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)機理

　　在一定的溫度、壓力下，乙烯與苯在酸性催化劑上進行烷基化反應(yīng)生成乙苯，同時，生成的乙苯還可以進一步與乙烯反應(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散至分子篩催化劑上的活性中心并進行反應(yīng)，然后反應(yīng)產(chǎn)物再通過微孔擴散至物流中。

　　2．烷基轉(zhuǎn)移機理

　　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、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)

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　　　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行保護，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：每個壓縮機分別設(shè)有兩股消防水，同時供應(yīng)壓縮機上部?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?；饻绾笞⒁鈾z查著火點防止復(fù)燃。