Vol. 40 No. 4華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(白然科學(xué)版)4932014-08Journal of East China University of Science and Technology ( Natural Science Edition)文章編號(hào):1006-3080 2014)04-0493-07乙苯/苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化運(yùn)行研究張彬'， 楊為民'，劉文杰'，繆長(zhǎng)喜'，楊衛(wèi)勝'，錢(qián)鋒(1.中國(guó)石化上海石油化工研究院，上海201208; 2.華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,上海200237)摘要:針對(duì)乙苯/苯乙烯實(shí)際生產(chǎn)裝置,分別建立了烷基化、烷基轉(zhuǎn)移、乙苯精餾、乙苯脫氫、苯乙烯精餾生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)理模型,該機(jī)理模型與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程誤差范圍在2%左右。以該模型為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化操作設(shè)計(jì),生產(chǎn)裝置實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明:基于該優(yōu)化操作系統(tǒng)，可有效降低裝置的能耗,為其他乙苯/苯乙烯裝置的優(yōu)化運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:烷基化;乙苯脫氫;機(jī)理模型;操作優(yōu)化中圖分類(lèi)號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼:AOptimization of Processes for Ethylbenzene andDehydrogenation of Ethylbenzene to StyreneZHANG Bin'，YANG Wei-min',LIU Wenr-jie', MIAO Chang-xil,YANG Wei sheng'，QIAN Feng2(1. Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology，Shanghai 201208, China;2. School of Information Science and Engineering, East China University ofScience and Technology, Shanghai 200237，China)Abstract: Aiming at ethylbenzene and dehydrogenation of ethylbenzene to styrene， the principlemodels for alkylation reactor， tranalkylation rector， ethylbenzene rectify tower， dehydrogenation ofethylbenzene to styrene, and styrene rectify tower are made, respectively, which have only 2% error withthe actual production process. These models are used for the optimization design of the system process.The practical operation results show that this optimized operation system can effectively reduce the energyconsumption and provide a support for the optimization of other ethylbenzene and dehydrogenation ofethylbenzene to styrene.Key words: alkylation; dehydrogenation of ethylbenzene; principle model; optimization乙苯是重要的有機(jī)化工原料,主要用于生產(chǎn)苯許多學(xué)者研究了 乙苯/苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程的模型及優(yōu)乙烯單體。苯乙烯是最重要的有機(jī)化工原料之一，化操作1] ,但這些研究大多沒(méi)有針對(duì)具體實(shí)際工業(yè)用于制造聚苯乙烯(PS)、工程塑料ABS、SAN、苯乙對(duì)象,且只針對(duì)苯乙 烯生產(chǎn)流程中的某個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行烯/丁二烯共聚膠乳(SB)、丁苯橡膠和膠乳(SBR)研究。因苯乙烯生產(chǎn)流程較長(zhǎng),這種局部環(huán)節(jié)的研等。乙苯/苯乙烯聯(lián)合裝置主要由烷基化/烷基轉(zhuǎn)究顯然具有一定的缺陷。本文針對(duì)某20X10* t/a .移、乙苯精餾、乙苯脫氫,苯乙烯精餾四大單元組成。裝 置進(jìn)行研究,分別進(jìn)行烷基化反應(yīng)器、烷基轉(zhuǎn)移、收稿日期:2013-08-05基金項(xiàng)目:中國(guó)石化科技開(kāi)發(fā)部項(xiàng)目(411052)中國(guó)煤化工作者簡(jiǎn)介:張彬(1977-).男.博士.高級(jí)工程師 .主要研究方向?yàn)榛疶.過(guò)程優(yōu)化控制、化工過(guò).MYHCNM HG通信聯(lián)系人:楊為民.E mail: yangwm. sshy@ sinopec. com.494華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第40卷乙苯精餾、乙苯脫氫反應(yīng)、苯乙烯精餾環(huán)節(jié)機(jī)理建基化反應(yīng)、烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng).乙苯精餾單元組成?，F(xiàn)有.模,并設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對(duì)全流程裝置進(jìn)行優(yōu)化研究,對(duì)生產(chǎn)中各個(gè)單元的操作大多基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。在乙苯于其他裝置的運(yùn)行具有- - 定的示范意義。生產(chǎn)單元中.液相烷基化乙苯生產(chǎn)過(guò)程能耗相對(duì)較高,烷基化反應(yīng)器人口溫度高且難以控制,乙苯與苯1乙苯/苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程分析乙烯的物質(zhì)的量之比高。為保證產(chǎn)品質(zhì)量,乙苯精餾單元操作相對(duì)保守.導(dǎo)致塔的回流及再沸器蒸汽乙苯/苯乙烯聯(lián)合裝置涉及單元較多,如圖1、用量 相對(duì)保守,從而導(dǎo)致能耗較高。圖2所示,其中乙苯單元生產(chǎn)裝置主要由液相法烷新鮮苯不凝氣55號(hào)。多乙苯乙烯o-1殘油烷基化反應(yīng)器烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器苯塔脫非芳塔乙苯產(chǎn)品塔多乙苯塔.圖1乙苯生產(chǎn)單元流程圖Fig. 1 Diagram of ethylbenzene unit尾氣幾.寶長(zhǎng)/甲苯苯乙烯B加熱爐乙苯水粗苯乙烯塔乙苯塔精苯乙烯塔圖2苯乙烯生產(chǎn)單元流程圖Fig.2 Diagram of dehydrogenation of ethylbenzene to styrene苯乙烯單元利用負(fù)壓乙苯脫氫技術(shù),主要由兩藝的特點(diǎn),基于能量守恒、物料平衡，以實(shí)際生產(chǎn)數(shù)個(gè)串聯(lián)的絕熱徑向反應(yīng)器及若干換熱器組成，后續(xù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化回歸得到兩個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型;苯乙烯精餾系統(tǒng)由粗苯乙烯塔、乙苯塔、精苯乙烯塔其次，利用流程模擬軟件AspenPlus建立精餾系統(tǒng)等組成。苯乙烯單元的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為乙苯脫氫單元，等其他單元的機(jī)理模型,并以此模型為基礎(chǔ)指導(dǎo)在文獻(xiàn)[6]中有對(duì)其的具體操作，如同乙苯精餾單生產(chǎn)。元,為獲得較高的產(chǎn)品質(zhì)量,苯乙烯精餾單元各塔回流量和再沸器蒸汽用量比較保守,能耗也相對(duì)較高。2機(jī)理模型構(gòu)建雖然在實(shí)際操作過(guò)程中技術(shù)人員可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作這些裝置,但大多數(shù)情況下反應(yīng)器及塔設(shè)備的2.1烷基中國(guó)煤化工充模型最優(yōu)操作參數(shù)難以定性或者定量確定。為此本文首為建MHCNMHG烷基化反應(yīng)考慮先根據(jù)烷基化反應(yīng)器和烷基轉(zhuǎn)移、乙苯脫氫反應(yīng)工如下主、副反應(yīng)。.495第|期張彬,等:乙苯 苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化運(yùn)行研究.主反應(yīng):生成速率;Prn,ps,pu.pr.pw分別為乙苯、苯乙烯、C.H+C:H:--→C,H:C:H:- 0H(1)氫、甲苯、苯在系統(tǒng)中的分壓;k、=uexp(- E