苯烷基化制乙苯精馏工艺模拟设计开题报告

1. 研究目的与意义

乙苯是一种非常重要的化工材料，是一个芳香族的有机化合物，无色透明的液体，易燃，容易被氧化，氧化产物是随着氧化剂的强弱及反应条件的不同而不一样。乙苯是生产苯乙烯的原料，目前为止，工业上苯与乙烯的烷基化反应是生产乙苯的主要方法。近年来我国对乙苯的需求相比以前飞速增长，供求的矛盾日渐突出。乙苯的主要用途：在石油化学工业作为生产苯乙烯的中间体，所制成的苯乙烯一般被用来制备常用的塑料制品—聚苯乙烯；在原油里存在少量的乙苯；乙苯也存在于某些颜料中；乙苯同样用于有机合成和用作溶剂等。

由烷基化制乙苯的工艺至今经历了三个阶段，即由alcl3为催化剂的烷基化路线、以zsm-5沸石为催化剂的气相烷基化法以及由y-沸石为催化剂的液相法制乙苯工艺路线。近年来国内也开发了以沸石为催化剂生产乙苯的研究，并显示了良好的工业前景。上海高桥石化工厂研制的af-5催化剂实在常压气相反应制乙苯的工艺，催化剂易结焦、失活较快，难以推广；中国石化总公司石油化工科学研究院专利介绍了用β沸石/γ-al2o3催化剂合成乙苯；北京服装学院化工研究所与燕山石化公司化工二厂合作开发了fx-02催化剂，以改性β沸石为主要活性成分；中科院大连化物所先成功地将zsm-5用于fcc干气制乙苯的技术后，又继续研究了多元沸石催化剂；江苏省丹阳市化工医药试剂研究所成功开发非乙烯路线制乙苯的新工艺。同时，国内催化蒸馏技术制乙苯的研究也取得了进展。

其中苯和乙烯烷基化以alcl3为催化剂是采用典型的friedel-crafts工艺，反应的副产物主要为二乙苯和多乙苯。对该方法设计的精馏装置由苯回收塔、乙苯精馏塔和二乙苯精馏塔组成。苯的回收塔的进料是来自中间罐区的烃化液，塔顶产物回送烃化工序作为烷基化反应的原料苯，而塔釜的粗乙苯送至乙苯精馏塔内；乙苯精馏塔塔顶的产物为精乙苯，部分送至脱氢工序作为脱氢原料，剩下的部分送至中间罐区，塔釜物料冷却后送至二乙苯精馏塔；二乙苯精馏塔塔顶产物为乙苯与二乙苯的混合物，将混合物送至中间罐区作为烃化工序烷基转移原料，塔釜的多乙苯混合物经冷却后送至中间罐区作为副产品外售。

2. 研究内容和预期目标

主要内容：了解乙苯的性能和用途，进一步了解现有主要的生产方法及工艺流程。确定本设计采用的精馏方法，了解该精馏方法目前可能存在的问题，并对所选定的设计方案进行工艺设计。

预期目标：完成有关乙苯的生产方法的文献综述；对确定的设计的工艺方案予以叙述和说明；完成过程及设备的工艺计算；制定各单元设备的自控方案；对车间及设备进行工艺设计，并绘制工程图纸。

3. 研究的方法与步骤

研究方法、步骤：通过查阅文献资料，了解乙苯生产方法。利用对比分析的方法，确定工艺设计方案。利用Aspen Plus软件辅助进行物料衡算、热量衡算、管路计算及设备选型及设计等工艺计算，确定苯烷基化制乙苯精馏设备的尺寸和类型，连接管路的直径、安装高度和安装位置以及车间和厂房的建筑尺寸等。根据工艺操作条件确定苯回收塔，乙苯塔以及二乙苯精馏塔的自控方案。依据苯烷基化制乙苯精馏设备的布置要求确定车间布置方案。依据工艺计算的结果，通过计算机及手绘画出苯烷基化制乙苯精馏车间物料流程图、带控制点的工艺流程图、设备设计条件图、设备平面及立面布置图等。

4. 参考文献

[1]包宗宏，武文良. 化工计算与软件应用.北京：化学工业出版社，2018

[2]孙兰义. 化工过程模拟实训-aspen plus教程. 北京：化学工业出版社，2017

[3]潭蔚. 化工设备设计基础. 天津: 天津大学出版社，2000

5. 计划与进度安排

（1）2022年12月28日-2022年3月12日：查阅制备乙苯的相关资料，编写文献综述，完成苯烷基化制乙苯精馏模拟设计开题报告；

（2）2022年3月15日-2022年3月26日：确定乙苯的生产方法，确定选用的精馏设计工艺流程；

（3）2022年3月29日-2022年4月23日：进行精馏过程的物料、热量衡算和设备工艺计算及选型；