『壹』 阀门密封面常用的材质有哪些
青铜
使用最广的青铜阀、铸铁阀门和钢阀门的最高工作温度在280℃左右。适用介质包括蒸汽、水、油、空气和天然气输送管线。阀瓣和阀门座也可以使用适当牌号的青铜(阀杆用不锈钢)可以适应那些温度极低的介质,如液化气、液态氧和液态氮。
不含锌的青铜,通常是铝青铜。在特定的情况下也常被应用。
铁
除阀杆用钢制成,阀门的其余全部零件都用铁制作(‘全铁’)。通常阀瓣和阀体两者都有整体密封面。‘全铁’阀门对于浓硫酸和碳氢化合物的混合酸介质来说是一种比较经济的选择,并且对于许多其它与工业有关的化学液体如卤水、氨水、酒精、洗涤液和氯化物溶液使用情况也很令人满意。
铬13不锈钢
这种材料广泛地应用于阀杆、阀座密封圈和阀瓣上。它使用在含有一定比例的润滑剂的介质,具有很高的耐磨、抗擦伤、抗腐蚀和抗冲蚀等特点。它还有很强的抗氧化能力和抗热硫化润滑油的腐蚀能力。这种材料在油品和蒸气管线上,工作温度达到600℃的情况下已成功的使用了许多年。
镍合金
‘镍合金’(这里指镍、铜和锡合金的组合),用它做阀门座环;用铬13不锈钢做阀瓣,特别适合于没有润滑剂,腐蚀性相对不大的气体和液体介质。其它的适用介质包括过热蒸汽和饱和蒸汽、天然气、燃油、汽油和低粘度油。对于蒸汽来说,工作介质限制在450℃以下,对于其它介质限制在260℃以下。
用组合镍合金做阀座和阀瓣也适合于蒸汽、水和其它介质使用。
奥氏体不锈钢
前面阀体材料里已经介绍过奥氏体不锈钢,以18-8铬一镍为基础的钢材,广泛地用在阀门内件制造上。无论是在极强的腐蚀还是极高的温度下,或者即强腐蚀又高温下的介质都适用。
特种不锈钢
这些‘20’合金、‘耐热镍铬铁合金825’和‘Carpenter 20cb3’经常被用来做阀门内件。这些特种不锈钢的内件经常用在普通不锈钢阀门上,而且有时也只在铁阀和钢阀上。
‘蒙乃尔’合金
用这种合金做阀门内件,大多数用在铁阀和钢阀上。其介质多为海水,盐溶液或蒸汽。
‘哈氏’合金,‘B’和‘C’
这些材料用在阀门内件上的不多,而在整个阀门上经常应用。然而,介质为硫酸或稀盐酸时,有时用‘哈氏’合金‘B’作为阀门内件材料,而‘哈氏’合金‘C’的典型应用是在专用的氨阀和混合酸介质的阀门内件上。
硬质合金
在阀瓣和阀体座上堆焊一层坚硬的硬质合金,这样就可以使密封面具有很高的耐磨性和抗擦伤能力。这种材料尤其适用于介质温度升高和干燥的场合。
密封面的材料通常从钴基和镍基合金中挑选,而且与之相配对的表面通常镀有相似的材料,但要有硬度差,以便在工作中减少擦伤。然而,相配的两面并不总是都采用堆焊的型式,采用什么型式还要取决于所用硬质合金的性能。
钴基和镍基硬质合金的类似的性能规范可以从一些阀门制造商那里得到。选择材料时要依靠许多评价因素。一个重要的因素是所给的材料要能够容易地附着在特定的零件上。
塑料和合成橡胶
塑料和合成橡胶被使用在许多不同种类阀门的以一种型式或另一种型式布置的密封面和阀座上。
应用最广泛的塑料材料是聚四氟乙烯(PTEF)。在球阀和蝶阀中用它做阀座,在隔膜阀中用它做隔膜表面。在许多种类的阀门中,聚四氟乙烯被用来做阀杆密封填料。
作为阀座和密封件的材料,聚四氟乙烯是最好的;它几乎能适用所有介质,并且耐磨性很好,而且使用温度可达250℃。经常使用纯的聚四氟乙烯,但在许多情况下,为了改善它的压缩永久变形的性能,可加入一些化学性质不活泼的填料,如玻璃。
聚四氟乙烯的抗化学腐蚀性质使它成为一种很理想的隔膜材料。它的刚性和抗疲劳性质也是有用的特性。在多数使用隔膜的阀中,一层薄的聚四氟乙烯与合成橡胶基底联合使用,聚四氟乙烯与合成橡胶可以是分离的,也可以是粘接的。
在阀门内件中应用合成橡胶大多数是作为‘O’形圈、垫片、阀座和座衬套、隔膜和蝶阀的衬套。
‘O’形圈大量的用在阀杆密封上,最常用的材料是腈橡胶。碳一氟化合橡胶、乙烯丙基橡胶和硅橡胶,尤其适合在高温下使用。
各种各样的合成橡胶广泛地应用在阀座、衬套、隔膜和导套上。基本聚合物的化合可以得到更广泛的物理和化学性能。以下是最常用的合成橡胶:
天然橡胶、丁基橡胶、乙烯丙基橡胶、氯丁橡胶、腈橡胶、苯乙烯—聚丁橡胶。
应用塑料和合成橡胶作为阀门内件材料的优点是它具有很好的抗腐蚀性和抗冲蚀性,而且可以达到无漏损密封。而这些材料的缺点是在使用中工作温度受到所用材料的限制。此外,给定的材料是否适用还要取决于若干因素。
『贰』 苯乙烯主要的包装形式以及运输形态是什么
苯乙烯可燃,中等毒性,在特定条件下猛烈发生聚合。 储存和运输中一般加入15ppm的TBC阻聚剂。 TBC中文名:叔丁基邻苯二酚
TBC的阻聚作用需要有一定的溶解氧,故苯乙烯储罐采用拱顶罐形式。 环境温度小于25℃,采取降温措施,长期储存采用泵打循环或内冷管。 苯乙烯不能与橡胶、铜等物质接触。苯乙烯与铜接触会使苯乙烯变色。
苯乙烯不能直接光照和暴露于空气中,因为光照会使苯乙烯聚合,暴露于空气中会逐渐发生聚合和氧化反应。
『叁』 苯乙烯的主要用途是什么
1.作为合成橡胶和塑料的单体,用于生辩芹产丁苯橡胶、聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯。
2.与其他单体共聚,制成各种不同用途的工程塑料。
3.主要用于制造音像制品、光盘盒、灯具、室内装饰件、高频电气绝缘件;
4.火车和车辆零件、汽车零件、船舶塑料零件、电信和电气零件以及建筑材料;
5.可加工成薄膜、电线电缆护套、管材、各种中空制品、注塑制品、纤维等。,广泛应用于农业、包装、汽车等行业。
苯乙烯是一种有机化合物,由苯取拦返代乙烯中的氢原子形成。它的分子式是C8H8。乙烯基的电子与苯环共轭,不溶于水,溶于乙醇和乙醚,遇空气逐渐聚合氧携衡毕化。工业上是合成树脂、离子交换树脂和合成橡胶的重要单体。
『肆』 阀门上面写的OF.No xxx 和SR.No xxx 其中OF 和SR 分别是什么缩写啊
在阀门术语缩写里OF 指oil fuel 石油燃料
SR是指styrene rubber 苯乙烯橡胶 或
synthetic rubber 合成橡胶
希望以上答案对楼主有所帮助
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『伍』 苯乙烯装置复杂吗
很复杂。
工艺流程说明——脱氢工序
a)过热蒸汽系统
0.6 MPa的蒸汽经蒸汽缓冲罐(V-301)脱水后进入蒸汽过热炉(F-301)过热,去第三反应器(R-303)顶部热交换器,将第二反应器(R-302)出来的反应混合物预热到615 ℃,蒸汽去过热炉(F-302)过热,然后进入第二反应器(R-302)顶热交换器,将第一反应器(R-301)出口反应混合物加热至615 ℃。蒸汽去过热炉(F-303)过热后,去第一反应器(R-301),与乙苯、一次配汽混合后,依次进入R-301催化剂床层、R-302催化剂床层、R-303催化剂床层进行乙苯脱氢反应。
F-301、F-302、F-303三台炉燃料气气来自石油一厂管网。燃料气自管网进入动力车间燃料气罐,脱液后,进入苯乙烯装置燃料气罐(V-313)。经V-313缓冲后,分别去F-301、F-302、F-303为炉子提供热量。
b)乙苯脱氢反应系统
乙苯由FIC-313控制流量进入乙苯预热器(E-304A、E-304B),被来自F-303的水加热后,进入乙苯蒸发器(E-303),与来自管网的0.6 MPa蒸汽(一次配汽)混合,同时由壳程0.6 MPa蒸汽加热汽化约105℃。
汽化后的乙苯、蒸汽混合物进入乙苯过热器(E-301)被来自第三反应器(R-303)的反应混合气体加热到约500 ℃左右,进入第一反应器(R-301),与来自第三蒸汽过热炉(F-303)的过热蒸汽混合均匀,混合后的温度达到600 ℃左右(催化剂从初期到末期温度逐渐上升,其出口温度也上升),在催化剂床层进行乙苯绝热脱氢反应,乙苯转化率约40 %,反应后的气体温度降至540 ℃左右。此混合气继续到第二反应器(R-302)顶部中间再热器,被来自第二蒸汽过热炉(F-302)的过热蒸汽加热至605 ℃左右,进入催化剂床层继续进行乙苯脱氢反应,总转化率达到约60 %。反应后,混合气温度降至578 ℃左右。此部分混合气再次进入第三反应器(R-303)顶部再热器,被来自第一蒸汽过热炉(F-301)的过热蒸汽加热,温度上升至610 ℃左右,进入第三反应器(R-303)催化剂床层,继续进行乙苯脱氢反应,第三反应器(R-303)出口总转化率约70 %。
自第三反应器(R-303)出来的反应气体,进入乙苯过热器(E-301)加热乙苯与蒸汽的混合气后,自身温度下降至300~320 ℃,再进入蒸汽发生器(E-302)管程进行换热。在E-302下段,产生0.32 MPa(表)蒸汽;在E-302上段,产生0.04 MPa(表)蒸汽。
0.32 MPa蒸汽去管网,作精馏系统热源;0.04 MPa蒸汽去汽提塔(T-301)作热源。
c)冷凝分离
反应混合气体产生0.32 MPa、0.04 MPa蒸汽后,温度下降,被来自工艺凝水泵(P-301)来的急冷水增湿急冷,温度下降至70 ℃左右,分别进入四组空气冷却器(EC-301),温度降至55 ℃以下,进入气液分离罐(V-306)进行气、液分离。
V-306中的冷凝液进入油水分离罐(V-307)进行油水分离。V-307为隔板式分离器,油、水混合物在此靠密度差分层。当油位高过隔板高度时,进入油相区,自流至炉油罐(V-309),与阻聚剂混合后,由炉油泵(P-302)送至中仓球罐(或V-509罐)。由于V-306为负压,而V-307为正压,`故V-306至V-307管线中,存有一定高度的液体(其高度与两罐的压差有关);V-307中的水由泵(P-301)送至汽提系统进一步汽提水中的芳烃。
V-306中的气相依次进入循环水冷凝器(E-305)、盐水冷凝器(E-306)冷凝,冷凝液相也进入V-307进行油水分离;不凝气进入尾气分离罐(V-312),在V-312出口有三个阀门,分别控制尾气至蒸汽喷射泵抽真空系统、液环泵抽真空系统、尾气放空罐(V-311)放空系统。
当脱氢反应系统为正压操作时,V-311水放掉,尾气由V-311放空;当脱氢反应系统为负压操作时,V-311中充水,V-311有一工业水补充管线,防止罐内缺水,空气进入尾气系统,影响系统压力和安全生产。由于系统负压,自V-312出口至V-311管线(大气腿)中充满水,保持压力平衡,阻止空气进入系统。
d)真空
真空系统作用是为反应系统抽取负压,以有利于脱氢反应的进行。
真空系统有二套,一套为液环式真空/压缩机组,用乙苯液体作动力;另一套为蒸汽喷射泵,作备用。该泵用0.6 MPa蒸汽作动力,一般在开车初期生产负荷低于6000kg/h时使用,或在液环式真空泵故障时临时使用。
液环式真空/压缩机组流程:
真空/压缩机组用乙苯作动力,包括三台氧在线分析仪在内的联锁13套联锁。设备有二台泵(真空泵J-301、压缩机J-302)、二台隔离液泵、二个分离罐、二台盐冷器。真空泵盐水流量为42.3 m3 /h,压缩机换热器盐水流量为13.6 m3/h。
当用液环式真空/压缩机对脱氢反应系统抽负压时,吸入罐(V-312)出口气体,进入真空泵(真空泵入口有一止回阀),与乙苯混合,气、液混合物进入分离罐中,液相(主要是乙苯)经盐冷器冷凝至40 ℃以下,继续作真空泵动力,多余部分排至地槽(V-413);未凝气体进入压缩系统。
真空泵入口压力一般在15~30kPa左右,真空过高,设备振动、噪声大,易损坏设备。
未凝气体进入压缩机后,与乙苯混合,气液混合物进入压缩机分离罐中,不凝气体压力升高后去变压吸附装置(PSA)进一步分离氢气外供;液相(主要是乙苯)经盐冷器冷凝至50℃以下,继续作压缩机动力。
二台隔离液泵,分别形成自身循环系统,为真空泵、压缩机提供润滑冷却用油。
二个分离罐中多余液体排入地槽,地槽中的液体由气动隔膜泵送至油水分离罐(V-307)。
真空/压缩设备是从英国Hick Hargrea Ves公司进口的,具有使反应系统形成真空和尾气增压二种作用,设备自身带有氧含量在线分析仪,监视系统氧含量(应低于体积分数0.1 %),以保证设备安全运行。
蒸汽喷射泵流程:
E-306不凝气体首先进入吸入罐V-312,在此少量夹带凝液分离后去V-307中;V-312顶部气相去蒸汽喷射泵,与蒸汽混合后进入循环水冷凝器(E-309),冷凝下来的液相进入V-307,气相进入循环水冷凝器(E-310),冷凝液进入V-307,不凝气可到PSA装置(或放空)。
e)污水汽提
自水泵(P-301)来的工艺污水进入F-1、预过滤器、聚结器,在此油水进一步分离。油相自流入油水分离罐(V-307),水相进入汽提塔预热器(E-307),与汽提塔(T-301)顶来的气相物料换热,再经汽水混合器器加热后进入T-301顶部。在塔内与塔底上升蒸汽接触,进行传质传热,油与蒸汽的混合物从塔顶馏出。经汽提塔预热器(E-307)、冷凝器(E-308)进-步冷凝、冷却后,凝液进入油水分离罐(V-307),不凝气进入尾气盐冷器(E-306),使得汽提塔形成负压。
T-301热源:0.04 MPa蒸汽,当热量不足时,由0.6 MPa蒸汽补充。
T-301底部汽提水进入污水罐(V-310),由汽提污水泵(P-303)将水分别送入乙苯预热器(E-304A),加热乙苯后去第三蒸汽过热炉(F-303)的对流段取热后,再去E-304B加热乙苯物料,最后送至采暖水罐(V-318),然后去动力污水处理回用装置;F-301对流段水去V-303罐,作E-302发生0.04 MPa、0.32 MPa蒸汽水源。
T-301塔为负压塔,压力由PIC-329控制,塔内为二段250Y填料。
此系统于2008年4月检修时,为不影响生产,增加了停汽提塔时的流程。具体流程如下(流程图附后):
V-307罐凝水由P-301泵经LICA-304调节阀后向动力车间污水池供水(F-301对流段供水维持原流程不变)。
P-303泵向F-303对流段供水,经E-304B换热后进入E-304A(或经E-427、E-313换热后进入V-316)后,进入V-310罐由P-303泵向F-303供水。水不够时可由工业水或动力回用污水补水。
P-307泵承担向急冷供水和夏季空冷喷淋用水。汽提塔及聚结器系统保留原流程。
f)阻聚剂配制
DNBP配制系统:
自炉油泵(P-302)来炉油进入配制罐(V-304),DNBP(液相)从配制釜上部加入200 kg(一桶),配制成约质量分数10 %浓度的溶液,经搅拌釜搅拌30分钟后,自流入计量罐(V-304A)中,由隔膜计量泵计量后(根据生产负荷,调整相应加入量),送至脱氢炉油中间罐(V-309)中,加入浓度为300~1000mg/kg。
TBC配制:自苯乙烯产品冷却器(E-423)来的苯乙烯进入TBC配制罐(V-314),TBC粉末从配制釜上部加入5kg,配制成质量分数约0.4 %浓度溶液,经搅拌釜搅拌15分钟后,自流入计量罐(V-314A)中,由隔膜计量泵(根据生产负荷,调整相应加入量)送至E-406气相线,随冷凝液同时进入苯乙烯成品中,控制苯乙烯产品中浓度在10~15mg/kg。
缓蚀剂配制:
将JCCR 1178缓蚀剂用脱盐水配制成10 %WT的溶液。用计量泵将配制溶液适量注入至脱氢急冷水或精馏T-401塔、V-406回流罐系统中。
g)氮气循环系统
动力管网来的N2由第一蒸汽过热炉(F-301)入口蒸汽管线进入脱氢系统,即三台炉(F-301、F-302、F-303)、三台反应器(R-301、R-302、R-303)、后冷系统(E-301、EC-301、E-305、E-306),最后至蒸汽喷射泵入口处N2循环阀门进入罗瓷风机。N2压力提高至150~170kPa左右,至F-301入口DN150N2循环管线重新进入F-301,形成N2循环。
N2循环系统用于脱氢装置开、停车时,反应器床层温度低于300 ℃时的升温、降温。
1.1.3.2精馏系统
a)T-401塔
脱氢产出的炉油由FIC-401控制流量,经炉油泵(P-505)进入T-401塔进料预热器(E-401)中,由壳程再沸器(E-405)0.3 MPa凝水预热后,于塔的第三段填料层顶部进入粗苯乙烯塔(T-401)。轻组份苯、甲苯、乙苯混合物,自塔顶馏出,经循环水冷凝器(E-403A/B)冷凝。大部分组份被冷凝下来,进入回流罐(V-401),未冷凝的气相芳烃组份,继续进入循环水冷凝器(E-422)、盐冷器(E-404)进一步冷凝,冷凝液进入回流罐(V-401)中;不凝气至精馏机械真空泵系统。
V-401中的液相组份,由回流泵(P-401)一部分打入塔顶作回流,另一部分去循环乙苯塔(T-403)提纯乙苯。T-401塔釜液组成为苯乙烯和焦油,由釜液泵(P-402)送至精苯乙烯塔(T-402),继续分离。
T-401塔为负压塔,加热热源为0.3 MPa蒸汽。
b)T-402塔
T-401的塔釜采出液从精苯乙烯塔(T-402)第二填料层顶部进入。塔顶组份为苯乙烯,纯度可达质量分数99.8 %以上。气相苯乙烯依次经循环水冷凝器(E-406)、盐水冷凝器(E-407)冷凝,冷凝液进入回流罐(V-403);E-407中的不凝气去精馏真空泵,与T-401塔共用一台真空泵。
来自TBC计量泵的TBC溶液,打入E-406入口气相线,进入塔内,(也可直接进入苯乙烯成品罐中)。V-403中的苯乙烯,由回流泵(P-403)一部分打入塔顶作回流,另一部分采出经水冷器(E-423)和盐冷器(E-424)冷却,入苯乙烯中间罐(V-405A/B)。塔加热热源为0.3 MPa蒸汽。
塔釜焦油自流入苯乙烯蒸出釜(VF-401)中。蒸出釜由0.6 MPa蒸汽加热,蒸出的部分苯乙烯经循环水冷凝器(E-409)、盐冷器(E-410)冷凝后,凝液进入脱氢粗苯乙烯罐(V-309);焦油装车外售。VF-401A/B为真空操作,由精馏真空泵形成。
c)T-403塔
T-401塔顶产出的苯、甲苯、乙苯组份,在循环乙苯塔(T-403)的预热器(E-411)中与T-403塔釜乙苯进行换热,进入T-403塔底部第一段填料的上部,进行精馏。
塔顶蒸出的苯、甲苯,经循环水冷凝器(E-412)冷凝,凝液进入回流罐(V-406)。一部分由P-405打至塔顶作回流,另一部分产出入混合甲苯罐(V-410)。V-410中的混合甲苯用甲苯泵(P-408)送至动力罐区。
塔釜乙苯先进入E-411加热进料,自身温度下降,又经水冷器(E-425)冷却后,去中仓乙苯贮罐(V-505A/B或V-507A/B)。此部分乙苯称为循环乙苯。
T-403塔为常压塔,加热热源为0.6 MPa蒸汽。
d)T-401、T-402、T-403再沸器凝水系统流程
1、来自E-405再沸器的凝水进入凝水罐(V-402)后,通过液位控制阀LIC-401向E-401炉油预热器提供高温凝水,换热后的凝水通过TIC-402温度控制阀汇集至V-416汽水分离器内。
来自E-408再沸器凝水进入凝水罐(V-404)后,通过LICA-405液位控制阀进入V-416汽水分离器内。
进入V-416汽水分离器内的高温凝水闪蒸出0.1 Mpa蒸汽,可并入车间0.1 Mpa蒸汽管网或进入采暖水罐。
2、来自E-413凝水进入凝水罐(V-407)后,通过液位控制阀LICA-412使凝水到达V-417汽水分离器内。
来自E-303乙苯发生器0.6 Mpa管程加热蒸汽产生的高温凝结水进入位于装置二楼的V-417汽水分离器内。
进入V-417汽水分离器内的高温凝水闪蒸出0.1 Mpa蒸汽,可并入车间0.1 Mpa蒸汽管网或进入采暖水罐。
3、V-416、V-417汽水分离器内的凝水通过各自的调节阀组(LIC-416、LIC-417)控制进入位于装置一楼的V-415闭式凝水回收罐内。
⑴通过V-415回收罐下部的两台水泵将凝水直接提供给F-301对流段用水。
⑵凝结水进入E-427冷却后一部分直接向急冷水供水,另一部分再次通过E-313盐冷器冷却后,经P-307泵可向急冷、喷淋供水。
⑶在满足上述情况用水后,其余部分通过调节阀LIC-415进入采暖水罐。
⑷当V-415回收罐内液位不足时,可通过打开工业水补水阀门方式补水,以满足用水需求。
e)精馏真空泵流程
真空泵工作液为乙苯,系统带有一台气液分离罐和盐水冷却器。乙苯经盐冷器冷却至20 ℃以下进入真空泵,与来自盐冷器E-404、E-407的不凝气混合,气液混合物一同进入气液分离罐(V-420)中,液相流入脱氢油水分离罐(V-307)中,气相从放空管线排出。
1.1.3.3中间罐区
中间罐区共有80m3罐10台、400m3球罐1台;乙苯泵2台,炉油泵2台,苯乙烯送出泵2台。其中,乙苯罐4台,位号:V-505A/B、V-507A/B;苯乙烯罐4台,位号:V-503A/B、V-511A/B;炉油罐3台,位号:V-509A/B、400m3球罐(1台)。乙苯泵位号:P-504A/B、炉油泵位号:P-505A/B、苯乙烯送出泵:位号P-506A/B。
苯乙烯贮罐于2003年7月~8月检修时,改造为内浮顶罐。
乙苯罐自南罐区间断接收乙苯物料,由中仓乙苯泵(P-504)送至脱氢工序;苯乙烯罐经分析合格后,送至南罐区;炉油罐收脱氢炉油泵(P-302)送来的炉油,经脱水后,由炉油泵(P-505)送至精馏工序。
乙苯泵(P-504)、炉油泵(P-505)、苯乙烯泵(P-506)放置在中仓泵房内。
1.1.3.4PSA系统
苯乙烯脱氢尾气进入PSA系统有两路流程:一路来自两级液环泵出口,压力为0.027 MPa,此气体可直接去C-102(氢气压缩机);另一路来自蒸气喷射泵,出口压力为常压,经程控阀KV-107A、鼓风机(C101A、B,一开一备),加压到0.027 MPa,再经冷却器(E-101)冷却至常温后,两路原料气汇合后进入气液分离器(V-107)分离掉气体中所带的机械水,再进入压缩机(C-102A、B,一开一备)加压到1.5 MPa。经压缩后的原料气先进入气液分离器(V-101)分离掉气体中所带的机械水,再进入冷干机(D-101A、B,一开一备)降温,粗脱除苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和水等,脱除物经气液分离器(V-102)进入贮液槽(V-106),经过冷干机分离后的原料气经流量计(FICQ-101)计量后,进入由6吸附器(T101A~F)、一台均压罐(V-103)及一系列程控阀等组成的变压吸附制氢系统。PSA制氢系统采用6塔操作,2塔同时进料,3次均压,抽空降压解吸的工艺流程。原料气出入口端自下而上通过2台正处于吸附状态的吸附器,吸附器内装填的吸附剂吸附原料气中的强吸附组分CO2、CO、H2O等,弱吸附的氢气等组份未被吸附,在吸附压力下从吸附器顶部流出,得到产品氢气,经流量计(FIQ-102)计量后送往界外。大部分CO2、CO、H2O及杂质被吸附在吸附剂上,通过减压,使被吸附的CO2、CO、H2O及杂质从吸附剂上脱附,得到解吸气,同时使吸附剂得到再生。
从吸附器入口端排出的解吸气来自逆放和抽真空两个步骤。逆放步骤中压力较高的那部份逆放气通过管道FG101,程控阀KV-109进入解吸气缓冲罐(V-104),再通过管道FG103经调节阀(PV-104)稳压后进入解吸气混合罐(V-105);抽真空步骤为逆向放压结束后利用真空泵(P101A~C)将解吸气抽空并压缩后送入解吸气混合罐(V-105),然后送出界外到工厂火炬管网。
『陆』 乙烯催化脱氢制苯乙烯实验的原理是什么
乙苯脱氢制备苯乙烯实验讲义
苯乙烯是重要的高分子聚合物单体,是能够进行自由基、阴离子、阳离子、配位等多种机理聚合的少有单体,主要用于生产聚苯乙烯。此外,还可与其他单体共聚得到共聚树脂,如与丙烯腈、1,3-丁二烯共聚可制备ABS 工程塑料,与1,3-丁二烯共聚可制备丁苯橡胶,与丙烯腈共聚得到AS 树脂等。目前其工业制备方法主要是乙苯催化脱氢,此方法最早由美国陶氏(Dow )公司开发,其产量约占总产量的90%。此外,在制药、农药合成、选矿、燃料等领域也有应用。了解其制备过程和实验室操作方法,对改进生产工艺有重要的作用。
一、实验目肢清的:
1. 了解以乙苯为原料,固定床反应器中铁系催化剂催化下制备苯乙烯的过程,理解实验装置的组成,熟悉相关各部分的操作及仪表数据的读取;
2. 理解乙苯脱氢的反应机理及操作条件对产物收率的影响,掌握获得稳定操作工艺条件的步骤和方法;
3. 了解气相色谱的原理和结构,掌握气相色谱的常规操作和谱图分析方法。
二、实验原理:
乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个可逆的强烈吸热反应,为提高反应正向进行的程度,反应需在高温条件下催化剂催化下进行,其主反应如式(1):
C 6H 5C 2H 5 → C 6H 5C 2H 3 + H 2 (1) 副反应主要包括:
C 6H 5C 2H 5 → C 6H 6 + C 2H 4 (2)
C 2H 4 + H 2 → C 2H 6 (3)
C 6H 5C 2H 5 + H 2 → C 6H 6 + C 2H 6 (4)
C 6H 5C 2H 5 → C 6H 5CH 3 + CH 4 (5)
水蒸汽存在下还可能发生如下副反应:
CH 4 + H 2O → CO + 3H 2 (6)
C 6H 5C 2H 5 + 2H 2O → C 6H 5CH 3 + CO 2 + 3H 2 (7)
C 2H 4 + 2H 2O → 2CO + 4H 2 (8)
此外,反应中还发生了少部分芳烃脱氢缩合产生焦油或焦炭,以及苯乙烯聚合生成少量聚合物、发生深度裂解产生碳和氢气等。常温下液态粗产物中主要包括苯乙烯,副产物苯和甲苯,以及未反应的乙苯和少量二甲苯、异丙苯和焦油等。不凝气中含有90%左右的氢气,其余为CO 2、少量C1和C2,不凝气可作为氢源,也可作为燃料气。
影响主反应收率的主要因素包括反应温度、压力、催化剂以及空速。
1. 温度的影响。
乙苯脱氢反应为吸热反应,△H 0>0,从平衡常数与温度的关系式
20ln RT H T K P P ∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂可知,提高温度可增大平衡常数,从而提高脱氢反应的平衡转
化率。但是温度过高则副反应增加,使苯乙烯选择性下降,能耗增大,设备材质要求增加,故应控制适应的反应温度,通常反应在550~630℃范围内苯乙烯收率较高。
2. 压力的影响。
乙苯脱氢为体积增加的反应,因此降低压力有利于平衡向脱氢方向移动,增加反应的平衡转化率,且减少产物苯乙烯的自聚,因为聚苯乙烯清返可能会对设备和管道产生堵塞。因此通常在加入惰性气体或减压条件下进行,本实验使用水蒸汽作稀释剂,它可降低乙苯的分压,以提高平衡转化率。水蒸气的加入还可向脱氢反应提供部分热量,使反应温度比较稳定。能使反应产物迅速脱离催化剂表面,有利于反应向苯乙烯方向进行,同时还可以有利于烧掉催化剂表面的积碳。还可防止催化剂的活性组分还原为金属,使催化剂再生,并延长其寿命,如式(9)所示。
C + 2H2O →CO2 + 2H2 (9)
但水蒸汽增大到一定程度后(水/乙苯质量比16:1),乙苯转化率提高已并不显著,而能耗提高,经济上是不合算的。生产单位质量苯乙烯的水蒸汽消耗已成为衡量一条乙苯脱氢工艺路线是否先进的重要指标。一般适宜的用量为水和乙苯质量比为1.2~2.6:1。
3.催化剂的影响。
乙苯脱氢技术的关键是选择催化剂。催化剂种类较多,其中铁系催化剂是应用最广泛的一种。以氧化铁为主,添加铬、钾助催化剂,可使乙苯的转化率达到40%,选择性90%。在应用中,催化剂的形状对反应收率有很大影响。历正前小粒径、星形、十字形截面等催化剂有利于提高选择性。
4.空速的影响。
空速即规定条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量,单位为m3/(m3催化剂·h),可简化为h-1。空速是对反应停留时间的一种反映,不考虑返混的情况下,也可以理解为1小时内乙苯在催化剂床层中被置换的次数。乙苯液空速(或乙苯蒸气空速)大,即单位反应器体积生产能力更大,能耗增加。空速小,虽然转化率有所提高,但乙苯脱氢反应中的平行副反应和连串副反应,随着接触时间的延长而增大,因此主产物苯乙烯的选择性会下降,催化剂的最佳活性与适宜的空速及反应温度有关,本实验乙苯的液空速以0.6~1h-1为宜。本实验催化剂用量一定,此方面的影响主要体现为乙苯的进液速率。
三、实验装置与试剂
1. 实验流程图如图1所示。
工业上苯乙烯催化脱氢主要有两种反应器,一是列管式,采用燃烧燃料,产生高温烟道气传给反应体系,优点是乙苯转化率和苯乙烯选择性高,缺点是反应器结构较复杂,材料要求高,反应器设计制造成本较高。二是绝热式,过热蒸汽直接带入反应器内,其优缺点与列管式相反。本实验反应器采用不锈钢管式反应器,以外部供热方式控制反应温度,催化剂床层高度不宜过长。内部中心轴向有
2.实验试剂及主要物化性质。
原料乙苯,分析纯,无色液体,分子量106.16,熔点-94.9℃,沸点136.2℃,闪点15℃,爆炸极限1~6.7%,不溶于水。要求二乙苯含量不超过0.04%,这是由于二乙苯脱氢产生二乙烯苯,容易在分离和精致过程发生聚合而堵塞管道及设备。为催化剂的性能和寿命考虑,要求乙苯中乙炔低于10ppm(体积)、硫(按H2S)低于2ppm(体积),氯(按HCl)低于2ppm(质量)。
铁系催化剂,20ml,主要成分为Fe2O3-CuO-K2O-Cr2O5-CeO2。活性组分为氧化铁,其他金属氧化物组分为助催化剂。而氧化铁与其他金属氧化物的比例对乙苯转化率和苯乙烯选择性都有影响。氯离子可使催化剂中毒,因此实验中不采用自来水,而使用蒸馏水。
主产物苯乙烯,分子量104.14,室温为无色液体,芳香气味,熔点-30.6℃,沸点145.0℃,不溶于水。
副产物苯,分子量78.11,熔点5.5℃,沸点80.1℃,不溶于水。
副产物甲苯,分子量92.14,熔点-30.6℃,沸点110.6℃,不溶于水。
3.设备与仪器。
蠕动泵2台,氢气钢瓶1个,反应器及温度控制仪1套,冷凝器1个,气液分离器1个;注射器(5μl)1支,气相色谱仪1台,烧杯(50ml)2个,烧杯(500ml)2个。
四、实验步骤
1. 反应装置加热开启。
先打开绿色按钮的系统总开关,将控制面板上“床预热”、“床上段”、“床中段”、“床下段”、“反应测温”等五个红色按钮按下,此时各个仪表有数值显示。
对于“床预热”、“床上段”、“床中段”和“床下段”,SV(绿色)为设定温度,而PV(红色)为实际热电偶测量温度。对于“反应测温”,SV为反应器内部实际温度,PV为预热器内部实际温度。
预热控温SV先设为100℃,实际温度接近100℃后,设定值进一步升至200℃。对实验中乙苯和水的流量,预热器(气化器)内部实际值一般在110~120℃。
按照同样的方式,逐步升高“床上段”、“床中段”、“床下段”温度SV,设定值逐步设为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃,最终使反应器内部实际温度达到550℃以上,再减小调节幅度使之稳定在实验温度。
2. 气相色谱的启动和调节
将氢气瓶总减压阀打开,表压升至0.04MPa左右,并使气相色谱仪上方压力表的读数达到0.04MPa,打开色谱电源开关。实验中色谱采用TCD检测器,需要先通载气,避免其中的钨丝过热。
打开计算机,点击桌面快捷方式“D7900P色谱工作站”,略过选择检测器界面,进入控制面板窗口,先在下拉选择项中将载气设置为氢气,并将进样口设置150℃,柱箱温度设置为120℃,右侧TCD检测器设置为150℃,电流设为60mA,方法是输入相应数值并回车,柱箱温度设置则需要点击“柱温程序”并在弹出窗口中,在“初始柱温”中输入后回车。当温度升至上述指定值后,点击“开始”,软件询问是否开始,点击“是”,此时产生色谱基线,等待一段时间,使基线稳定。稳定后若纵轴电压值在-5mV或以下,则需要调节色谱仪侧面电位计旋钮,
使基线纵轴数值为正值。
3. 乙苯和水加料泵的准备和调节。
将控制面板上“泵1”和“泵2”两个红色按钮按下,打开乙苯和水进液泵。分别将塑料进液管一端插入乙苯瓶液面和烧杯中水液面以下,将控制面板右侧的“泵1进液转换”和“泵1进液转换”三通阀分别转至“放空”(箭头朝下),通过泵上的“Speed”旋钮调节流量,将两个泵的流量可设置为5~10ml/min,因较大的流量可尽快排出输液管中的空气。当有液滴从放空钢管出口连续滴下,表明气泡已基本被排出。此时将乙苯进液泵流量设为实验值1.0ml/min,水进液泵流量设为2.0ml/min。
注意整个实验过程中,乙苯和水流量的读取以转子流量计为准,泵的显示流量仅供参考,泵的显示流量难以准确调节至某些特定数值,且可能会有波动。如果转子流量计读数偏离实验数值较大,则需要再次调节“Speed”旋钮。
4. 乙苯脱氢反应及色谱分析。
当反应器温度达到300℃之后,打开冷凝器中的冷凝水(实验室有时会间断停水,因此实验过程中需经常关注冷凝水)。反应器温度达到550℃以上时,将控制面板右侧的“泵1进液转换”和“泵1进液转换”三通阀分别转至“预热”(箭头朝上)。
待反应器温度稳定后,将之前冷凝器中的液体放出。10分钟后,将冷凝器中液体放出至50ml烧杯中,用注射器抽取上层有机相3μl,在气相色谱控制面板点击“停止”,再点击“开始”,重新开始生成基线,此时将注射器插入进样口,快速按压将待测液体注入,并拔出注射器。
色谱流出曲线开始生成,谱图中出现4个较大的峰,依沸点高低,出峰顺序依次为苯、甲苯、乙苯和苯乙烯。苯乙烯峰出完之后即可点击“停止”,记录下四个组分的峰面积数值。并将结果保存,文件名修改为自己的班级和组别。
5. 实验设备关闭步骤。
实验结束后,停止乙苯进料,乙苯流量调零,而维持水的流量不变。“床预热”设定温度维持在200℃不变,而“床上段”、“床中段”和“床下段”三段各温度设置均设为20℃,反应器温度降至400℃以下时,将水泵的流量调零,关闭冷凝器冷却水。10min后将预热器温度设为20℃。注意是水蒸汽清焦,而催化剂不宜接触液态水,因含钾的铁系催化剂对液态水敏感,接触液态水后,会发生变软、粉碎等现象,影响催化剂的强度。
再过10min后,将控制面板上“床预热”、“床上段”、“床中段”、“床下段”、“反应测温”、“泵1”和“泵2”等七个红色按钮关闭,最后关闭系统总开关。
气相色谱关闭顺序,先在控制面板上TCD检测器、进样口温度、柱箱温度均设置为20℃,当实际温度均降至80℃以下时,关闭软件和计算机。关闭色谱仪开关。关闭氢气总阀门,将氢气减压阀拧松。
6. 其他注意事项。
热电偶请大家注意不要碰到,以免脱开,或接触位置发生较大改变,引起温度测量改变。同时实验室存有多个氢气钢瓶,气相色谱载气为氢气,此反应的原料和产物蒸气也是遇明火燃烧,实验室严禁明火,也禁止在走廊里吸烟。
五、数据处理和计算
1.原始记录
2. 气相色谱结果记录及分析
以下举例说明数据处理计算方法。(此数据与温度不对应,仅是为了便于说明计算方法,请同学们注意)
3. 数据计算。
粗产物(又称脱氢液、炉油)中各组分质量校正因子f分别为苯:1.000,甲苯:0.8539,乙苯:1.006,苯乙烯:1.032。产物中组分的质量百分含量由下式计算,式中A i为气相色谱峰面积数值,x i为组分质量百分含量。
x i=A i f i/∑A i f i
4
i=1
x 苯=1
『柒』 苯乙烯简介
běn yǐ xī
phenylethylene
styrene
33541
100425
苯乙烯
phenylethylene;styrene
乙烯基苯
C8H8;C6H5CHCH2
无色透明油状液体
104.14
1.33kPa/30.8℃
34.4℃
30.6℃
146℃
不溶于水,溶于醇、醚等多数有机溶剂
相对密度(水1)0.91;相对密度(空气1)3.6
稳定
7(易燃液体)
用于制聚苯乙烯、合成橡胶、离子交换树脂等
侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
健康危害:对眼和上呼吸道有 *** 和麻醉作用。
急性中毒:高浓度时,立即引起眼及上呼吸道粘膜的 *** ,出现眼痛、流泪、流涕、喷嚏、咽痛、咳嗽等,继之头痛、头晕、恶心、呕吐、全身乏力等;严惩者可有眩晕、步态蹒跚。眼部受苯乙烯液体污染时,可致灼伤。
慢性影响:常见神经衰弱综合征,有头痛、乏力、恶心、食欲减退、腹胀、忧郁、健忘、指颤等。对呼吸道有 *** 作用,长期接触有时引起阻塞性肺部病变。皮肤粗糙、皲裂和增厚。
毒性:低毒类。
急性毒性:LD505000mg/kg(大鼠经口);LC5024000mg/m3,陆唤枯4小时(大鼠吸入);人吸入3500mg/m3×4小时,明显 *** 症状,意识模糊、精神萎靡、共济失调、倦怠、乏力;人吸入920mg/m3×20分钟,上呼吸道粘膜 *** 。
亚急性和慢性毒性:人吸入50~600ppm×3年1月,出现头痛、头晕、多发性神经炎,轻度视野缩小,神经传导速度低下;人吸入40~130ppm×2 年,头痛倦怠,72%脑电波异常,中枢神经系统障碍。
*** 性:家兔经眼:100mg,早洞重充 *** 。家兔经皮开放性 *** 试验:500mg,轻度 *** 。
亚急性毒性:动物于6.39.3g/m3,7小时/天,612个月,130264次,出现眼、鼻 *** 症状。
致突变性:微粒体诱变试验:鼠伤寒沙门氏菌1μmol/皿。DNA抑制:人Hela细胞28mmol/L。
致癌性:IARC致癌性链芦评论:动物可疑阳性,人类无可靠证据。
污染来源:苯乙烯用于有机合成,特别是生产合成橡胶,苯乙烯还广泛用于生产聚醚树脂、增塑剂和塑料等。在维修设备时通过阀门,或在定期采样通过松开的压盖泄漏到空气中。
代谢和降解:诸多试验结果表明,在动物体内苯乙烯很快代谢,人吸入苯乙烯后约60%被吸收,在体内大部分转化成苯乙醇酸(扁桃酸),少量转化为苯酰甲酸并进一步与人体内的甘氨酸结合成马尿酸,两者均能迅速随尿排出。所以,测定人尿中扁桃酸和苯酰甲酸的含量可以作为接触苯乙烯程度的指标。与其它苯系物不同的是接触苯乙烯工人尿中马尿酸的变化不明显,可能是因为人体内由扁桃酸转化为苯甲醇的能力较差的缘故。
残留与蓄积:空气苯乙烯浓度1000和50mg/m3时,用豚鼠作吸入试验,1个月内吸收的苯乙烯约30%以苯乙醇酸自尿排出,以剂量为20mg/kg给药, 约84%90%的苯乙醇酸自体内排出。
给豚鼠吸入苯乙烯浓度为5000、3000、1000、50、5mg/m3,3天内吸入4小时,在第一二天和第三天排出的苯乙醇酸量没有差别,说明苯乙烯在体内不蓄积。
苯乙烯在人体内也是没有蓄积的。
迁移转化:苯乙烯用于有机合成,特别是生产合成橡胶(它和丁烯、丙烯脯等共聚合)。在生产二苯乙烯橡胶时,按重量计,100份产品需加入本品2550份。苯乙烯广泛用于生产聚醚树脂、增塑剂(包括多种玻璃增强塑料)及塑料等。苯乙烯还广泛用于生产陶器、油漆,并用于仪器储藏室、冰箱和冰室等。
用于食品保存的聚苯乙烯材料,在一定条件下可释放苯乙烯,也有可能在食品中积累并污染食品,并改变食品的味道和产生异臭。
有人调查认为,苯乙烯、二甲醛和氯苯可渗入职业接触工人的鞋中。
在露天表层水中的苯乙烯含量降低很快。当15℃,原始浓度为30mg/L,水深30cm,在两天内苯乙烯浓度下降了3倍。在水体中,高浓度苯乙烯的稳定性是微不足道的。这主要是由于其挥发性较强,挥发至空气中后被光解,这主要是迁移转化过程。另外,也有生物降解和化学降角这样的千金转化过程,它能被一种特异的菌丛所破坏,也能被空气中的氧所氧化形成苯甲醛和甲醛及少量苯乙醇。
使用苯乙烯的工厂排放的污水,是环境水体中苯乙烯的主要来源。用于食品保存的聚苯乙烯材料,在一定条件下可释放苯乙烯。贮运过程中的意外事故,是苯乙烯污染的又一来源。苯乙烯在动物体内代谢很快,人吸入苯乙烯后约60%被吸收,转化成代谢产物后都能迅速排出。苯乙烯在人体和动物体内均无蓄积。因其挥发性较强,露开表层水中的苯乙烯含量降低很快,挥发至大气中的苯乙烯,可被光解。苯乙烯可生物降解和化学降解,也能在空气中氧化。倾倒在地面上的苯乙烯,会迅速毂发,散发出特有的气味。苯乙烯易燃,在31℃以上时其蒸气与空气混合物具有爆炸性。倾倒在水中的苯乙烯可漂浮在水面,对水生生物有毒。苯乙烯的毒性类似于苯,但 *** 作用比苯强,经吸入、摄入和皮肤吸收进入人体。急性中毒症状以眼、喉的 *** 症状最为突出。同时可出现头痛、头晕、疲乏、恶心、呕吐等症状;慢性中毒可对血液和肝脏有轻度损害作用,同时出现神经衰弱症状。
危险特性:其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热或与氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险。遇酸性催化剂如路易斯催化剂、齐格勒催剂、硫酸、氯化铁、氯化铝等都能产生猛烈聚合,放出大量热量。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引著回燃。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。
便携式气相色谱法;气体检测管法
硫酸快速比色法《空气中有害物质的测定方法》(第二版),杭士平编
快速检测管法《突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术》万本太主编
气体速测管(德国德尔格公司产品)
二级:5.0~7.0mg/m3
三级:14~19mg/m3
中国(GB1455493) 恶臭污染物排放标准 6.5~104kg/h 中国(待颁布) 饮用水源中有害物质的最高容许浓度 0.02mg/L 前苏联(1975) 生活饮用水中有害物质的最大允许浓度 0.1mg/L 前苏联(1975) 污水中有机物最大允许浓度 10mg/L 嗅觉阈浓度 0.47ppm迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。配戴好面具、手套收集漏液,并用砂土或其它惰性材料吸收残液,转移到安全场所。切断被污染水体,用围栏等物限制洒在水面上的苯乙烯扩散。中毒人员转移到空气新鲜的安全地带,脱去污染外衣,冲洗污染皮肤,用大量水冲洗眼睛,淋洗全身,漱口。大量饮水,不能催吐,即送医院。加强现场通风,加快残存苯乙烯的挥发并驱赶蒸气。
呼吸系统防护:空气中浓度超标时,佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防毒物渗透工作服。
手防护:戴防苯耐油手套。
其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。
皮肤接触:脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:饮足量温水,就医。