二乙烯苯生產(chǎn)工藝及影響因素分析

張海東

[摘要]二乙烯苯生產(chǎn)經(jīng)過幾次技改，產(chǎn)品質(zhì)量目前為止有了很大的提高，生產(chǎn)規(guī)模也是連續(xù)擴(kuò)大，生產(chǎn)的產(chǎn)品目前有多個(gè)系列的產(chǎn)品。本文就二乙烯苯的生產(chǎn)及其操作因素進(jìn)行逐一分析，旨在探討如何把二乙烯苯的生產(chǎn)搞好。

[關(guān)鍵詞]二乙烯苯；DVB；交聯(lián)劑；精餾；脫氫

[中圖分類號(hào)]0631[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-6432（2014）31-0040-02

1二乙烯苯的主要理化性質(zhì)

分子式、分子結(jié)構(gòu)式C6H4（C2H3）2分子結(jié)構(gòu)式。

外觀：常溫下呈無色或淡黃色透明液體，有刺激性氣味。

分子量：13056。

沸點(diǎn)：195℃/101.325kPa（混合）。

與空氣接觸或陽光照射氧化成醛或過氧化物，致使色澤變深，極易自聚。不溶于水，易溶于醇、醚等有機(jī)溶劑。

2二乙烯苯的生產(chǎn)工藝原理

工業(yè)生產(chǎn)二乙烯苯主要經(jīng)過兩個(gè)工序，一是脫氫工序，二是精餾工序。

2.1脫氫基本原理

脫氫工序主要是二乙烯苯在觸媒催化作業(yè)下，在比較高的溫度下其中的兩個(gè)乙基各失去兩個(gè)氫形成雙鍵。即生成二乙烯苯。

二乙苯脫氫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的增高而增大，但副反應(yīng)也相應(yīng)增加。溫度降低，速度減慢產(chǎn)率以降低，故存在一個(gè)最佳溫度，使反應(yīng)有足夠的速度和較好的反應(yīng)率。為了更好地控制反應(yīng)向有利于生成二乙烯苯的方向進(jìn)行，加入了選擇性強(qiáng)的催化劑，降低活化能，且有較強(qiáng)選擇性。

二乙苯脫氫同時(shí)也是增分子反應(yīng)，降壓有利于正反應(yīng)。但反應(yīng)中物料均有易燃、易爆的特性，如在高溫下對(duì)系統(tǒng)抽真空則極不安全，故工業(yè)上一般不采用抽真空的辦法，而采用加入惰性氣體的辦法。本反應(yīng)中加入的是水蒸氣，因?yàn)樗苡行Ы档彤a(chǎn)物分壓，抑制副反應(yīng)的發(fā)生。另外還有除去催化劑表面的積炭，未反應(yīng)提供熱量，易于反應(yīng)物料分離的優(yōu)點(diǎn)。

2.2精餾基本原理

簡單地說，精餾就是利用混合物中各組分在相同的壓力下具有不同沸點(diǎn)的特點(diǎn)來對(duì)混合物進(jìn)行分離。將混合物加熱至沸騰但只令其部分汽化，則揮發(fā)性高的組分，即沸點(diǎn)低的組分在氣相中的濃度比液相中的濃度要高；而揮發(fā)性低的組分，即沸點(diǎn)較高的組分在液相中的濃度比在氣相中的要高。同理，混合物的蒸氣部分冷凝，則冷凝液中難揮發(fā)組分的濃度要比在氣相中的高，反之亦然。多次進(jìn)行部分汽化和部分冷凝以后，最終可以在氣相中得到比較純的易揮發(fā)組分，而在液相中得到比較純的難揮發(fā)組分。也就是說，精餾塔內(nèi)混合物中各組分在等壓下，經(jīng)過多次汽化，多次冷凝，使高、低沸點(diǎn)不同的組分分別向塔釜和塔頂移動(dòng)，以達(dá)到分離的目的。

2.3二乙烯苯生產(chǎn)工藝流程簡述

二乙苯在脫氫工序經(jīng)過脫氫反應(yīng)后，生成二乙烯苯，由于原料中組分較多，因而該脫氫反應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的不完全反應(yīng)，經(jīng)脫氫之后得到的經(jīng)冷凝后的物料稱之為脫氫液，經(jīng)過組分控制的脫氫液送至精餾工段，經(jīng)粗餾塔進(jìn)行粗分離，塔釜得到既定含量的粗DVB后，再經(jīng)精餾塔進(jìn)一步除去其中的萘等高沸點(diǎn)物質(zhì)和催化劑等雜質(zhì)后得到純凈的DVB成品。粗餾塔頂?shù)妮p組分物質(zhì)經(jīng)過低沸點(diǎn)塔后，塔頂餾出低沸點(diǎn)物，塔釜得到較為純凈的二乙苯回收利用。

3二乙烯苯精餾崗位生產(chǎn)影響因素

二乙烯苯精餾崗位生產(chǎn)主要是物料分離過程，其中不涉及組分的變化。精餾工序生產(chǎn)操作中涉及的工藝參數(shù)主要有：塔的真空度、塔系統(tǒng)溫度、塔回流比、預(yù)熱溫度、再沸器液位等。要保證精餾塔的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，必須對(duì)塔進(jìn)行合理的操作和調(diào)節(jié)，才能使塔具有最佳的分離能力和經(jīng)濟(jì)效益。在精餾塔的操作中，要維持精餾過程連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，必須從以下幾個(gè)因素著手：

3.1應(yīng)嚴(yán)格維持好精餾塔系統(tǒng)的三大平衡，即物料平衡、熱量平衡和氣液相態(tài)平衡

（1）維持物料平衡必須要有合理的物料分配，保持全塔的總物料平衡與易揮發(fā)組分的平衡。若總物料不平衡，如進(jìn)料量大于出料量，則會(huì)出現(xiàn)淹塔，當(dāng)進(jìn)料量小于出料量時(shí)就會(huì)引起塔釜蒸干，這都會(huì)嚴(yán)重影響塔的正常生產(chǎn)，破壞其平衡。在滿足總物料平衡的前提下還要同時(shí)滿足各個(gè)組分的物料平衡，因?yàn)樵谒?nèi)是物理變化，沒有化學(xué)變化，不會(huì)有組分的變化，塔內(nèi)任一組分的進(jìn)塔量應(yīng)等于其出塔量。

（2）塔的正常生產(chǎn)還要保持塔在操作過程中的熱量平衡。這其中包括再沸器、冷凝器、預(yù)熱器、精餾塔等整個(gè)精餾系統(tǒng)的熱量平衡。因?yàn)橛蛇@些設(shè)備組成的精餾系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的整體，塔內(nèi)某個(gè)參數(shù)的變化必然會(huì)反映到再沸器和冷凝器中。

（3）除了以上兩個(gè)平衡外，塔器操作最重要的還有一個(gè)平衡，那就是氣液相態(tài)平衡。精餾塔主要就是利用物料氣、液兩相在塔內(nèi)填料或塔板上接觸，發(fā)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)物料組分的分離，從而達(dá)到物料提純的目的。

3.2精餾塔操作要有合適的回流比

在精餾塔的結(jié)構(gòu)和塔板數(shù)（填料塔為理論塔板數(shù)）已經(jīng)確定的情況下，操作時(shí)必須要具有一定的回流比，回流比的大小對(duì)精餾塔的操作影響很大。不同含量不同品種的二乙烯苯在生產(chǎn)時(shí)回流比也各不相同。因此，在操作時(shí)必須要把握好某種產(chǎn)品的回流比，在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)。

3.3塔內(nèi)要有適當(dāng)?shù)恼羝俣龋S持正常的塔釜液位

在我們的生產(chǎn)過程中，蒸汽速度通常體現(xiàn)在塔釜及塔頂壓力上。而在生產(chǎn)中，由于我們的塔系操作采用負(fù)壓操作，塔頂及塔釜的壓力除受到真空泵抽真空效率的影響外還要受到塔釜再沸器加熱情況的影響。塔釜再沸器加熱良好，再沸器內(nèi)液相蒸發(fā)量大時(shí)，塔釜真空度就小，要在實(shí)際操作中盡量保持塔釜液位一定。這樣就可以減少塔釜壓力的變化，有利于保持塔內(nèi)物料的總平衡，也可以防止液泛、淹塔及塔釜蒸干現(xiàn)象的發(fā)生。

4二乙烯苯脫氫工序生產(chǎn)影響因素

影響二乙烯苯脫氫生產(chǎn)的主要因素有催化劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力，水蒸氣用量，原料純度等。

4.1催化劑

催化劑是脫氫反應(yīng)首要的影響因素。催化劑的質(zhì)量決定了二乙苯脫氫反應(yīng)的速度、轉(zhuǎn)化率、乙基苯乙烯轉(zhuǎn)化為二乙烯苯的選擇性。目前脫氫工序接觸器（即反應(yīng)器）內(nèi)使用的主要是由廈門大學(xué)生產(chǎn)的氧化鐵系催化劑。該催化劑反應(yīng)活性好，壽命較長，且在水蒸氣存在下可以自行再生，它的連續(xù)使用周期長，即使活性降低后在單通水蒸氣的情況下經(jīng)過短暫時(shí)間內(nèi)就能恢復(fù)其活性。

42反應(yīng)溫度

二乙苯脫氫反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，升高溫度，有利于脫氫反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)有利于產(chǎn)品中乙基苯乙烯更多的轉(zhuǎn)化為二乙烯苯，這是我們生產(chǎn)所需要的。但是，由于烴類物質(zhì)在高溫下不穩(wěn)定，容易發(fā)生許多副反應(yīng)，而且溫度過高的話，產(chǎn)品中的乙基苯乙烯和二乙烯苯容易發(fā)生聚合。所以該反應(yīng)不適合在高溫下進(jìn)行。但是，低溫時(shí)不僅反應(yīng)速率會(huì)變慢，而且平衡產(chǎn)率也會(huì)降低，不利于乙基苯乙烯向二乙烯苯的轉(zhuǎn)化。這就有一個(gè)最佳的反應(yīng)溫度。這個(gè)最佳反應(yīng)溫度需根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，并結(jié)合催化劑的不同使用階段來具體確定?？紤]到反應(yīng)平衡，同時(shí)提高反應(yīng)速率、降低副反應(yīng)的發(fā)生，并結(jié)合催化劑的最佳使用條件及節(jié)省能源，確定二乙苯脫氫反應(yīng)的適宜反應(yīng)溫度為600℃，反應(yīng)器溫度控制在580℃～600℃。

43反應(yīng)壓力

二乙苯脫氫反應(yīng)是在氣體狀態(tài)下進(jìn)行的增分子反應(yīng)，反應(yīng)后氣體體積增大。降低壓力對(duì)反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)有利。由于二乙苯等化學(xué)物品是易燃易爆的危險(xiǎn)化學(xué)品，同時(shí)，反應(yīng)器直接與明火接觸。為了保證該反應(yīng)在高溫低壓下安全進(jìn)行，生產(chǎn)上不采用負(fù)壓操作。同時(shí)在生產(chǎn)中加入不參與反應(yīng)、且在冷凝后易與物料分離的水蒸氣作為稀釋劑，降低反應(yīng)物的分壓，保證該反應(yīng)在高溫低壓下進(jìn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)壓力為005MPa。同時(shí)采用水蒸氣作為稀釋劑，可以提供給脫氫反應(yīng)所需的一部分熱量，還可以加快物料氣在系統(tǒng)內(nèi)的流速，尤其是反應(yīng)產(chǎn)物的流速，從而使反應(yīng)產(chǎn)物快速脫離催化劑表面，有利于反應(yīng)向生成二乙烯苯的方向進(jìn)行。同時(shí)水蒸氣可以吹走催化劑表面的積炭，保證催化劑的活性。經(jīng)過大量實(shí)踐證明，水蒸氣對(duì)二乙苯的比例為3∶1時(shí)有利于生產(chǎn)的進(jìn)行。

44原料要求

原料主要要求的是二乙苯的含量。為了減少副反應(yīng)的發(fā)生，減少原料消耗，降低生產(chǎn)成本，要求二乙苯的含量最好≥88%，同時(shí)要求高沸（主要是萘）含量≤8%，色澤為無色或淡藍(lán)色或微紅色透明液體。