苯酚丙酮装置类型和重大部分设备说明

一、装置简介

(一)装置发展及类型

1.装置发展

异丙苯法制备苯酚、丙酮是目前世界上获得苯酚、丙酮的主要技术路线，从20世纪50年代开始产业化到目前为止，世界上约90%的苯酚来自该路线，在世界苯酚产业中占主导：地位，2002年世界苯酚产能约为720×104t/a，其中91%采用异丙苯法。

我国采用异丙苯法制备苯酚、丙酮始自20世纪60年代中期，国内第一套万吨级异丙苯;法苯酚丙酮装置于1970年在燕化公司建成投产，1986年国内首套引进技术8×104t/a异丙苯;法苯酚丙酮装置在燕化公司建成投产，成为当时国内最大的苯酚丙酮生产装置。目前国内苯：

酚丙酮主要生产厂家有燕山石化、高桥石化、华宇石化、吉林石化、广州建涛团体，所采用的工艺路线都是异丙苯法制备苯酚、丙酮。随着技术的不断发展、进步，苯酚丙酮装置生产规模不断扩大，目前国内单套装置最大产能为燕化公司16×04t/a苯酚丙酮装置，国内正在筹建的单套装置最大产能为20×104/a。德国Ineos苯酚有限公司以生产能力为62.0×104t/a为世界之最。

随着催化剂和生产工艺的发展，大多数生产装置制取异丙苯工艺已从传统的A1C13法转为固体磷酸或沸石催化法，我国四大生产厂家和正在筹建的生产装置皆采用后者。目前较先进的异丙苯制备苯酚工艺是Allied/UOP工艺，由美国UOP公司和美国联合化学公司共同开发，全球已有11家苯酚生产厂家采用该工艺。

目前，世界很多生产厂家纷纷对苯酚的生产技术进行改进和开发新的生产工艺。通过对成熟的异丙苯制备苯酚工艺中催化剂和CHP分解、苯酚精制两个工艺的研究，朝着工艺路线更短，经济效益更好的方向发展。

2.装置的主要类型

异丙苯制备苯酚工艺分为三步：

(1)苯和丙烯反应生成异丙苯，传统工艺为A1C13法，目前广泛使用的是沸石催化法，可采用气—液相法和液相法。

(2)异丙苯经氧气或空气氧化，生成过氧化氢异丙苯(CHP)。设备有塔式反应器和槽式反应器2种。

(3)CHP分解，生成苯酚和丙酮。反应工艺有一步分解和二步分解，又可有正压分解和负压分解。

典型的烃化单元特点见表3—73。

二、重点部位及设备

(一)重点部位

1.烃化、转位烃化反应系统

从图3—8可以看出，烃化反应系统主要由苯加料泵、循环塔、干苯罐、进料换热器、烃化反应器、苯烯混合器、丙烯储罐、丙烯加热器、丙烯加料泵、外循环换热器、外循环泵、转位烃化反应器、二异丙苯储罐、二异丙苯泵、进料混合器、进料预热器组成。反应温度较高为160℃，压力高为3.1Mh，一旦出现飞温，易造成超温超压情况，造成设备泄漏，引发着火爆炸。

2.氧化反应系统

从图3—9可以看出，氧化反应系统主要由氧化器加料泵、氧化进出料热交换器、压缩机、空气碱洗塔、氧化反应器、氧化器循环泵、循环冷却器、脱气槽、废空气冷却器、废空气交换器、废空气深冷器、活性炭吸附器组成。由于过程产物过氧化氢异丙苯CHP存在着热不稳定性，遇热易分解，分解放出大量热又加速热分解反应的进行，和碱分解一样，不仅造成生产过程CHP的损失，也会使系统温度升高，同时伴随着系统压力升高，对安全生产影响极大。而且在生产过程中热分解比碱分解更普遍，危险性也更大，应予以高度重视。同时，CHP遇酸产生酸分解，天生苯酚和丙酮，苯酚是异丙苯氧化反应的抑制剂，系统中含量过高会造成反应终止，在生产过程中曾经发生。CHP遇碱产生碱分解，天生副产物苯乙酮、二甲基苄醇造成生产过程CHP的损失，分解放热量使系统温度升高;CHP在可变价金属离子引发下可产生分解天生二甲基苄醇等副产物，如二价铁离子等。在氧化反应过程中，很多副反应产生有机酸，会对设备产生腐蚀作用，严重时造成系统泄漏，也是应予以特别关注。

3.提浓工序

从图3—10可以看出，提浓系统由提浓进料泵、预闪蒸进料加热器、预闪蒸分离器、第一异丙苯汽提塔再沸器、第一异丙苯汽提塔塔底泵、第二异丙苯汽提塔、第一异丙苯汽提塔冷凝器、异丙苯汽提回流槽、第二异丙苯汽提塔、第二异丙苯汽提塔冷凝器、塔釜由第二异丙苯汽提塔再沸器、第二异丙苯汽提塔塔底冷却器、第二异丙苯汽提塔塔底槽、异丙苯汽提回流槽、异丙苯泵组成。提浓过程的主要危险性是CHP的热分解，特别是两个提浓再沸器易发生CHP局部的过热，加剧热分解。同时，应特别关注提浓液的冷却，即第二异丙苯汽提塔塔底冷却器效果，严防冷却水未开或冷却效果不好时，造成CHP的热量积累，发生恶性热分解事故。

4.分解工序

从图3—11可以看出，分解系统由分解进料泵、分解反应器、硫酸注进泵、分解出料泵、混合器、分解反应器冷凝器、分解反应器尾气深冷器、二级分解反应器、分解液冷却器组成。使用硫酸做催化剂在产业上应用最为广泛，好处是分解迅速，用量少不需回收，缺点是CHP在硫酸的作用下迅速分解的同时也放出大量的热，一旦过程失控，会因温度压力急剧上升而造成爆炸起火，因此分解过程的平稳运行也是整套装置中安全工作的核心。

(二)重点设备

空气压缩机是整套装置的关键设备，由于设备庞大，结构复杂，技术含量高，价格昂贵等因素，故大多数装置一般只配备一台，其作用是为氧化反应提供所需的空气。一旦出口管线堵塞，不但会造玉成线停车，严重时会造成管线爆裂，甚至直接造成压缩机损坏。同时压缩机的冷却系统工作不良，也可造成压缩机损坏，导致全线停车，空气流量变化大时，可能引起喘振，因此对空气压缩机应作为整套装置的关键设备实行特护。

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