄氏度时，具有强吸热的特点，当压力下降时，反应还会继续进行。在当前的工业应用中。都是处于一种负压系统中，蒸汽在此反应中属于一种稀释剂，能够减少分压。例如，将1：15的水比作为例子，通过能耗的分配情况，从中可以发现，反应区占据的比例相对比较大，当减少这部分的能耗就能够减少整体的能耗，也是起到重要的影响作用。
        3、精馏区的能耗技术分析由于乙苯脱氢催化剂的水比、乙苯的转化情况相对比较慢，对精馏区进行节能研究也是具有很大的意义。在当前的很多技术中，采用的是多级变压热集成的技术，对相关的能量进行回收，对于脱除乙苯的精馏分离过程一般需要在塔中进行，而且是两个以上的塔中，多级变压热集成回收热能的方式一般取决于采用塔级数的多少，在一般理念中，采用的级数越多，回收率也就相应越高，但是在真正的实践过程中，由于对设备操作的复杂性会导致使用价值降低。当前在技术的不断发展改革中，会采用两级变压热集成来回收乙苯和苯乙烯的发生反应之后的热能，精馏分离的过程也是在两个塔中进行，热能的回收率也是相对很高，可以达到40%-50%。还有一种是通过热沸实现苯乙烯装置的热集成，乙苯与水按照一定的比例混合会降低沸点，能够实现对热能的回收过程。当前大多数的苯乙烯装置都在1.2-1.5的水比下进行操作，采用共沸回收热能的技术可以说是一种降耗的重要手段，可以大力推广。
        四、总结
        综上所述，对于苯乙烯生产工艺节能技术的研究，需要从化学反应的角度进行分析，在反应中，对于固有的热能、蒸汽能耗和精馏能耗进行分析，从中了解到哪个阶段的能耗是最大的，根据实际实验情况，采取相应的措施进行分析，还有各种精馏技术的不断发展，采用多级变压热集成技术，能够降低蒸汽能耗的需求，发展节能技术。现阶段，经济发展速度飞快，而苯乙烯的应用途径也更加广泛，各个国家均在大力发展苯乙烯生产技术，进而为社会的进步创造更多有利条件。通过进行分析后可发现，从某种程度上来看，应用各种节能精馏技术可以改善苯乙烯工艺中的能耗高情况，并具有一定的现实意义。
        参考文献：
        [1]王亮.苯乙烯生产工艺节能技术措施分析[J].石化技术，2018，25（6）：20.DOI：10.3969/j.issn.1006-0235.2018.06.013.
        [2]姜满意.苯乙烯粗馏塔的扩能改造与能量优化研究[D].广东：华南理工大学，2008.DOI：10.7666/d.Y1384250.