化工生產(chǎn)技術(shù)-苯乙烯的生產(chǎn)

化工生產(chǎn)過程組織與實(shí)施01.乙苯脫氫制備苯乙烯數(shù)據(jù)紀(jì)錄反應(yīng)前：乙苯純度98.5%，乙苯用量62.9毫升，乙苯的密度為0.867g/cm3反應(yīng)后：脫氫液61.6毫升，苯乙烯的密度為0.906

g/cm3色譜分析：脫氫液色譜分析組成（V%）：乙苯51.10%、苯乙烯43.15%數(shù)據(jù)處理請計(jì)算：（1）轉(zhuǎn)化率；（2）選擇性；（3）收率。乙苯脫氫制備苯乙烯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理均四甲苯氧化制備均苯四甲酸二酐實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

學(xué)習(xí)情境二苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)（單元級(jí)）

單元1自主學(xué)習(xí)軟件操作擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)1、會(huì)使用自主學(xué)習(xí)平臺(tái)熟悉乙苯脫氫制苯乙烯的有關(guān)知識(shí)及實(shí)訓(xùn)裝置模擬操作；2、能繪制乙苯脫氫制苯乙烯裝置流程圖。相關(guān)支撐知識(shí)苯乙烯產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)、用途和工業(yè)生產(chǎn)方法。1、苯乙烯的性質(zhì)苯乙烯（又名：乙烯基苯；乙烯苯，SM等。），分子式C6H5-CH=CH2。三維模型芳烴的一種，在常溫下為為帶辛辣味無色至黃色油狀液體，有高折射性和特殊芳香氣味；溶于乙醇、乙醚、甲醇、丙酮、二硫化碳，不溶于水(<1%)；毒性中等，在空氣中最大允許濃度為100ppm。在空氣中的爆炸極限上限為6.1%（體積），下限為1.1%（體積）。熔點(diǎn)－30.6℃沸點(diǎn)145.2℃相對密度0.9059(20/4℃)2、用途苯乙烯分子中，由于側(cè)鏈?zhǔn)荂=C雙鍵，因此，化學(xué)性質(zhì)較為活潑。聚苯乙烯樹脂AS塑料丁苯橡膠ABS樹脂3、生產(chǎn)方法苯乙烯乙苯脫氫法環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法熱解汽油回收法丁二烯合成法乙烯與苯直接合成法工業(yè)上生產(chǎn)苯乙烯主要是采用乙苯催化脫氫的方法，本項(xiàng)目重點(diǎn)介紹乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)。4、本項(xiàng)目所采用工藝http：//43:8080

學(xué)習(xí)情境二苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)（單元級(jí)）單元3工藝參數(shù)優(yōu)化訓(xùn)練擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)1、學(xué)會(huì)改變反應(yīng)操作溫度對乙苯脫氫進(jìn)行溫度影響的比較；2、學(xué)會(huì)改變水比（水蒸汽與乙苯比）對壓力參數(shù)進(jìn)行比較。相關(guān)支撐知識(shí)1、乙苯脫氫制苯乙烯的反應(yīng)原理、工藝影響因素；2、原料配比對脫氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率影響。1、有關(guān)操作提問；1）寫出苯乙烯生產(chǎn)中的主要反應(yīng)方程式（包括主、副反應(yīng)），說明其特點(diǎn)；2）乙苯脫氫生成苯乙烯反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)?如何判斷?3）從乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的反應(yīng)原理說明脫氫反應(yīng)在熱力學(xué)上有哪些特點(diǎn)?4）乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯反應(yīng)的催化劑應(yīng)滿足哪些要求?2、原理及影響因素2.1、反應(yīng)原理及特點(diǎn)由于苯環(huán)比較穩(wěn)定，在通常的鐵系或鋅系催化劑作用下，苯環(huán)不會(huì)被脫氫。脫氫只能發(fā)生在側(cè)鏈上。乙苯脫氫生成苯乙烯的主反應(yīng)為：苯脫氫生成苯乙烯是吸熱反應(yīng)，在生成苯乙烯的同時(shí)可能發(fā)生的副反應(yīng)主要是裂解反應(yīng)和加氫裂解反應(yīng)，因?yàn)楸江h(huán)比較穩(wěn)定，裂解反應(yīng)都發(fā)生在側(cè)鏈上。列別捷夫通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)為連串副反應(yīng)比平行副反應(yīng)更具有竟?fàn)幜?。在連串副反應(yīng)中，苯乙烯氫解的主要傾向是生成甲苯，且隨著溫度的升高，其傾向愈大。2.2、影響因素2.2.1溫度因此平衡常數(shù)Kp隨溫度的上升而增大，故可采用提高溫度的辦法來增大平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率。乙苯裂解反應(yīng)乙苯加氫裂解反應(yīng)T↗

，X↗T↗

，X↘★：T>700℃，Kp仍很大，熱力學(xué)占絕對優(yōu)勢。－加氫裂解副反應(yīng)受到乙苯脫氫的制約；－提高溫度可增加平衡轉(zhuǎn)化率。列別捷夫乙苯脫氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)圖式：副產(chǎn)物苯和甲苯可以由平行或連串副反應(yīng)生成，苯乙烯氫解的主要傾向是生成甲苯，且隨著溫度的升高，其傾向愈大。乙苯脫氫速度增加，但生成苯、甲苯的副反應(yīng)速度更加迅速，結(jié)果乙苯的轉(zhuǎn)化率雖有增加，但苯乙烯的產(chǎn)率卻隨之下降，副產(chǎn)苯和甲苯的生成量增多。且烴類物質(zhì)在高溫下（尤其t>600℃時(shí)）極不穩(wěn)定，易發(fā)生許多副反應(yīng)，甚至分解成C+H。高溫為取得高產(chǎn)率苯乙烯提供了可能性，要使其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)則必須借助催化劑，活性、選擇性具佳的Cat，能使脫氫在某一高溫下進(jìn)行，使r主>r副（加快主反應(yīng)速度，使副反應(yīng)來不及反應(yīng)或進(jìn)行的很慢）獲取高產(chǎn)率苯乙烯，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，減少副產(chǎn)物便于精制分離。關(guān)鍵是尋找高活性和高選擇性的催化劑。吸熱升高溫度（有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率）（有利于提高反應(yīng)速率）利弊（有利于副反應(yīng)）T↑，XEB↑，SS↓，降低溫度利弊副反應(yīng)少，SS↑。反應(yīng)速率低，產(chǎn)率低。cat失活適宜的反應(yīng)溫度必須在催化劑活性的起始溫度以上。而且應(yīng)在低于終極溫度。2.2.2壓力設(shè)x為乙苯(EB)的平衡轉(zhuǎn)化率，總壓為P，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，乙苯，苯乙烯(S)及H2的分壓分別為(1-x)P/1+x，xP/1+x，xp/1+x，故：P↘（∑ni↗),Kn↗，xe

↗2.2.3水蒸汽用量在脫氫反應(yīng)中加入水蒸汽的作用，是為了降低原料乙苯的分壓，有利于主反應(yīng)的進(jìn)行。選用水蒸汽作稀釋劑的好處在于：①對于常壓脫氫工藝水蒸汽可以降低乙苯的分壓，改善化學(xué)平衡，有利正反應(yīng)的進(jìn)行，提高乙苯平衡轉(zhuǎn)化率及苯乙烯的選擇性；②水蒸汽可與催化劑表面沉積的焦炭反應(yīng)，起到清除催化劑表面積炭的作用，還可防止催化劑的活性成份還原為金屬，延長催化劑的壽命；③對于絕熱脫氫工藝，因水蒸汽的熱容量大，反應(yīng)所需的熱量更是靠過熱蒸汽作為載熱供給反應(yīng)所需熱量，以使溫度穩(wěn)定控制；④水蒸汽與反應(yīng)物容易分離。在一定的溫度下，隨著水蒸汽用量的增加，乙苯的轉(zhuǎn)化率也隨之提高，但增加到一定用量之后，乙苯轉(zhuǎn)化率的提高就不太明顯，而且水蒸汽用量過大，能量消耗也增加，產(chǎn)物分離時(shí)用來使水蒸汽冷凝耗用的冷卻水量也很大，因此水蒸汽與乙苯的比例應(yīng)綜合考慮。如工藝路線、能耗等。2.2.4乙苯液空速乙苯液空速是指每小時(shí)單位體積催化劑通過的乙苯液體體積。液空速小，停留時(shí)間長，原料乙苯轉(zhuǎn)化率可以提高，但同時(shí)因?yàn)檫B串副反應(yīng)增加，會(huì)使選擇性下降，而且催化劑表面結(jié)焦的量增加，致使催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短；但若空速過大，又會(huì)降低轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致產(chǎn)物收率太低，未轉(zhuǎn)化原料的循環(huán)量大，分離、回收消耗的能量也上升。所以最佳空速范圍應(yīng)綜合原料單耗、能量消耗及催化劑再生周期等因素選擇確定。2.2.5原料純度原料氣中的二乙苯，在脫氫催化劑上能脫氫生成二乙烯基苯，二乙烯基苯在操作環(huán)境中極易聚合而堵堵塞管道、塔設(shè)備等系統(tǒng)，出現(xiàn)此種現(xiàn)象時(shí)，只能停車用機(jī)械法清除，使裝置長周期運(yùn)行受到影響。并造成催化劑中毒失效。此外，其它對催化劑有影響的雜質(zhì)也應(yīng)控制。2.2.6有關(guān)計(jì)算a、轉(zhuǎn)化率b、收率c、選擇性3、工