乙苯催化脱氢制苯乙烯
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苯乙烯生产方法目前,世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯脱氢法、环氧丙烷-苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等。
1 乙苯脱氢法乙苯脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法,其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的90%。
它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺。
1.1 乙苯氧化脱氢法乙苯氧化脱氢法是目前尚处于研究阶段生产苯乙烯的方法。
在催化剂和过热蒸汽的存在下进行氧化脱氢反应的,即:2C6H5C2H5 + O2↑→ 2C6H5CHCH2 + 2H2O此方法可以从乙苯直接生成苯乙烯,还可以利用氧化反应放出的热量产生蒸汽,反应温度也较催化脱氢为低。
研究的催化剂种类较多,如氧化镉,氧化锗,钨、铬、铌、钾、锂等混合氧化物,钼酸铵、硫化钼及载在氧化镁上的钴、钼等。
但这些催化剂在多处于研究阶段,尚不具备工业化条件,有待进一步研究开发。
1.2 乙苯催化脱氢法这是目前生产苯乙烯的主要方法,目前世界上大约90%的苯乙烯采用该方法生产。
它以乙苯为原料,在催化剂的作用下脱氢生成苯乙烯和氢气。
反应方程式如下:C6H5C2H5→ C6H5CHCH2 + H2↑同时还有副反应发生,如裂解反应和加氢裂解反应:C6H5C2H5 + H2↑→ C6H5CH3+ CH4C6H5C2H5 + H2↑→C6H6 + CH3CH3C6H5C2H5→ C6H6 + CH2CH2高温裂解生碳:C6H5C2H5→8C + 5H2↑在水蒸汽存在下,发生水蒸汽的转化反应:C6H5C2H5 + 2H2O →C6H5CH3 + CO2 + 3H2此外还有高分子化合物的聚合反应,如聚苯乙烯、对称二苯乙烯的衍生物等。
2 环氧丙烷-苯乙烯联产法环氧丙烷-苯乙烯(简称PO/SM)联产法又称共氧化法,由Halcon公司开发成功,并于1973年在西班牙首次实现工业化生产。
在130-160℃、0.3-0.5MPa下,乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物,生成的乙苯过氧化物经提浓到17%后进入环氧化工序,在反应温度为110℃、压力为4.05MPa条件下,与丙烯发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。
4.2 实验一 乙苯脱氢制苯乙烯一 实验目的(1)了解以乙苯为原料,氧化铁系为催化剂,在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。
(2)学会稳定工艺操作条件的方法。
二 实验原理1.本实验的主副反应 主反应:副反应:在水蒸气存在的条件下,还可能发生下列反应:此外还有芳烃脱氢缩合苯乙烯聚合生成焦油和焦等。
这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降,而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。
(1)影响本反应的因素 1)温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应,00>∆H,从平衡常数与温度的关系式20ln RT H T K pp ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂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,故应控制适宜的反应温度。
本实验的反应温度为:540~600℃。
2)压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应,从平衡常数与压力的关系式n p K K =γ∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛∑i nP 总可知,当γ∆>时,降低总压总P 可使n K 增大,从而增加了反应的平衡转化率,故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。
本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压,以提高平衡转化率。
较适宜的水蒸气用量为:水∶乙苯=1.5∶1(体积比)或8∶1(摩尔比)。
3)空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平衡副反应和连串副反应,随着接触时间的增加,副反应也增加,苯乙烯的选择性可能下降,适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关,本实验乙苯的液空速以0.6h-1为宜。
(2)催化剂本实验采用氧化铁系催化剂其组成为:Fe2O3—CuO—K2O3—CeO2。
三预习与思考(1)乙苯脱氢生成苯乙烯反应是吸热还是放热反应?如何判断?如果是吸热反应,则反应温度为多少?实验室是如何来实现的?工业上又是如何实现的?(2)对本反应而言是体积增大还是减小?加压有利还是减压有利?工业上是如何来实现加减压操作的?本实验采用什么方法?为什么加入水蒸气可以降低烃分压?(3)在本实验中你认为有哪几种液体产物生成?哪几种气体产物生成?如何分析?四实验装置及流程见图4.2-1。
乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应
乙苯催化脱氢制苯乙烯是一种重要的化学反应,常用于工业生产中。
这种反应通过催化剂的作用,将乙苯分子中的氢原子去除,形成苯乙烯分子。
苯乙烯是一种重要的有机化合物,广泛应用于橡胶、塑料、合成纤维等领域。
乙苯脱氢制苯乙烯的反应机理是一个复杂的过程,需要催化剂的参与。
常用的催化剂包括氧化锌、氧化铬、氧化铝等。
这些催化剂能够提高反应速率,降低反应温度,减少能量消耗,提高产物纯度。
在乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程中,催化剂起着至关重要的作用。
首先,催化剂能够吸附乙苯分子,并使其发生脱氢反应,生成苯乙烯和氢气。
其次,催化剂能够促进反应物分子之间的相互作用,降低反应活化能,提高反应速率。
最后,催化剂还能够防止副反应的发生,提高产物的选择性和纯度。
乙苯脱氢制苯乙烯的反应条件包括温度、压力、催化剂种类和用量等因素。
通常情况下,反应温度在400-600摄氏度之间,压力在1-3大气压之间。
选择合适的催化剂种类和用量,可以有效提高反应效率和产物纯度。
总的来说,乙苯脱氢制苯乙烯是一种重要的工业化学反应,具有广泛的应用前景。
通过优化反应条件和催化剂的选择,可以提高产物的质量和产率,降低生产成本,推动相关行业的发展。
乙苯脱氢制苯乙烯实验装置实验指导书乙苯脱氢制备苯乙烯实验指导书一、实验目的1、了解以乙苯为原料,氧化铁系为催化剂,在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。
2、学会稳定工艺操作条件的方法。
3、掌握乙苯脱氢制苯乙烯的转化率、选择性、收率与反应温度的关系;找出最适宜的反应温度区域。
4、学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。
5、了解气相色谱分析及使用方法。
二、实验原理1、本实验的主副反应 主反应:副反应:在水蒸气存在的条件下,还可能发生下列反应:此外还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油等。
这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降,而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。
2、影响本反应的因素 (1)温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应,∆H o >0,从平衡常数与温度的关系式20ln RTH TK pp ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂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,故应控制适宜的反应温度。
本实验的反应温度为:540~600℃。
(2)压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应,从平衡常数与压力的关系式Kp=Kn=γ∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛∑i nP总可知,当∆γ>0时,降低总压P总可使Kn增大,从而增加了反应的平衡转化率,故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。
本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压,以提高乙苯的平衡转化率。
较适宜的水蒸气用量为:水﹕乙苯=1.5﹕1(体积比)或8﹕1(摩尔比)。
(3)空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平行副反应和连串副反应,随着接触时间的增加,副反应也增加,苯乙烯的选择性可能下降,故需采用较高的空速,以提高选择性。
适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关,本实验乙苯的液空速以0.6h-1为宜。
3、催化剂本实验采用GS-08催化剂,以Fe,K为主要活性组分,添加少量的IA,ⅡA,IB族以稀土氧化物为助剂。
三、实验装置及流程乙苯脱氢制苯乙烯实验装置及流程见下图:1-水计量管;2-乙苯计量管;3、4-进料泵;5-汽化室;6-反应室;7-冷凝器;8-集液罐;9-H2流量计;10-N2流量计;11-湿式气体流量计;12-N2压力表。
乙苯脱氢制苯乙烯实验报告一实验目的(1)了解以乙苯为原料在铁系催化剂上进行固定床制备苯乙烯的过程,学会设计实验流程和操作;(2)掌握乙苯脱氢操作条件对产物收率的影响,学会获取稳定的工艺条件之方法。
(3)掌握催化剂的填装、活化、反应使用方法。
(4)掌握色谱分析方法。
二实验原理2.1 主副反应乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个可逆的强烈吸热反应,只有在催化剂存在的高温条件下才能提高产品收率,其反应如下:主反应C6H5C2H5C6H5C2H3+H2副反应C6H5C2H5C6H6+C2H4C2H4+H2C2H6C6H5C2H5+H2C6H6+C2H6C6H5C2H5C6H5-CH3+CH4此外,还有部分芳烃脱氢缩合、聚合物以及焦油和碳生成。
2.2影响因素乙苯脱氢反应为吸热反应,△H0>0,从平衡常数与温度的关系式ln K P H0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T P RT2化率。
但是温度过高副反应增加,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。
2.2.2 压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应,从平衡常数与压力的关系式K P K n P总可ni知,当△γ >0 时,降低总压 P 总可使 K n增大 ,从而增加了反应的平衡转化率 ,故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。
实验中加入惰性气体或减压条件下进行,通常均使用水蒸气作稀释剂,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。
但水蒸汽增大到一定程度后,转化率提高并不显着,因此适宜的用量为:水:乙苯= 1.2~ 2.6: 1(质量比)。
2.2.3 空速的影响乙苯脱氢反应中的副反应和连串副反应,随着接触时间的增大而增大,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。
乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺设计摘要本设计是以年产5万吨苯乙烯为生产目标,采用乙苯脱氢制得苯乙烯的工艺方法,本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算,热量衡算,对整个工段进行工艺设计和设备选型。
然后根据物料平衡分别对进出脱氢反应器和气提塔进行物料衡算。
根据热力学定律对工艺中的第一预热器第二预热器,热交换器和反应器进行了能量衡算。
对油水分离器,物料泵,热交换器理论上进行了尺寸计算及选择。
为满足设计要求,达到所需要的工艺条件,本设计本着理论联系实际的精神,用现行的乙苯脱氢制取苯乙烯的方法为设计基础,主要对乙苯脱氢工段进行工艺设计和优化。
关键词:乙苯脱氢苯乙烯物料衡算能量衡算工艺ABSTRACTThe design is based on an annual output of 50,000 tons of styrene production target of dehydrogenationof ethylbenzene to styrene process,Processfor the whole process design and the main equipment selection.Based on the design requirements of the entire process of the material balance and energy balance.According to the material balance were circulating oil-water separator,material pumps,heateexchangers and dreacters.According to the laws of thermodynamics the energy balance of the process preheater preheaters,heat exchangers and dreactor operator.As far as possible to meet the design requirements to achieve the required conditions.Key word:ethylbenzene; styrene; material balance; energy balance; distillation;第一章文献综述1.1 苯乙烯的性质及用途1.1.1苯乙烯的性质苯乙烯的分子式为C8H8分子量为104.14,化学结构式如下:或者苯乙烯又名乙烯基苯,系无色至黄色的油状液体。
实验室条件下乙苯脱氢制苯乙烯反应条件研究张淑霞;文萍【摘要】Styrene is an important organic chemical raw material. With gradual increase of demand, the production scale of styrene increases gradually, the production method is continually improved. But ethylbenzene dehydrogenation method is still a main production method. In this paper, under the laboratory condition, the influence of different process parameters on the experimental results was studied, and finally the best reaction conditions were obtained.%苯乙烯是重要的有机化工原料。
随着需求量的逐渐增加,苯乙烯的生产规模在逐渐的增大,生产方法也在不断的改进。
乙苯脱氢法仍是其中的主要生产方法。
在实验室的条件下,采用等温式乙苯催化脱氢小型装置,考察反应温度以及水和乙苯的进料比对实验结果的影响,并根据实验结果找出实验室条件下最佳的反应温度范围以及合适的进料比范围。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P1288-1290)【关键词】乙苯;苯乙烯;催化剂;反应温度;进料比【作者】张淑霞;文萍【作者单位】中国石油大学华东化学工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学华东化学工程学院,山东青岛 266580【正文语种】中文【中图分类】TQ241.1苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体,是重要的基本有机原料,是三大高分子合成材料的重要单体,其用途十分广泛。