乙苯(Ethyl benzene, EB)是一种重要的化学品,主要用于生产苯乙烯。乙苯生产主要涉及苯(Benzene,B)与乙烯(Ethylene, E)的反应,生成所需的EB产物。但是,如果反应器温度或乙烯浓度高,E也会与EB反应生成的副产物二乙苯(Diethyl benzene, DEB)。反应方程式和动力学数据如表1所示. 表1 反应方程式及动力学数据 | | | | Stoichiometry | | | | k | 1.528×106 | 2.778×107 | 1000 | E(cal/mol) | 17000 | 20000 | 15000 | Concentration terms (kmol/m3) | | | |
EB工艺流程及部分条件如图1所示。值得注意的是:该工艺使用双反应器,旨在反应器R1中实现乙烯的高转化率,在反应器R2使分离后高纯度的DEB再反应生成EB。将气态乙烯喷射入两个串联的连续搅拌釜反应器(CSTR)中前者的液相中。两个反应器都在高压下运行,以使反应器中的液体在高温下(434K)保持合理反应速率。大量B循环物流和新鲜液态B进入到反应器R1,在该反应器中产生2.5atm、410K蒸汽移除放出的反应热。反应器R1的流出物流与DEB循环物流一起进入绝热反应器R2中进行反应,反应器R2的流出物流进入精馏塔C1,未反应B在塔顶采出,回收成本较高,与新鲜B一起循环至反应器R1;底部物流主要是EB和DEB的混合物,进入精馏塔C2,塔顶产物为EB,DEB作为沸点最高的组分在精馏塔C2底部采出,即使大量DEB循环也不会增加太多能耗,DEB再循环至反应器R2。 具体要求:反应器体积150立方米,有效相态:vapor-liquid 精馏塔单板压降0.0068,R1苯的进料流量180kmol/h,精馏塔塔压C1/C2:0.3/0.5atm C1塔顶苯B 0.9989, C2塔底二乙苯DEB 0.999,C2塔顶乙苯EB 0.999
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