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苯乙烯材料制备原理
乙苯脱氢法制备苯乙烯材料
姓名:
栗守才
学号:
040110062
专业:
材料工程
关键词:
苯乙烯生产工艺,烷基化及转烷基化,乙苯精制,乙苯脱氢反应,苯乙烯精制,阻聚剂,催化剂
Keywords:
ProcessofEB/SMplant,AlkylationandTransalkylation,EBDistillationandEBSlop,Dehydrogenationaction,SMDistillationandSMSlop,DNBP,Catalyst.
第一章绪论
1苯乙烯用途及市场
1.1苯乙烯的用途
苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,它是仅次于聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)的第四大乙烯衍生产品,主要用于生产聚苯乙烯(PS)、丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯-丙烯晴树脂(SAN)和不饱和树脂,苯乙烯系列的产品在合成树脂产量中仅次于聚乙烯、聚氯乙烯而位于第三位。
苯乙烯的用途
⑴PS
聚苯乙烯是苯乙烯最重要的衍生物,产品包括通用型聚苯乙烯(GPPS)、耐冲击型聚苯乙烯(HIPS)以及可发泡聚苯乙烯(EPS)等。
聚苯乙烯具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点,广泛应用于通信器材和高频电器中,如无线电零件、高频电容器等。
由于聚苯乙烯具有高度透明性,可用于生产公共建筑的透明部件、光学仪器和透明模型,如灯罩、仪表壳罩等。
聚苯乙烯还大量应用于食品包装材料和日用品。
⑵ABS和SAN
在国内,ABS和SAN树脂是仅次于聚苯乙烯的第二大苯乙烯衍生物。
ABS由丙烯晴、丁二烯和苯乙烯共聚生成,SAN由苯乙烯和丙烯晴共聚生成。
ABS具有较好的抗冲强度、良好的耐油性、耐水性和化学稳定性,耐寒性能良好,电性能良好,其绝缘性很少受温度、湿度的影响。
ABS主要用于生产工程塑料制品,可以用于制作各种工业和家用电器外壳、内筒和部件,汽车和飞机的仪表部件;ABS的强度很高,密度小,也可以用来制作汽车保险杠。
SAN树脂是一种坚硬、透明的材料,具有良好的尺寸稳定性、耐候性、耐热性、耐油性、抗震动性和化学稳定性。
SAN的典型应用领域有家用电子、电器配件、日用商品、汽车工业等。
⑶丁苯橡胶SBR
苯乙烯与丁二烯通过溶液聚合或乳液聚合可生产丁苯橡胶。
丁苯橡胶是目前合成橡胶中能代替天然橡胶的一种产量最多的通用橡胶,主要用于制造汽车轮胎。
⑷不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯树脂也是苯乙烯的一大消费领域,主要用于生产玻璃钢制品、涂料和建筑材料等。
⑸苯乙烯系热塑性弹性体
苯乙烯系热塑性弹性体主要包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)以及其相应的加氢产物SEBS和SEPS等,我国的产品主要为SBS产品。
⑹其他方面
在其他方面,苯乙烯还用于生产农药、医药、离子交换树脂等。
1.2苯乙烯的市场
目前世界苯乙烯的消费结构为:
聚苯乙烯约占消费量的63.2%,ABS/SAN树脂约占总消费量的14.9%,SBR及胶乳约占总消费量的9.7%,不饱和树脂约占总消费量的4.3%,苯乙烯共聚物(包括SBS、苯乙烯和丙烯晴共聚物等)约占总消费量的2.0%。
在苯乙烯主要的下游衍生物中,全球消费增长最快的领域将是ABS/SAN,其年均增长率将达到6.2%,其次是苯乙烯共聚物,消费量的年均增长率将达到5.7%。
由于苯乙烯主要的下游产品消费的强劲增长,世界苯乙烯生产快速发展,1999年世界苯乙烯的生产能力只有21698kt/a,2006年增加到29954kt/a,2011年全球乙烯总消费量将达到30976kt/a。
目前,我国约60%的苯乙烯用于生产聚苯乙烯(PS)和发泡聚苯乙烯(EPS),17%用于生产ABS,23%用于生产其他产品。
未来几年由于终端产品的合理化和PS替代产品的出现,我国PS和EPS消费增速将有效放缓,而ABS树脂和丁苯橡胶(SBR)的需求将迅速增长。
预计SBR消费将以两位数速率增长,年增长率将找过25%;ABS的市场需求增长率将达到8.6%。
2006年我国SBR对苯乙烯的消费量约为200kt,,预计2010年将增加到250kt;2006年ABS对苯乙烯的消费量约为630kt,预计2010年将超过1000kt。
由于国内需求的巨大缺口和维持强劲的增长,虽然我国苯乙烯的产能增速明显,但依然没有改变其供不应求的局面。
2国内苯乙烯装置简介
我国从20世纪50年代开始生产苯乙烯,第一套生产装置为前苏联援建的兰化20kt/a苯乙烯装置,乙苯工艺采用传统AlCl3液相法,苯乙烯工艺采用等温催化脱氢工艺。
后来,我国自行开发建设了几套同类型装置以及C8精馏装置,但技术落后,能耗、物耗较高。
截止到2008年6月份,我国共有苯乙烯生产装置19套,总生产能力为2909kt/a。
目前我国的苯乙烯装置中,乙苯的生产主要采用UOP/Lummus液相分子筛工艺、国内自主开发的液相分子筛工艺、Fina/Badger气相分子筛工艺和国内自主开发的催化干气制乙苯四种工艺;苯乙烯的生产主要采用的工艺有UOP/Lummus乙苯催化脱氢工艺、Fina/Badger乙苯催化脱氢工艺和国内自主开发的乙苯催化脱氢工艺。
第二章苯乙烯原料及有关基础知识
1.1苯
苯是生产苯乙烯的原料之一,苯在常温下为无色有芳香气味的液体,相对分子质量78.1136,常压沸点80.09℃,临界压力4.7967Mpa,临界温度289.1℃,爆炸极限1.4%~7.1%。
苯不溶于水,溶于醇、醚、丙酮等多种有机溶剂,常用作溶剂,可用于生产香料、燃料、塑料、医药、炸药、橡胶等。
1.2乙烯
乙烯是生产苯乙烯的原料之一,它是烯烃中最简单的一种,由于它具有双键结构,反应能力很强。
通过乙烯的聚合、氧化、加成等化学反应,可以得到很多有价值的衍生物,如塑料、乙丙橡胶、增塑剂、医药等。
乙烯常压下为无色略带香甜的气体,相对分子质量28.0538,常压沸点-103.74℃,临界压力4.9378Mpa,临界温度9.19℃,爆炸极限3.1%~32%,纯乙烯在350℃一下性质稳定,高于350℃时易分解为C、H2。
1.3乙苯
苯与乙烯发生烷基化反应生成乙苯,乙苯是苯乙烯装置最主要的中间产品,乙苯主要用于生产苯乙烯。
苯与乙烯反应方程式:
C2H4+C6H6→C2H5C6H5+1072.6kJ/kg
乙苯为无色带有刺鼻的芳香气味的液体,相对分子质量106.167,常压沸点136.2℃,临界压力3.5047Mpa,,临界温度344.05℃,爆炸极限1.0%~6.7%。
1.4甲苯
甲苯为苯乙烯装置的副产品,纯度可达到99%以上。
甲苯为无色带有刺鼻的芳香气味液体,相对分子质量92.14,常压沸点110.63℃,临界压力4.0047Mpa,临界温度318.65℃,爆炸极限1.4%~6.7%。
甲苯主要用来生产甲苯衍生物、炸药、燃料、溶剂及药品等。
1.5阻聚剂
苯乙烯单体具有自聚性,温度越高,聚合速度越快。
为了减少精馏过程中苯乙烯单体的聚合损失,保证精馏系统正常运行,必须在精馏过程中加入抑制苯乙烯聚合的阻聚剂。
在20世纪60年代,英国的苯乙烯装置一直采用硫磺作为苯乙烯精馏阻聚剂,而在德国则采用对苯二酚作为苯乙烯精馏阻聚剂。
由于这两种阻聚剂的阻聚效果差且污染严重,现在早已被淘汰。
随着苯乙烯的高速发展,阻聚剂正向着低毒、环保、复合、高效的方向发展,下面主要介绍一下本装置采用的阻聚剂。
⑴、2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)
2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚是20世纪60年代由美国开发成功的一种重要精细化学品,早期用作除草剂、杀虫剂,20世纪80年代后期发现其有优异的阻聚效果,现常用作苯乙烯等单体的阻聚剂。
分子式:
C10H12N2O5
相对分子量:
240
CAS号:
88-85-7
沸点:
332℃
熔点:
℃左右
DNBP为黄色粉末状晶体,在乙苯中的溶解度大于85%,该阻聚剂熔点较低,生产厂家一般以乙苯溶液的形式供货。
⑵、对叔丁基邻苯二酚(TBC)
为了抑制苯乙烯在储运过程中的聚合,苯乙烯产品中需加入产品阻聚剂TBC。
分子式:
C10H14O2
相对分子质量:
166.22
TBC为白色至黄色结晶或黏稠状液体。
⑶、真阻聚剂
真阻聚剂指聚合诱导期长的阻聚剂,在诱导期间阻聚剂被消耗,但基本无聚合物生成;诱导期结束后聚合物含量迅速上升。
该种阻聚剂用量较少,使用寿命短,但阻聚效率高。
⑷、Styrex310协同足聚剂
凝固点为-8℃,适宜的进料温度在5~38℃之间,具有凝固点低、分散性强、介质相容性好等特点。
1.6催化剂
1、烷基化催化剂
型号:
EBZ-800
质量指标:
1)外观:
白色园柱体颗粒
2)密度:
(20℃)0.63t/m3.
3)规格:
Φ1.7×5.3mm
用途及作用:
DC-101苯与乙烯烷基化反应催化剂。
2、转烷基化催化剂
型号:
EBZ-100
质量指标:
1)外观:
白色颗粒状固体
2)密度:
(20℃)0.585t/m3
3)规格:
Φ(1.4~2.0)mm×(2.5~4.6)mm
用途及作用:
DC-103转烷基化反应催化剂
3、乙苯脱氢催化剂
型号:
styromaxPlus-5
质量指标:
1)外观:
3mm挤压条
2)直径:
2.6~3.4
3)堆密度:
1.24~1.36
4)压碎强度:
1.5~2.7
5)磨耗:
0.6~2.0
用途及作用:
DC-301、302乙苯脱氢催化剂
1.7活性白土
天然粘土经酸处理后,称为酸性白土也称活性白土。
它的主要成分是硅藻土,其本身就已有活性。
活性白土的化学组成为SiO2:
(50~70)w%;Al2O3:
(10~16)w%;Fe2O3:
(2~4)w%;MgO:
(1~6)w%等。
1.8NIGUARD
主要组成:
Ni、AI
性状:
活化前为银灰色无定形粉末,活化后成黑色粉末,附活泼氢,极不稳定,在干燥状态下与空气接触发生燃烧,应保存在净水,乙醇或其它惰性有机溶剂中。
第二节苯乙烯装置有关基础知识、概念及计算
2.1气体吸收
概述
在化工工业中,经常需将气体混合物中的各个组分加以分离,其目的是:
1、回收或捕获气体混合物中的有用物质,以制取产品;
2、出去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理;或除去工业放空尾气中的有害物,以免污染大气。
例:
工业吸收过程,现以苯乙烯装置为例,说明吸收操作的流程。
将苯乙烯脱氢尾气中还有的芳烃化合物予以回收
残油洗涤塔(DA303)为填料塔,作用是用残油将尾气中的芳烃化合物回收。
尾气进入洗涤塔的中下部,与来自塔顶的残油(200#产物)贫液充分接触,尾气中的芳烃被残油吸收,由贫油变为富油,由塔底排出,而尾气中芳烃含量降至最低后由塔顶排出。
为取出富油中的苯并使洗油能够再次使用(称溶剂的再生),在另一个称为解吸塔的设备中进行与吸收相反的操作——解吸。
先将富油预热由塔顶喷淋下来,塔底通入蒸汽。
富油中的芳烃在高温下被蒸汽带走返回前面单元重新利用。
而脱除芳烃的洗油(贫油)经冷却后作为吸收溶剂再次返回吸收塔循环利用
溶剂的选择
吸收操作是气液两相之间的接触传质过程,吸收操作的成功与否在很大成功上决定于溶剂的性质。
评价溶剂优劣的主要依据包括以下几点:
⑴、溶剂应对混合气中被分离组分(溶质)有较大的溶解度。
这样,处理一定量混合气体所需的溶剂量较小,气体中溶质的极限参与浓度亦可降低;就过程速率而言,溶质平衡分压低,过程推动力大,传质速率快,所需设备尺寸就小。
⑵、溶剂对很和气体中其他组分的溶解度要小,即溶剂应具有较高的选择性。
⑶、溶剂的蒸汽压要低,以减少吸收和再生过程中溶剂的挥发损失.
⑷、溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感,即不仅在低温下溶解度要大,平衡分压要小,而且随温度升高,溶解度应迅速下降,平衡分压迅速上升。
这样,被吸收的气体容易解吸,溶剂再生方便。
另外,溶剂还应有较好的化学稳定性,以免发生变质;溶剂应尽可能满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件。
吸收操作的经济型吸收操作费用主要包括:
1、气、液两相流经吸收设备的能耗;
2、溶剂的挥发损失和质变损失;
3、溶剂的再生费用。
解吸的方法
常用的解吸方法有升温、降压、吹气,其中升温与吹气同时使用最为常见。
吸收过程中气、液两相的接触方式
吸收设备有多种形式,但以塔式最为常用。
按气、液两相接触方式的不同可将吸收设备分为级式接触与微分接触两大类,即板式塔和填料塔。
级式与微分接触两类设备不仅用于气体吸收,同样也用于液体精馏、萃取等其他传质单元操作。
2.2液体精馏
蒸馏概述
化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。
蒸馏分离的依据液体均具有挥发而成为蒸汽的能力,但各种液体的挥发性不公,因此,液体混合物部分气化所生成的气相组分与液相组分将由差别,蒸馏操作是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离目的。
习惯上,混合物中的易挥发组分称为轻组分,难挥发组分则称为重组分。
工业蒸馏过程最简单的蒸馏过程是平衡蒸馏和简单蒸馏。
平衡蒸馏又称闪蒸,原料连续的进入加热器,被加热到一定温度后经调节阀减压至预定压强。
由于压力的突然降低,受热液体发生自蒸发,液体部分气化。
气、液两相在分离器中分开,气相为顶部产物,其中易挥发组分较多;液相为底部产物,其中难挥发组分浓度增大。
简单横流为间歇操作过程。
将物料加入蒸馏釜中,在恒压下加热至沸腾,使液体不断气化。
陆续产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产物。
由于混合液中轻、重组分都具有一定的挥发性,上述两个过程只达到有限程度的提浓而不可能满足高纯度的分离要求。
为此着重讨论精馏过程。
蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸汽冷凝温度均与操作压强有关,因此工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。
加热蒸馏可使冷凝温度提高以避免使用冷冻剂;减压蒸馏则可使沸点降低以避免使用高温载热体。
另外,当组分在高温下容易发生分解聚合等现象时,必须采用减压蒸馏以降低温度。
精馏过程
精馏原理:
物料自塔中间某适当位置连续加入塔内,塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。
冷凝液的一部分回入塔顶,称为回流液,其余作为塔顶产物(馏出液)连续排出。
在塔内上半部(加料位置以上)上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。
塔底部装有再沸器以加热液体产生蒸汽,蒸汽沿塔上升,与下降的液体逆流接触并进行物质传递,塔底连续排出的部分液体作为塔底产品。
在塔的加料位置以上,上升蒸汽中所含的重组分向液相传递,而回流液中的轻组分向气相传递。
如此物质交换,使上升蒸汽中轻组分浓度逐渐升高。
塔的上半部完成了上升蒸汽的精制,即除去其中的重组分,因而称为精馏段。
在塔的加料位置以下,下降液体中的轻组分向气相传递,上升蒸汽中的重组分向液相传递。
这样到达塔底的液体中所含的轻组分可降至最低,从而得到高纯度的重组分。
塔的下半部分完成了下降液体中重组分的提浓即提出了轻组分,因而称为提馏段。
一个完整的精馏塔应包括精馏段和提馏段,这样可将一个双组份的混合物连续、高纯度的分离为轻、重两个组分。
由此可见,精馏区别于蒸馏就在于“回流”,包括塔顶液相回流与塔釜部分物料气化形成的气相回流。
回流是构成气、液两相船只的必要条件,没有气、液两相的接触就无法进行物质交换。
另外,组分挥发度的差异造成了有利得平衡条件。
因此,精馏过程的基础仍然是组分挥发度的差异。
2.3液液萃取
液液萃取原理及过程
液液萃取是分离液体混合物的一种方法,利用液体混合物各组分在某溶剂中溶解度的差异而实现分离。
例:
苯乙烯装置中,从脱氢混合液/水分离罐(FA-305)水室出来的物料送到撇油槽(FA-306)进一步实现油水分离,为了使油相能在撇油槽中与水分离开,我们将乙苯罐中的乙苯加入撇油槽内,使油相与乙苯溶解在一起进行回收利用。
第三章生产过程及原理
(1)烷基化反应
在催化剂EBZ-800存在的情况下,乙烯和苯进行烷基化反应生成乙基苯(EB):
C2H4+C6H6→C2H5C6H5
烷基化不只停留在乙苯,烷基化还接着发生,理论上生成整个系列的多乙基苯(多乙苯),即:
C2H4+C2H5C6H5→(C2H5)2C6H4(二乙基苯)
C2H4+(C2H5)2C6H4→(C2H5)3C6H3(三乙基苯)
C2H4+(C2H5)3C6H3→(C2H5)4C6H2(四乙基苯)
C2H4+(C2H5)4C6H2→(C2H5)5C6H(五乙基苯)
C2H4+(C2H5)5C6H→(C2H5)6C6(六乙基苯)
这些反应都是快速的一级不可逆反应,在酸存在时,反应几乎同时发生。
烷基化反应采用沸石EBZ-800催化剂,这种催化剂含有酸性的“活性点”,整个系统内的反应物通过催化剂的微孔扩散到活性点,发生反应后,产物通过微孔通道扩散出来进入流动的物流中。
从动力学上看,反应速度常数随着已经连在苯环上的乙基数而增加。
例如,对于生成DEB的相应速度常数大约为生成EB的(速度常数)的两倍。
这个进程一直在空间起着阻碍作用,由于增加了乙基,位于苯环空位的难度接触几率加大,从而有效地减缓反应;较大分子在颗粒内部扩散难度的增加限制了他们靠近活性点。
所以,五乙基苯和六乙基苯的生成进行得非常之慢因而只有痕量生成。
一般来说,因为多乙苯必须转烷基化为EB,所以,期望最大可能程度地抑制多乙苯的生成。
主要的副反应是两个苯环通过一个乙基连接而结合起来,生成物是1,1—二苯基乙烷。
苯基也可能是先前已经烷基化的而生成如1,1—乙基二苯乙烷一类的化合物。
还发生很小程度的环缩合反应,生成如烷基化蒽那样的物质。
所以这些物质都代表产率的损失而应当减为最小。
在烷基化反应器过程中保持大大过量的苯,主要目的是:
1)达到100%的乙烯转化
2)抑制多乙苯的生成
3)带走乙烯和苯反应放出的热量
4)减少那些代表净产率损失的副反应
烷基化中生成的多乙苯于EB精馏部分被回收,并连续地循环回到转烷基化。
烷基化反应器被设计为一个上流的绝热填料床反应器,液体苯流为串联操作而对乙烯蒸汽流为并联操作。
总的苯物流在第一个烷基化反应器的底部进入,顶部出来进入第二个反应器底部,过量苯带走反应生成的热量。
将乙烯流分为八股进料有两个优点:
1)在每个反应器段中保持较高的苯/乙烯比;
2)减少每段的温升,这将大大简化工艺设计。
每个烷基化反应器设两个催化剂床,每床下带支承板。
为了保持各床层上更高的苯/乙烯比,乙烯通过位于各床层下的分布器于两个分开的点导入。
(2)转烷基化反应
转烷基化反应指的是将乙基从一个苯环转移到另一个苯环上的过程:
C6H6+(C2H5)2C6H4→2C2H5C6H5
C2H5C6H5+(C2H5)3C6H3→2(C2H5)2C6H4
(C2H5)2C6H4+(C2H5)4C6H2→2(C2H5)3C6H3
转烷基化反应是可逆的,在动力学上是二级反应,而且接近于热动力平衡。
这些反应的热量全部达到中和而不引起温度变化。
因此,乙基化的苯之间的平衡并不明显的随温度而移动,可能只受到反应剂组成的影响。
如同在烷基化中一样,转烷基化反应也发生在沸石催化剂的酸性活性点上,而且也类似地发生某些副反应,生成甲苯、异丙苯及一些重质化合物。
对于给定的反应器催化剂尺寸,通过:
1)反应剂在催化剂床较长的停留时间
2)较高的反应温度
3)较高的苯对多乙苯比例
来增加多乙苯向期待产物EB的转化率。
如同在烷基化中一样,在转烷基化中也保持高过量的苯以获得对EB的高的转化率和好的选择性。
(3)乙苯脱氢
1)脱氢主反应
乙苯(EB)通过强吸热脱氢反应生成苯乙烯(SM):
C6H5C2H5=C6H5C2H3+H2
乙苯苯乙烯氢气
2)副反应
乙苯/苯乙烯混合物还会发生某些不受平衡限制的一次反应。
这些反应主要是脱烷基反应,反应式为:
C6H5C2H5=C6H6+C2H4
乙苯苯乙烯
C6H5C2H5+H2=C6H5CH3+CH4
乙苯氢甲苯甲烷
其它反应生成少量的α-甲基苯乙烯和高沸物。
甲烷和乙烯都与蒸汽重新反应。
甲烷反应式如下:
CH4+2H2O=CO2+4H2
水/汽反应接近平衡时的反应式如下:
CO2+H2=CO+H2O
一般地,甲烷和乙烯的量低于期望的生成的苯和甲苯的量。
一氧化碳通常占氧化物含量的10%(摩尔),碳占10%(摩尔)。
3)主要控制参数:
脱氢反应系统中主要控制参数是:
温度(第一和第二入脱氢反应器入口)、蒸汽/乙苯比、乙苯进料率以及反应器出口压力。
蒸汽/乙苯比低于设计值,会使催化剂失活速率加快。
以较高的蒸汽/乙苯比操作,将会增加操作成本,因为转化率(入口温度给定)、选择性和精馏蒸汽的稍微改进都要优于所增添的稀释蒸汽的消耗。
乙苯转化率的另一个主要控制参数是反应器入口温度。
当催化剂失活时,这些温度也要逐渐增高以维持转化率及苯乙烯收率。
如果达到设计温度,那么稍微增加蒸汽/乙苯比(在设备能力范围内)能稍许延长催化剂的使用寿命。
操作期间总是应保持最低的一个参数是第二段出口压力。
该参数由压缩机吸入口压力有效控制,按照压缩机性能要求,此压力应尽可能低。
当稍低于设计产率运行时,最经济的操作可能是维持设计的蒸汽速率。
通过过热器并且以设计的转化率运行或通过调节反应器入口温度使转化率稍高些。
(4)精馏岗位
精馏过程的操作分析
A回流比对精馏操作的影响及选择
在操作中,回流比是一个对产品的质量和产量有重大影响而又便于调节的参数。
回流比增大后,完成同一分离任务所需要的理论板数将减小,冷凝器、再沸器的负荷都增大,显然,这是不利的因素。
如减小回流比,变化的情况刚好与上述相反,应当合理地选择回流比,使其总的方面最为有利。
实际回流比的选择由上可知,全回流和最小回流比,都不能为实际生产所采用,实际回流比应在全回流和最小回流比之间。
可以从经济核算的角度来选择最适宜的回流比。
即根据要求使操作费及设备费的总和为最小的原则来确定。
B操作压力的影响
各种不同的精馏塔其操作压力也不同,有的在常压下操作,还有些塔在减压下操作。
塔的操作压强的确定,一般从以下几个方面考虑。
(1)是否需要用提高压力的办法降低塔顶冷凝器的冷却介质级别。
提高压强可以使操作温度升高。
如在常压下塔顶蒸汽可以通过水冷以及其它廉价冷却介质就可以冷凝下来,一般不提高压力。
提高压力后,被分离溶液的相对挥发度要降低,因而使分离困难。
为了达到同样的分离要求,必须增加塔板数或加大回流比,这一点对分离高纯度产品时尤为显著。
有些化合物,温度升高到一定程度时,会产生分解、聚合、缩合等化学反应。
因此,就需要降低操作压力,甚至采用真空操作。
(2)是否需要通过提高压力的办法,提高塔顶物流温度,从而再生蒸汽或其它装置进行热集成。
C操作温度的影响
在一定的操作压力下,气液平衡与温度有密切的关系,不同的温度对应着不同的气液平衡组成。
塔顶温度是塔顶产品组成下的露点温度。
塔釜温度是塔釜物料组成下的泡点温度。
由此可见,不同的操作温度,对应着不同的产品组成,因此操作温度可以反应产品的质量。
当操作压力恒定时,操作温度要保持相对稳定。
若温度改变,则产品的质量和产量都相应地发生变化。
如塔顶温度升高时,塔顶产品中重组分含量增加,因此虽然塔顶产品产量可以增加,但质量却下降了。
又如塔釜温度升高,则同样会使塔顶产品中重组分含量增加,质量下降。
应予指出,温度是随压力变化而变化的,在操作压力基本稳定的情况下,温度的变化常常由于蒸馏釜中加热蒸汽量、冷凝器中冷却介质流量、回流量、釜液面高度、进料状态的变化而造成。
因此,可以通过调节这些条件使温度稳定。
可以说精馏过程是一个多因素的“综合平衡”过程。
而温
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- 关 键 词:
- 苯乙烯 材料 制备 原理