摘 要

苯乙烯作为一种化工原料，在工业界中占有重要地位，本文主要以乙烯生产苯乙烯的某一工艺流程为例，研究当今世界生产苯乙烯的现状，分析和比较各种不同的制备、生产方法的优缺点，现存的安全设计及安全防护等，对生产过程及其工艺化学原理进行基本概述，对工艺流程进行HAZOP分析。结合苯乙烯装置运行的实际情况，找出主要问题，再针对性的进行分析和改进，从而使乙苯精馏单元及中间罐区的设置更加合理，对工程整体进行安全设计。通过这次研究，能够对乙烯生产苯乙烯的过程有一个清楚的认识，并通过对乙苯单元及工程整体进行改进及安全设计，使危险降到最低。

关键词：乙烯 苯乙烯 工艺流程 安全设计

Ethylene Production Styrene Safety Design

Abstract

Styrene is an important organic chemical raw material,the study focused on the styrene production process for ethylene.To study the production status at home and abroad, compare the advantages and disadvantages of different preparation and production methods, existing safety design and protection, etc, having a basic overview of the reaction principles and production processes and HAZOP analysis of the process.Analyze and study the actual situation and main problems existing in the current plant operation,realize the improvement of ethylbenzene rectification unit and intermediate tank area, make a safety design for the whole project.Through this study, we can have a clear understanding of the safe production process of styrene, and the safety design and improvement of ethylbenzene unit and the whole project were also carried out, so that the risk is minimized.

Key Words:Ethylene; Styrene; Production processes; Storage

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 2

1.1.课题的研究意义 2

1.2.苯乙烯生产国内外研究现状 3

1.3.研究内容及方案 4

第二章 苯乙烯生产机理与主流工艺选择 6

2.1.苯乙烯生产工艺化学原理 6

2.2.苯乙烯生产的几种工艺 10

2.3.生产工艺的选择及流程 13

第三章 苯乙烯生产过程的HAZOP分析 16

3.1.HAZOP简介 16

3.2.苯乙烯装置设计的HAZOP分析 18

第四章 苯乙烯装置的改进 29

4.1.乙苯单元的改进 29

4.2.乙苯精馏单元的改进 30

4.3.中间罐区单元的改进 32

第五章 结语 36

参考文献 37

第一章 引言

1.1.课题的研究意义

苯乙烯（，SM）是一种基本有机化工原料，在化工生产中十分重要，其应用非常广泛。随着工业技术的发展，苯乙烯的作用越来越突出，由于苯乙烯非常容易自聚，因此也是生产橡胶、泡沫的重要原料，另外也可利用苯乙烯易聚合的特点，与其他单体共聚，来生产各种塑料，主要是工程用。如今，苯乙烯已成为化工生产中必不可少的一种原料。

在21世纪的今天，化工生产技术已经越来越成熟，苯乙烯的生产方法主要有以下3种：一是乙苯绝热脱氢工艺[1]，顾名思义，该方法以乙苯为原料，在蒸汽环境下藉助适当的氧化催化剂，将乙苯脱氢生成苯乙烯，反应过程中采用管式等温或多床绝热反应器；二是环氧丙烷联产法又称共氧化法[2]，利用乙苯和丙烯在过氧化的条件下生产环氧丙烷，反应过程中产生的副产物来制取苯乙烯；三是汽油在蒸汽环境下裂解热解的过程中，抽提蒸馏回收产物生成苯乙烯[3]。其中，第三种方法转化率低，规模化生产成本较高；共氧化法整体生产过程过多，能源消耗量大，对企业的资金储备要求高，不适合大规模推广。所以在目前看来，第一种制取苯乙烯的方法在市场上利用率高达90%。除了上述提到的3种生产苯乙烯的方法，市面上还在研究的新型生产苯乙烯的工艺有：CO₂氧化脱氢制备苯乙烯、稀乙烯原料制取乙苯法以及丁二烯合成法等。

对于乙烯生产苯乙烯的工艺过程，产品的转化率与生产装置的运行良好与否有很大的关系，装置的运行状况也会决定生产过程中物料及能源的消耗程度，假如乙苯单元和苯乙烯单元的装置运行状态稳定，则反应向右移动较多，导致原料利用率高，产量高，物料及能源的消耗程度较低，此时该装置便可作为生产的优秀装置；反之如果乙苯单元和苯乙烯单元的装置运行状态不平稳，那么乙苯的转化率低，产量低，相应的物料及能源消耗程度高，企业所要求的产量无法完成，造成企业经济的亏损。苯乙烯作为一种化学性质活泼的化学产品，在化工生产中使用的频率极高，并且因为性质活泼，所以常常会发生聚合反应。因此苯乙烯在运输和储存的过程中，易受到很多外界因素的影响而导致苯乙烯的质量发生变化。

由上文可知，苯乙烯的产量和质量可能会在生产、运输及储存的过程中发生变化。本文的研究目的就是针对乙烯生产苯乙烯的工艺流程，研究国内外生产现状，比较不同的制备、生产方法的优缺点，已有的安全设计及防护等，对生产工艺反应原理和生产过程进行基本概述，对工艺过程进行HAZOP分析，通过这次研究，能够对苯乙烯的安全生产过程有一个清晰的认识。并通过对乙苯单元及工程整体进行改进及安全设计，使危险降到最低。

1.2.苯乙烯生产国内外研究现状

1.2.1.国外研究现状

苯乙烯（，SM）是一种基本有机化工原料，在化工生产中十分重要，其应用非常广泛。纯净的苯乙烯在常温常压条件下透明，无色，易燃。随着工业技术的发展，苯乙烯的作用越来越突出，由于苯乙烯分子上乙烯基化学性质活泼，容易发生加成聚合反应，因此也是生产橡胶、泡沫的重要原料，另外也可利用苯乙烯易聚合的特点，与其他单体共聚，来生产各种塑料，主要是工程用。这些化合物的用处广博国民经济的各个部门，随着社会继续发展，生产资料需求日益加大，苯乙烯作为一种不可缺少的基本有机化工原料，越来越重要。

1.2.2.国内研究现状

对于国内而言，苯乙烯的需求量也越来越大。据统计，2006年中国苯乙烯的需求量为472.3万吨，而国内苯乙烯产量仅为238.6万吨，将近一半仍然依靠从国外进口[4]。虽然我国在苯乙烯催化剂的研究开发水平已经发展到一定地步，而且在一定程度上取代了从国外进口，但在某些方面，如催化剂的配方选择、制取工艺以及本质研究等，与国外相比，还是具有相当大的进步空间。因此，今后我国苯乙烯催化剂开发研究的主要方向为：选择更好的催化剂新型配方，发展能源节约型、环境友好型的新型催化剂，且争取能够实现催化剂的稳定性更高，适用温度更低，钾含量更少的需求，从而使国内生产苯乙烯的催化剂早日国产化。

中国生产苯乙烯的历史经历了较大的变动。20世纪50年代中期，我国拥有了第一套完整的苯乙烯生产装置，来源于前苏联帮助建造的兰化公司旗下的合成橡胶树脂厂，装置生产苯乙烯的工艺是传统三氯化铝液相烷基化法，年产量为约5kt，后来苯乙烯在化工生产中的使用率越来越高，于是又陆续引进了几套先进的苯乙烯生产装置，苯乙烯的年产量大大提高。30年后，即上世纪80年代末，国外的改良三氯化铝液相法工艺技术传入中国燕山和齐鲁，根据此技术我国又建设了2套较大的生产苯乙烯装置。到了90年代初始，当时流行的苯乙烯生产方法为气相分子筛工艺生产法，在大庆、盘锦和广州先后建造了适用该工艺的生产装置。在90年代末，即几年之后，苯乙烯的生产技术又得到了进一步的发展，已经变为液相分子筛工艺生产法，我国广东茂名、吉林和南京扬子石化陆续引进了相应的生产装置。据有关统计，2012年我国苯乙烯的需求量为约850万吨，从国外进口量约为360万吨，剩余的均为国内生产，进口率约为42,4%，相比06年进口率下降了8个百分点。与2011年同期相比，国内产量增加了50余万吨，增长率约为10%。而在2018年，工业发展的程度越来越高，苯乙烯的需求量又呈大幅度增加的趋势。如何优化苯乙烯的生产，提高产率以及保证生产过程的安全，成为如今研究苯乙烯生产的重中之重[5]。

1.3.研究内容及方案

1.3.1.研究内容

（1）对该工艺生产进行安全设计的目的及意义：生产工艺的国内外研究现状（比较不同生产方法的优缺点，发展前景，用途，已有的安全设计及防护等）；生产工艺反应原理及生产过程基本概述；工艺生产过程危险因素及重大危险源辨识；对工艺流程进行HAZOP分析。