10万吨年苯与丙烯泡点法烷基化生产异丙苯工艺设计(附件)
异丙苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯酚和丙酮。本设计采用YSBH-3型分子筛催化剂的最新研究结果，泡点烷基化工艺生产异丙苯。工艺反应器使用三段绝热床烷基化反应器，第一段采用泡点烷基化，二三段采用液相烷基化的操作方式。本文对异丙苯生产工艺以及发展历史作了简单的介绍并进行展望。在最后对年产10万吨异丙苯进行工艺设计，主要包括工艺流程设计和苯塔和异丙苯塔的工艺计算，以及精馏塔的设备计算。关键字 异丙苯 泡点法 精馏塔 工艺设计目 录
1 引言 1
2文献综述 1
2.2异丙苯的合成方法 1
2.1.1烷基化法 1
2.1.2烷基转移法 2
2.2烷基化法生产异丙苯现状 2
2.2.1传统生产工艺 2
2.2目前主要生产工艺 3
2.2.1国外生产工艺 3
2.2.2国内生产技术 3
2.3异丙苯工艺发展趋势 5
3 工艺设计 5
3.1工艺原料 5
3.2反应器工艺选择 5
4 泡点反应器计算 6
4.1反应器进料计算 6
4.2 物料衡算 7
4.3 能量衡算 8
5精馏塔的计算 10
5.1 苯塔的计算 10
5.1.1 物料衡算 10
5.1.2 塔板数计算 11
5.1.3平均摩尔质量计算 12
5.1.4塔顶，塔釜，进料板温度 14
5.1.5平均密度的计算 14
5.1.5液体表面张力计算 14
5.1.6液体平均粘度计算 15
5.1.7最小回流比 15
5.1.8塔径计算 15
5.1.9 塔板主要工艺尺寸的计算 17
5.1.10 塔体结构计算 20
5.1.11精馏塔的辅助设备设计及其选型 20
5.1.12裙座等附件选择 21
5.2异丙苯塔的计算 21
5.2.1物料衡算 21
5.2.1塔板数计算 22
5.2.3 平 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 5.1.8塔径计算 15
5.1.9 塔板主要工艺尺寸的计算 17
5.1.10 塔体结构计算 20
5.1.11精馏塔的辅助设备设计及其选型 20
5.1.12裙座等附件选择 21
5.2异丙苯塔的计算 21
5.2.1物料衡算 21
5.2.1塔板数计算 22
5.2.3 平均摩尔质量计算 23
5.2.4 塔顶、塔釜、进料板温度 24
5.2.5平均密度的计算 25
5.2.6液体表面张力计算 25
5.2.7液体平均粘度计算 26
5.2.8最小回流比 26
5.2.9塔径计算 26
5.2.9 塔板主要工艺尺寸的计算 28
5.2.10 塔体结构计算 31
5.1.11裙座等附件选择 31
6 苯塔、异丙苯塔设计汇总 31
6.1苯塔设计汇总： 32
6.2 异丙苯塔设计结果 33
结 论 34
致 谢 35
附 录 36
参考文献 38
1 引言
异丙苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯酚和丙酮，其它用途是作为油漆、清漆和搪瓷珐琅的稀释剂、某些石油溶剂的成分以及高辛烷值航空燃料油组份。另外，还可用于制造聚合和氧化催化剂，并有它制取苯乙酮、α-甲基苯乙烯和过氧化物等产品，用途十分广泛[1]。
目前工业上生产异丙苯的方法主要有两种: —种是在催化剂作用下通过苯与丙烯的烷基化反应制备,这种方法也是目前工业运用最广的；另一种是在催化剂作用下通过二异丙苯、三异丙苯(多异丙苯)与苯进行烷基转移反应制备。
反应工艺的研究也在不断深入,目前研究的比较多的主要有以下三种:固定床反应工艺、催化蒸馏(CD)反应工艺和悬浮催化蒸馏(SCD)反应工艺。
生产工艺的发展经历了传统工艺和新型工艺两个阶段。传统生产工艺包括固体磷酸(SPA)法和三氯化铝均相法,新型工艺包括以下五种:UOP工艺(γ型分子筛)、Mobil/Badger工艺(MCM-22分子筛)、Dow/Kellogg工艺、Enichem工艺(P分子筛)、CDTech工艺。
本课题催化剂选择我国已经国产化并成功投入应用的YSBH-3型分子筛催化剂，工艺选择应用该催化剂获得的最新研究成果，即泡点进料烷基化工艺：由于苯与丙烯烷基化是一个强放热反应过程，而温度的变化对烷基化产物的分布和催化性能的发挥起到至关重要的作用，工业上为实现稳定操作，不得不采取较高压力操作以保证物料全程液化和大量苯循环操作以保证操作温度稳定，造成大量的动力消耗和后续分离负荷加重。事实上，对于苯与丙烯液相烷基化合成异丙苯这样一个易挥发反应体系，若允许少量的物料汽化，则可利用显热的潜热化实现反应的恒定操作，而物料泡点温度下反应是实现这一构思的优选。
2文献综述
2.2异丙苯的合成方法
2.1.1烷基化法
烷基化法是目前异丙苯生产的主流工艺。苯与丙烯的烷基化反应的反应机理是正碳离子反应机理，是苯环上的亲电子取代过程，即正碳离子先和丙烯分子反应生成新的正碳离子，在相互反应生成烷基苯，苯与丙烯进行烷基化反应的主要产物为异丙苯。然而，由于异丙苯中异丙基对苯环的推电子效应，苯环电子云密度增加，使反应生成的异丙苯比苯更活跃，可以与丙烯进一步反应生成多异丙苯[2]。根据苯与丙烯烷基化合成异丙苯是烷基化反应器的不同，目前主要有固定床反应工艺，固定床催化蒸馏反应工艺，悬浮床催化蒸馏工艺和泡点反应工艺[3]。
在固定床反应工艺中根据反应物相态的不同可分为气相法，液相法，气液固三相法。气相法优点是消除了催化剂对设备的腐蚀和污染问题。缺点是反应温度高，能耗大，而且会促进进一步反应产生多异丙苯；液相法优点是反应温度低，副产物少，同时可以降低烯烃的齐聚反应，可以延长催化剂使用寿命，缺点是采用传统催化剂会严重腐蚀反应器并造成环境污染；气液固三相法，将固态分子催化剂浸没于液相苯中，反应物丙烯以气态状态通过液相苯扩散到催化剂活性位上从而发生苯的烷基化反应[4]。
2.1.2烷基转移法
烷基转移法主要用于将二异丙苯或三异丙苯转化成异丙苯。由于在烷基化生产中难免会产生二异丙苯和三异丙苯杂质，从而烷基转移法主要用于将反应生成的杂质转化为产物异丙苯从而提高产率[5]。
2.2烷基化法生产异丙苯现状
2.2.1传统生产工艺
固体磷酸法又称SPA法由UOP公司开发成功并实现工业化生产，Kellogg公司对该工艺进
1 引言 1
2文献综述 1
2.2异丙苯的合成方法 1
2.1.1烷基化法 1
2.1.2烷基转移法 2
2.2烷基化法生产异丙苯现状 2
2.2.1传统生产工艺 2
2.2目前主要生产工艺 3
2.2.1国外生产工艺 3
2.2.2国内生产技术 3
2.3异丙苯工艺发展趋势 5
3 工艺设计 5
3.1工艺原料 5
3.2反应器工艺选择 5
4 泡点反应器计算 6
4.1反应器进料计算 6
4.2 物料衡算 7
4.3 能量衡算 8
5精馏塔的计算 10
5.1 苯塔的计算 10
5.1.1 物料衡算 10
5.1.2 塔板数计算 11
5.1.3平均摩尔质量计算 12
5.1.4塔顶，塔釜，进料板温度 14
5.1.5平均密度的计算 14
5.1.5液体表面张力计算 14
5.1.6液体平均粘度计算 15
5.1.7最小回流比 15
5.1.8塔径计算 15
5.1.9 塔板主要工艺尺寸的计算 17
5.1.10 塔体结构计算 20
5.1.11精馏塔的辅助设备设计及其选型 20
5.1.12裙座等附件选择 21
5.2异丙苯塔的计算 21
5.2.1物料衡算 21
5.2.1塔板数计算 22
5.2.3 平 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 5.1.8塔径计算 15
5.1.9 塔板主要工艺尺寸的计算 17
5.1.10 塔体结构计算 20
5.1.11精馏塔的辅助设备设计及其选型 20
5.1.12裙座等附件选择 21
5.2异丙苯塔的计算 21
5.2.1物料衡算 21
5.2.1塔板数计算 22
5.2.3 平均摩尔质量计算 23
5.2.4 塔顶、塔釜、进料板温度 24
5.2.5平均密度的计算 25
5.2.6液体表面张力计算 25
5.2.7液体平均粘度计算 26
5.2.8最小回流比 26
5.2.9塔径计算 26
5.2.9 塔板主要工艺尺寸的计算 28
5.2.10 塔体结构计算 31
5.1.11裙座等附件选择 31
6 苯塔、异丙苯塔设计汇总 31
6.1苯塔设计汇总： 32
6.2 异丙苯塔设计结果 33
结 论 34
致 谢 35
附 录 36
参考文献 38
1 引言
异丙苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯酚和丙酮，其它用途是作为油漆、清漆和搪瓷珐琅的稀释剂、某些石油溶剂的成分以及高辛烷值航空燃料油组份。另外，还可用于制造聚合和氧化催化剂，并有它制取苯乙酮、α-甲基苯乙烯和过氧化物等产品，用途十分广泛[1]。
目前工业上生产异丙苯的方法主要有两种: —种是在催化剂作用下通过苯与丙烯的烷基化反应制备,这种方法也是目前工业运用最广的；另一种是在催化剂作用下通过二异丙苯、三异丙苯(多异丙苯)与苯进行烷基转移反应制备。
反应工艺的研究也在不断深入,目前研究的比较多的主要有以下三种:固定床反应工艺、催化蒸馏(CD)反应工艺和悬浮催化蒸馏(SCD)反应工艺。
生产工艺的发展经历了传统工艺和新型工艺两个阶段。传统生产工艺包括固体磷酸(SPA)法和三氯化铝均相法,新型工艺包括以下五种:UOP工艺(γ型分子筛)、Mobil/Badger工艺(MCM-22分子筛)、Dow/Kellogg工艺、Enichem工艺(P分子筛)、CDTech工艺。
本课题催化剂选择我国已经国产化并成功投入应用的YSBH-3型分子筛催化剂，工艺选择应用该催化剂获得的最新研究成果，即泡点进料烷基化工艺：由于苯与丙烯烷基化是一个强放热反应过程，而温度的变化对烷基化产物的分布和催化性能的发挥起到至关重要的作用，工业上为实现稳定操作，不得不采取较高压力操作以保证物料全程液化和大量苯循环操作以保证操作温度稳定，造成大量的动力消耗和后续分离负荷加重。事实上，对于苯与丙烯液相烷基化合成异丙苯这样一个易挥发反应体系，若允许少量的物料汽化，则可利用显热的潜热化实现反应的恒定操作，而物料泡点温度下反应是实现这一构思的优选。
2文献综述
2.2异丙苯的合成方法
2.1.1烷基化法
烷基化法是目前异丙苯生产的主流工艺。苯与丙烯的烷基化反应的反应机理是正碳离子反应机理，是苯环上的亲电子取代过程，即正碳离子先和丙烯分子反应生成新的正碳离子，在相互反应生成烷基苯，苯与丙烯进行烷基化反应的主要产物为异丙苯。然而，由于异丙苯中异丙基对苯环的推电子效应，苯环电子云密度增加，使反应生成的异丙苯比苯更活跃，可以与丙烯进一步反应生成多异丙苯[2]。根据苯与丙烯烷基化合成异丙苯是烷基化反应器的不同，目前主要有固定床反应工艺，固定床催化蒸馏反应工艺，悬浮床催化蒸馏工艺和泡点反应工艺[3]。
在固定床反应工艺中根据反应物相态的不同可分为气相法，液相法，气液固三相法。气相法优点是消除了催化剂对设备的腐蚀和污染问题。缺点是反应温度高，能耗大，而且会促进进一步反应产生多异丙苯；液相法优点是反应温度低，副产物少，同时可以降低烯烃的齐聚反应，可以延长催化剂使用寿命，缺点是采用传统催化剂会严重腐蚀反应器并造成环境污染；气液固三相法，将固态分子催化剂浸没于液相苯中，反应物丙烯以气态状态通过液相苯扩散到催化剂活性位上从而发生苯的烷基化反应[4]。
2.1.2烷基转移法
烷基转移法主要用于将二异丙苯或三异丙苯转化成异丙苯。由于在烷基化生产中难免会产生二异丙苯和三异丙苯杂质，从而烷基转移法主要用于将反应生成的杂质转化为产物异丙苯从而提高产率[5]。
2.2烷基化法生产异丙苯现状
2.2.1传统生产工艺
固体磷酸法又称SPA法由UOP公司开发成功并实现工业化生产，Kellogg公司对该工艺进
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/807.html
