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苯乙烯生产工艺 PPT

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苯乙烯生产的工艺流程设计

苯乙烯生产的工艺流程设计

• 5、空间速率 • 空间速率小，停留时间长，原料乙苯转化率可以提高，但 同时因为连串副反应增加，会使选择性降低，而且催化剂 表面结焦的量增加，致使催化剂运转周期缩短。但若空速 过大，又会降低转化率，导致产物收率太低，未转化原料 的循环量大，分离、回收消耗的能量也上升。所以最佳空 速范围应综合原料单耗，能量消耗及催化剂再生周期等因 素选择确定。
• ②与催化剂表面沉积的焦炭反应，起到清除焦炭 • ③水蒸气的热容量大，可以提供吸热反应所需的热量，使 温度稳定控制； • ④水蒸气与反应物容易分离。 • 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主 反应的进行。 4．原料纯度 若原料气中有二乙苯，则二乙苯在脱氢催化剂上也能脱 氢生成二乙烯基苯，在精制产品时容易聚合而堵塔。所以 要求原料乙苯沸程应在135﹣136.5摄氏度。原料气中二乙 苯含量小于0.04％
• 2．反应压力 • 降低压力有利于脱氢反应的平衡。因此脱氢反应最好是在 减压下操作，但是高温条件下减压操作不安全，对反应设 备制造的要求高，投资增加。 • 一般采用加入水蒸气的办法来降低原料乙苯在反应混合物 中的分压，以此达到与减压操作相同的目的。 • 总压则采用略高于常压。 • 3．水蒸气用量 • 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主 反应的进行。乙苯与水蒸气按1:6﹣9的比例加入。选用水 蒸气作为稀释剂的好处： ①可以降低乙苯的分压，改善化学平衡，提高平衡转化率

720℃
520℃ 620℃
5
去尾气 回收
1 水蒸气 催化剂 2
3
4
粗苯 乙烯
水
水蒸气
585℃
图9.4.5 单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程 1-水蒸气过热炉；2-脱氢反应器 3，4-热交换器 ；5-冷凝器 ；6-分离器

苯乙烯生产过程的设计与优化

苯乙烯生产过程的设计与优化
苯乙烯生产过程中所需的原料，如 乙苯、氢气等，是生产成本的重要
组成部分。
能源成本
生产过程中所需的能源，如电力、 蒸汽等，也是生产成本的重要因素
。
人工成本
生产过程中所需的人工成本，包括 工人工资、福利等。
维护与修理成本
生产设备的维护与修理费用也是生 产成本的一部分。
能耗分析与节能措施
要点一
能耗分析
对苯乙烯生产过程中的能耗进行详细分析，找出能耗高的 环节和原因。
定期保养
根据设备使用情况和维护要求，制定保养计划，对设备进行全面检查和保养。
设备故障诊断与处理
故障诊断
通过设备运行参数、故障现象等，对设备故障进行诊断，确定故障原因和部位。
故障处理
根据故障诊断结果，采取相应的维修措施，修复或更换损坏的零部件，恢复设备 正常运行。
04
苯乙烯生产过程控制与优 化
温度控制
设备运行效率提升
优化操作参数
通过实验和数据分析，确定最佳的操 作参数，如温度、压力、流量等，以 提高设备运行效率。
定期维护保养
按照设备维护保养规定，定期对设备 进行检查、清洗、润滑等保养工作， 确保设备正常运行。
设备维护与保养
日常维护
建立日常巡检制度，对设备进行外观检查、运行状态监测等，及时发现并处理 小问题。
在苯乙烯的生产过程中，各种化学物质的浓度需要精确控制，以确保最佳的反应效果和 产品质量。通过采用先进的浓度控制系统，可以实时监测化学物质的浓度，并根据需要
进行调整，确保浓度稳定并符合工艺要求。
在线监测与故障预警
Hale Waihona Puke 总结词在线监测与故障预警系统能够实时监测苯乙烯生产过 程中的各种参数，及时发现异常情况并采取相应措施 ，保障生产安全和稳定。

苯乙烯工艺

苯乙烯工艺

2、回收塔顶冷凝潜热
由于乙苯/苯乙烯塔必须再负压下进行操作，因此，塔顶操作温度较低。 传统苯乙烯装置的塔顶温度仅60℃左右，该低温热源只能以肺热形式排入 大气。 使用高效填料能够减少塔顶与塔底的温差，可将塔顶温度提高到 102~104 ℃.另一方面，苯乙烯装置的乙苯脱氢单元采用负压操作，并采用 乙苯和水共沸蒸发（共沸点为92 ℃ ），这就可以采用一种高效热交换器使 乙苯/苯乙烯塔顶的冷凝潜热来蒸发脱氢系统的乙苯。
H2
高压易燃气体
工艺参数
温度℃
压力MPa
危险特性
安全对策
固定床
600
5-10
高压设备、管 线
高压设备、管 线
合成塔进料管线安全阀或塔装安 全阀；超压、超温连锁跳车
压缩机
精馏塔
5-10
出口管线安全阀；超压连锁跳车
二、苯乙烯生产节能方案
1、采用高效规整填料
高效规整填料MellaPack-250Y是一种新型填料，它具有传质效率高、比 压降小、处理能力大、放大效应小等优点。用于乙苯/苯乙烯精馏塔可使精 馏塔的处理能力增大，塔压降减小，塔底温度降低，最重要的是由于传质效 率高于板式塔，因此，用于该填料改造板式塔可减小回流，从而减少再沸器 的蒸汽消耗量和冷却水的用量。
Hale Waihona Puke 2、苯乙烯精馏单元粗苯乙烯先进入乙苯蒸出塔，将没有反应的乙苯、 副产物苯和甲苯与苯乙烯进行分离。塔顶蒸出的乙苯、 苯和甲苯经过冷凝后，一部分回流，其余送入苯、甲苯 回收塔，将乙苯与苯、甲苯分离，塔底分出的乙苯可循 环作脱氢原料用。塔顶分出的苯和甲苯，送入苯、甲苯 分馏塔，将苯和甲苯进行分离。乙苯蒸出塔塔底液体主 要是苯乙烯，还含有少量焦油，送入苯乙烯精馏塔，塔 顶蒸出聚合级成品苯乙烯，纯度为99.6%（质量）。塔 底液体为焦油，焦油里面含有苯乙烯，可进一步进行回 收。上述流程中，乙苯蒸出塔和苯乙烯精馏塔均应当在 减压下操作，为了防止苯乙烯的聚合，塔底需要加入阻 聚剂，例如二硝基苯酚、叔丁基邻苯二酚等。

乙苯脱氢制苯乙烯

乙苯脱氢制苯乙烯

620℃
W% 1.83 1.60 45.63 50.95 质量/g 0.15 0.13 3.79 4.23
产品 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯
乙苯脱氢制苯乙烯各结果表
反应温度/℃ 乙苯转化率 苯乙烯选择性 苯乙烯收率
560.7
61.7%
12.7%
7.8%
591.9
70%
21.8%
15.26%
621.3
78.1%
高温、低压有助于脱氢反应的进行
减压：高温下进行负压操作不安全，加入惰性气体（稀释剂，一般用 水蒸气）实现降低原料气分压的目的。
副反应
C2H5
+ C2H4
CH3
C2H5
+ 2H2
+ CH4
乙苯脱氢反应产 物称为脱氢液， 也称炉油，其组 成为：苯、甲苯、 乙苯、苯乙烯。
C2H5
+ 2H2
+ C2H6
C2H5
8C + 5H2
C2H5
+ 16H2O
8CO2 + 21H2
在700 ℃下，加氢裂解的 平衡常数Kp仍很大，故裂 解和加氢裂解反应比脱氢 反应有利，需高活性、高 选择性催化剂。
t/℃
乙苯脱氢主副反应平衡常数比较
4.实验方案
乙苯脱氢工艺条件
温度的影响 主反应：吸热反应 ，T↑ ， KP ↑ 副反应：裂解、 结焦，T ↑ ，有利于副反应，反应选择性变差
31.2%
24.37%
乙苯转化率、苯乙烯选择性、苯乙烯收率关系图
实验结论
通过实验，在压力一定的条件下随着温度的升高，乙 苯的转化率增大，苯乙烯的选择性不断提高
谢谢各位老师的指导和建议！

化工工艺学第八章 苯乙烯

化工工艺学第八章 苯乙烯

图8-12 外加热列管式反应器的工艺流程
1—反应器；2—过热器；3—热交换器；4—预热器；5—乙苯蒸出 塔；6—苯、甲苯回收塔；7—苯、甲苯分离塔；8—苯乙烯精馏塔
(2) 绝热式反应器的脱氢流程 热量由过热水蒸汽直接带入反应系统，反应 器内物料不与外界环境发生热交换，这种供热方 式的反应器称为绝热式反应器。绝热式反应器的 工艺流程，水蒸汽的用量，要比外加热管式反应 器高一倍左右。因此反应产物余热的合理利用和 水蒸汽冷凝水的循环使用，对节约能量和减少污 水排放、保护环境都有重要的意义。图8-13所示 流程，是采用多段绝热反应器、中间加过热蒸汽 的脱氢流程。
四、工艺流程
乙苯脱氢
苯乙烯精制
乙苯催化脱氢是吸热反应，供热方式不同， 采用的反应器形式不同，工艺流程的组织也不同。 乙苯脱氢生产苯乙烯通常有外加热列管式等温反 应器和绝热式反应器。目前大型新建生产装置均 采用绝热式反应器。
(1) 外加热列管式反应器的工艺流程
以烟道气为载热体，反应器放在炉内，由高温 烟道气将反应所需的热量传给反应系统，这种型 式的反应器称为外加热列管式反应器。外加热列 管式反应器的工艺流程由乙苯脱氢和脱氢液的分 离及苯乙烯的精制两部分组成，流程如图所示：
转化率，％ 反应温度，K 水蒸气：乙苯，mol
0
853 873 893 913 0.35 0.41 0.48 0.55
16
0.76 0.82 0.86 0.90
18
0.77 0.83 0.87 0.90
在工业生产中，乙苯与水 蒸气之比一般为l：1.2～ 2.6（质）。
4．原料纯度要求
• 为了减少副反应发生，保证生产正常进行，要求
一、概述
物理性质 １.苯乙烯的性质和 用途 化学性质 用途 乙苯脱氢 苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯，另外苯乙烯 2．生产方法 与丁二烯、丙烯腈共聚，其共聚物可用以生产 ABS工程塑料；与丙烯腈共聚可得AS树脂；与 乙苯和丙烯的共氧化法 丁二烯共聚可生成丁苯乳胶或合成丁苯橡胶。 此外，苯乙烯还广泛被用于制药、涂料、纺织 等工业。

苯乙烯生产技术 苯乙烯生产工艺流程

苯乙烯生产技术 苯乙烯生产工艺流程
苯乙烯分离和精制流程图 1-乙苯蒸出塔；2，4，6，8，10-冷凝器；3-苯、甲苯回收塔；5苯、甲苯分离塔；7-苯乙烯粗馏塔； 9-苯乙烯精馏塔； 11- 蒸发
釜
四、岗位职责
岗位
岗位职责
烃化岗位
负责烃化液的生产，对原料投入到产品产出 整个生产过程进行检查、记录、调节、控制、 预防及处理事故，并协调岗位之间、工种之 间的
教学目标
知
识 ➢了解苯乙烯的常见生产方法、
目
工艺流程 ➢熟悉苯乙烯的典型生产工艺过
标程
能
力
➢能够对苯乙烯生产工艺流程进
目 行解析
标
工作任务:
结合教材内容，查找相关文献资料，学 习苯乙烯生产工艺流程及过程控制的知识 ， 并完成表格内容。
完成下表内容并交流:
问题
对苯的烷基化过程进行工 艺解析
对乙苯的脱氢过程进行工 艺解析
苯乙烯生产技术
教学目标
知 识
➢了解甲醇的理化性质 ➢ 了解甲醇的产量
➢了解甲醇工业的基本情况
目
➢ 了解甲醇工业的发展趋势
标
能
➢能够熟练运用学习资源进行检
力
索
目
➢能够对检索得到的信息和知识
标
进行筛选
项目说明:
通过本项目的学习，了解苯乙烯的基本性 质和用途，苯乙烯工业的基本情况及苯乙烯的 生产方法，熟悉苯乙烯的工艺生产流程及苯乙 烯生产的操作规程，掌握影响苯乙烯生产的工 艺条件及影响因素。
3．检查疏水器、排凝水情况
1． 乙苯蒸出塔塔釜液面过低
1． 恢复釜液面，增加进料或回流
2． 乙苯蒸出塔塔釜出料系统泄漏
2． 停车或减压检漏使之密封
1． 塔釜蒸汽压力波动

苯乙烯生产工艺ppt课件

苯乙烯生产工艺ppt课件

8
适宜的反应温度必须在催化剂活性的起始温度以上。 而且应在低于终极温度。
升高温度
利（有利于提高平衡转化率）
（有利于提高反应速率）
弊（有利于副反应）
吸热
T↑， XEB↑， SS↓， cat失活
降低温度
利 副反应少，SS↑。
弊 反应速率低，产率低。
9
在一定的温度下，随着水蒸汽用量的增加，乙苯的转化 率也随之提高，但增加到一定用量之后，乙苯转化率的提高 就不太明显，而且水蒸汽用量过大，能量消耗也增加，产物 分离时用来使水蒸汽冷凝耗用的冷却水量也很大，因此水蒸 汽与乙苯的比例应综合考虑。如工艺路线、能耗等。
10
乙苯液空速
乙苯液空速是指每小时单位体积催化剂通过的乙苯液体 体积。液空速小，停留时间长，原料乙苯转化率可以提高， 但同时因为连串副反应增加，会使选择性下降，而且催化剂 表面结焦的量增加，致使催化剂运转周期缩短；但若空速过 大，又会降低转化率，导致产物收率太低，未转化原料的循 环量大，分离、回收消耗的能量也上升。所以最佳空速范围 应综合原料单耗、能量消耗及催化剂再生周期等因素选择确 定。
苯乙烯生产工艺
1
1、苯乙烯的性质
苯乙烯（又名：乙烯基苯；乙烯苯，SM等。），分子式 C6H5-CH=CH2。三维模型芳烃的一种，在常温下为为带辛辣味 无色至黄色油状液体，有高折射性和特殊芳香气味；溶于乙 醇、乙醚、甲醇、丙酮、二硫化碳，不溶于水(<1%) ；毒性 中等，在空气中最大允许浓度为100ppm。在空气中的爆炸极 限上限为6.1%（体积），下限为1.1%（体积）。
11
乙苯脱氢法
苯
环氧丙烷联产法
乙
热解汽油回收法
烯
丁二烯合成法

年产万吨苯乙烯工艺设计

年产万吨苯乙烯工艺设计

苯乙烯的应用和市场需求
应用
苯乙烯主要用于生产聚苯乙烯、ABS树脂、SAN树脂等高分子材料，以及用作 生产苯乙烯系列无毒增塑剂、不饱和聚酯树脂、染料、农药和香料等的原料。
市场需求
随着塑料、橡胶、涂料等行业的快速发展，苯乙烯市场需求持续增长。特别是 在汽车、建筑、家电等领域，对苯乙烯的需求量越来越大。同时，苯乙烯的出 口量也在逐年增加，国际市场前景广阔。
产物浓度与收率
总结词
产物浓度与收率是评价苯乙烯工艺效果的重要指标， 也是优化工艺参数的主要目标。
详细描述
产物浓度与收率是衡量苯乙烯生产工艺效果的重要指标 。在保证产品质量的前提下，提高产物浓度和收率有助 于降低生产成本和提高经济效益。因此，需要不断优化 工艺参数，以实现更高的产物浓度和收率。这可以通过 实验研究和数据分析来实现，通过对比不同工艺参数下 的产物浓度与收率，可以找出最佳的工艺条件，从而提 高生产效率。同时，对于副产物的生成和处理也需要进 行合理规划和优化，以提高整体的资源利用效率和环保 性能。
产品市场价格与竞争力
市场调研
对苯乙烯产品的市场需求、竞争格局、价格趋势等进行深入调研，了解产品的市场潜力和竞争优势。
竞争力分析
根据产品特点、质量、价格等因素，分析其在市场中的竞争力，制定相应的营销策略和定价策略。
经济效益评价与回报期
经济效益评价
通过财务分析方法，对项目的经济效益进行评价，包括盈利能力、偿债能力、投资回收 期等方面。
环保安全
采用环保型的催化剂和生产工艺 ，减少三废排放，确保生产安全 和员工健康。
产品质量高
通过严格的质量控制和精细的工 艺调整，保证苯乙烯产品的纯度 和稳定性，满足市场需求。
03
CATALOGUE

苯乙烯的生产—应用生产原理确定工艺条件

苯乙烯的生产—应用生产原理确定工艺条件

主要工艺参数的控制方案
因此，要达到绝热式脱氢反应的最佳工艺参数, 就必须稳定设置乙苯流量、稀释水蒸气流量和原 料气及脱氢产物进出口温度四个基本调节回路。 由于脱氢反应是强吸热反应,因此,在绝热反应 器中反应温度是逐渐下降的。乙苯与水蒸气的比 例及流速会给反应带来双重影响,乙苯与水蒸气的 比例及流速越大,反应温度下降越快,所以对乙苯 流量和水蒸气流量采用定值调节是必要的。 这两个流量调节回路的稳定控制可以排除脱氢 反应过程中的两个主要干扰因素。此时对脱氢反 应的影响主要取决于反应区的温度。
温度/K Kp
表10-3 乙苯脱氢反应的平衡常数
700
800
3.30×10-3 4.71×10-2
900
1000
3.75×10-1 2.00
1100 7.87
可以用提高温度的办法来提高苯乙烯的平衡转化率，但是 即使在高温下，平衡常数仍然较小。
热力学和动力学分析
1.热力学分析
温度对乙苯脱氢生成苯乙烯反应的平衡转化率和平衡组成的影响如图10-1和图10-2所示。
在催化剂的作用下,乙苯脱氢生成苯乙烯的主反应比乙苯裂解生成
苯和水蒸气转化生成甲苯的副反应的活化能都降低了,主反应的反应
速率常数大大提高了,改善了动力学因素,有利于乙苯脱氢反应。
热力学和动力学分析
2.动力学分析
随着反应温度的升高,平衡转化率提高,反应速率加快。 但烃类物质在高温下 (尤其t>600℃时)极不稳定,易发 生许多副反应,甚至分解成 C+H。 反应温度升高,不仅使选择性显著下降,并使催化剂表 面结焦速度也加快,催化剂再生周期缩短。在氧化铁催 化剂存在下,乙苯在500℃左右脱氢几乎没有裂解副产 物生成。 高温为取得高产率苯乙烯提供了可能性,要使其变为 现实则必须借助催化剂,活性、选择性具佳的催化剂,能 使脱氢在某一高温下进行,使r主 >r副 (加快主反应速度, 使副反应来不及反应或进行得很慢)获取高产率苯乙烯, 提高设备生产能力,减少副产物便于精制分离。

粗苯乙烯的分离与精制流程设计(共9张PPT)

粗苯乙烯的分离与精制流程设计(共9张PPT)

参考文献：
粗苯乙烯分离和精制的过程如图9-8所示。 5%以上，苯乙烯收率可达90%以上。
刘振河 化工生产技术 【M】 粗苯乙烯（炉油）首先送入乙苯蒸出塔1，该塔是将未反应的乙苯、副产物苯、甲苯和苯乙烯分离。
4、绝热式脱氢反应工艺是如何改进的？ 或是采用多段式绝热反应器，即将绝热反应器的床层分成很多小段，而在每段之间设有绝热装置，反应器的催化剂放置在各段的隔板上，热量 的导出或引入靠段间换热器来完成。
绝热式脱氢反应工艺如何改进
绝热反应期一般只适应于反应热效应小，反应过程对温度 的不敏感及反应过程单程转化率较低的情况。为了克服单程转 化率的缺点，降低原料和能量的消耗，后来在乙苯脱氢的反应 器及生产工艺方面有了很多的改进的措施，效果较好。
将几个单段绝热反器串联使用，在反应器间增加热炉。或 是采用多段式绝热反应器，即将绝热反应器的床层分成很多小 段，而在每段之间设有绝热装置，反应器的催化剂放置在各段 的隔板上，热量的导出或引入靠段间换热器来完成。段间换热 装置，可以装在反应器内，也可设在反应器外。加热用过热水 蒸气按反应需要分配在各段分别导入，多次补反应所需热量。 这样不仅降低了反应器初始原料的入口温度，也降低了反应器 物料进、出口气体的温差，转化率可提高到65%-70%，选择性 在92%左右。
的导出或引入靠段间换热器来完成。
外加热式列管反应器优点是反应器纵向温 粗苯乙烯和苯乙烯精馏塔顶部冷凝器8、10出来的未冷凝气体均经分离器分离掉所夹带液滴后再去真空泵放空。
5%以上，苯乙烯收率可达90%以上。
度较均匀，易于控制，不需要高温过热 刘振河
化工生产技术 【M】
2、外加热式列管反应器有何特点？
粗苯乙烯一起进入乙苯蒸出塔。
加压水、高沸点有机溶剂 、熔盐、熔融金 这种反应器类似于管壳式换热器，管内装催化剂，管间走载热体。

苯乙烯工艺 简介课件ppt

苯乙烯工艺 简介课件ppt

2021/3/10
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二、苯乙烯工业的现状及发展趋势
1. 我国生产现状
我国苯乙烯生产始于20 世纪50 年代末。采用传统的三氯 化铝液相烷基化工艺，建成一套5000吨/年苯乙烯生产装置， 以后又陆续建成几套生产装置，但大都生产规模小，能耗和 物耗较高，产量低，因而发展缓慢。20世纪90年代，大庆石 盘锦乙烯和广州石化公司先后引进气相分子筛工艺建成苯乙 烯生产装置 ， 这些装置的陆续建成投产，使我国苯乙烯的 生产得到了飞速发展。1998年我国苯乙烯的生产能力达到约 74.0万吨，2000年进一步增加到约95万吨。
8
(4) 苯和乙烯直接合成法
由日本旭化成最新开发成功，苯和乙烯的气相混合物在含有HZSM-5 沸石催化剂的存在下，在490℃的反应温度下，在含有氢分离膜的 反应器中经过处理，得到选择性达93%的苯乙烯。该反应器内的氢 分离膜是由镀铂烧结管制得。 原料来源：石油 技术性：先进，目前此工艺处于试验阶段。
（3）苯乙烯自聚生成聚苯乙烯树脂，它还能 与其他的不饱 和化合物共聚，生成合成 橡胶和树脂等多种产物。
（4）苯乙烯还可以发生烯烃所特有的加成反
应。 2021/3/10
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• 用途 （1）苯乙烯自聚生成PS（聚苯乙烯树脂），
（2）苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚，其共聚物可用于 生产ABS工程塑料；
（3）与丁二烯共聚可以生成丁苯乳胶（SBL）和合成 丁苯橡胶（SBR）；
2006年，我国又有多套苯乙烯装置建成投产，截止到 2006年11月底，我国苯乙烯的生产能力达到285.5万t/a，
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苯乙烯需求的巨大缺口和持续强劲增长态势，是 我国苯乙烯生产不断扩能的原动力。2007-2010 年仍是我国苯乙烯产能的大规模增长期，一些新 建和扩建项目仍将陆续进行。预计到2008年我国 苯乙烯总生产能力将达到约400.0万t/a，2010年， 总生产能力将达到约600.0万t/a，届时我国苯乙烯 市场供需矛盾将得到根本缓解。

苯乙烯合成工艺技术及研究进展PPT

苯乙烯合成工艺技术及研究进展PPT

苯乙烯合成工艺技术及研究进展徐明霞黄学庆张春雷(大庆油田天然气利用研究所黑龙江省大庆市163457)摘要我国对苯乙烯的需求量很大,而国内生产能力偏低,市场缺口较大,每年都需从国外进口大量的苯乙烯。

作为其下游产品的聚苯乙烯、ABS树脂的需求也不断增加。

开发苯乙烯生产工艺,有利于缓解国内市场供需紧张的矛盾。

目前,工业生产采用的乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺路线长,设备投资较大,能耗也较高。

甲苯与甲烷(或甲醇)反应生产苯乙烯,与传统工艺相比,更具有竞争力,而且该法还为苯乙烯的生产开辟了一条新的生产路线,改善了苯乙烯的生产原料严重依赖石油的局面,使得苯乙烯的生产路线多元化。

我国的天然气资源丰富,新探明的天然气储量还在不断增加,充分利用资源优势,大力开展天然气化工利用研究,必将会给我国的化工行业带来新的生机和活力。

主题词苯乙烯脱氢甲苯甲烷天然气储量工艺技术苯乙烯是合成高分子材料的重要单体,是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料。

目前,世界苯乙烯产量达20001104t/a,而国内产量只有701104 t/a,自给率仅为50%,每年都需进口大量的苯乙烯来满足市场的需求。

随着我国综合国力的迅猛发展,供需缺口将会越来越大,预计2005年对苯乙烯的需求将达到2801104t,2010年将达到350 1104t。

目前世界上90%以上苯乙烯工业生产仍采用传统的乙苯催化脱氢法,该法生产工艺虽然比较成熟,但仍存在工艺路线长、设备投资大、能耗较高等缺点。

因此,苯与乙烯一步法合成苯乙烯的技术受到人们的青睬,但寻找到高活性、高选择性的催化剂,一直是该项技术的开发难题。

随着石油资源日益枯竭以及21世纪天然气能源时代的到来,国内外各大石油公司已将研究重点转移到天然气的化工利用上,甲苯与甲烷(或甲醇)甲基化合成苯乙烯已成为热门研究课题。

1.经由乙苯的二步法生产苯乙烯的工艺技术状况111合成乙苯的工艺技术乙苯是生产苯乙烯的重要原料,其来源主要是通过苯和乙烯烷基化反应制得,以及从重整的C8馏份中分离得到。

乙苯脱氢生产苯乙烯工艺

乙苯脱氢生产苯乙烯工艺

应选择合适旳水蒸气与乙苯旳百分比，一般水 蒸气：乙苯=（6-9）：1。
（4）乙苯液空速
应采用高空速，以提升选择性，常选0.6 h-1。
3. 乙苯脱氢工艺流程和反应器
（1）反应器型式与构造
根据供热方式不同
列管式固定床反应器：高 温烟道气
绝热式反应器：过热蒸汽
（2）乙苯脱氢工艺流程
1）列管式等温反应器脱氢部分工艺流程
共聚：聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂 （ABS树脂）； 与丁二烯反应：乳胶、合成橡胶。
CH CH2
二、乙苯脱氢法
1.乙苯催化脱氢旳主副反应 主反应：
副反应：
2.乙苯脱氢工艺条件选择
（1）温度 平衡常数随温度旳升高而增大，为防止副反应，
温度不应太高。 常选823-873K。
反应旳平衡常数和平衡转化率随反应温度变 化曲线。
等温反应器工艺流程特点： a.乙苯转化率高、苯乙烯选择性高； b.水蒸气用量较少。 c.反应器制造费用高。
2）绝热反应器反应工艺流程
绝热反应器工艺流程特点： a.反应器构造简朴，制造费用低，生产能 力大，检修以便。 b.乙苯转化率低、苯乙烯选择性低； c.水蒸气用量多，工业废水多。
3.苯乙烯旳回收精制
第二讲 乙苯脱氢制苯乙烯
学习目的
1.了解乙苯脱氢旳反应原理。 2.掌握乙苯脱氢工艺条件、水蒸气旳作用。 3.掌握外加热式列管反应器和绝热反应器工艺流 程，能绘制工艺流程方框图。 4.掌握苯乙烯精制流程图。 5.了解乙苯脱氢反应器旳特点。
一、概述 苯乙烯 （styrene），C8H8 ， 1.用途
是高分子材料合成旳主要单体。
精馏塔。
（2）压力
乙苯脱氢生成苯乙烯旳反应是分子数增大旳反应， 降低压力对生成苯乙烯有利。苯乙烯旳工业生产 采用负压脱氢工艺，操作压力40-60 kPa。

苯乙烯生产工艺

苯乙烯生产工艺
－加氢裂解副反应受到乙苯脱氢的制约； －提高温度可增加平衡转化率。
8

适宜的反应温度必须在催化剂活性的起始温度以上。 而且应在低于终极温度。
利
升高温度
（有利于提高平衡转化率） （有利于提高反应速率）
弊（有利于副反应） 吸热
T↑， XEB↑， SS↓， 降低温度 cat失活
利 弊
9
副反应少，SS↑。
反应速率低，产率低。
C2H5 CH CH2 + H2
r H m 117.8

6
C2H5
CH CH2
+ H2
苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应，在生成苯乙烯的同时可 能发生的副反应主要是裂解反应和加氢裂解反应，因为苯环 比较稳定，裂解反应都发生在侧链上。 在连串副反应中，苯乙烯氢解的主要倾向是生成甲苯， 且随着温度的升高，其倾向愈大。
熔点－30.6℃
沸点145.2℃ 相对密度0.9059(20/4℃)
CH CH2
2
2、用途
CH CH2
苯乙烯分子中，由于侧链是C=C 双键，因此，化学性质较为活泼。 聚苯乙烯树脂
nS
PS
自聚
共聚 S+AN AS
AS塑料 丁苯橡胶 ABS树脂
S+丁二烯
SBR
共聚
共聚 S+丁二烯+AN ABS
11
7
5.2 影响因素
H ln K P 2 T P RT
乙苯裂解反应 乙苯加氢裂解反应
0
H 0
0
因此平衡常数Kp随温度的上升而增大，故可采用提高温 度的办法来增大平衡常数及平衡转化率。
H 0 0
H 0 0
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C H 2C H 3 C H C2 CHH2 C3 H 3
加氢 裂解
C H 2C H 3
C C
H H
C22 CCH HH2+C33HH
+H
3
2
2
+H2
CC HH 22 CC HH 33 C H 2CC HH 23C H 3
+H 2
+ C 2H 4
++ CC22HH44
CH3
C
H
C
H3
3
+
+
C
C
H
H
4
热力学分析
反应压力的确定
2、反应压力 （略高于常压）
△n＞0
加操压作（有利于提高反应速率）
减压（有利于平衡向右移动） 操作
高温
加入惰性气体降低乙苯分压
稀释剂 H2O（g）
热力学分析
压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影响
压力：l01.3 kPa
压力：10.1 kPa
温度/K 平衡转化率/％ 温度/K 平衡转化率/％
2、苯乙烯的化学性质
C CH2 H 由于C=C的存在，化学性质相当活泼。（styrene）
3、苯乙烯的用途 nS 自聚 PS 聚苯乙烯树脂 S+AN 共聚 AS塑料 S+丁二烯 共聚 丁苯橡胶 S+丁二烯+AN 共聚 ABS塑料
聚苯乙烯
AS塑料
杯盖 食品级AS塑料 AS塑料透明管 外壳为AS塑料
+ CH4
+ C2H4
+ C2H4
3、水蒸气转化反应
CH2CH3 + 2H2O
CH3 +CO2+3H2
乙苯脱氢反应产物称为脱氢液，也称炉油，其组 成为：苯、甲苯、乙苯、苯乙烯。
乙苯催化脱氢反应原理
三、催化剂
铁系催化剂 ——能自行再生
Fe2O3－Cr2O3－KOH
主cat
稳定剂 增加热稳定性
助cat
副反应少，S苯乙烯↑
大 τ短 XEB↓， Y↓
原料循环量大,能耗高。
工艺条件的确定
5、原料纯度 二乙苯 （－H2） 二乙烯基苯（易聚合堵塔）
二乙苯含量＜0.04％
苯乙烯生产工艺
第四节 乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺流程
工艺流程
一、反应过程
乙苯脱氢的化学反应是强吸热反应，因此工艺过 程的基本要求是要连续向反应系统供给大量热量，并 保证化学反应在高温条件下进行。根据供给热能方式 的不同，乙苯脱氢的反应过程按反应器型式的不同分 为列管式等温反应器和绝热式反应器两种。
❖熔点：－33℃
❖比重：0.909
爆炸极限
烃+空气（O2） 明火、高温 引燃
C1~C2（爆炸极限） 静电火花
分支链 锁反应
火焰迅速传布 dt
T↑↑定的浓度范围内均匀 混合，形成预混气，遇到火源才会发生爆炸，这个浓度 范围称为爆炸极限。
苯乙烯的性质和用途
465
10
390
10
565
30
455
30
620
50
505
50
675
70
565
70
780
90
630
90
水蒸气用量的确定
3、
①P乙苯↓，有利于热力学平衡； ②消炭，再生cat；
H2O（g）
C＋H2O（g） CO＋H2
（稀释剂） ③为反应提供热量；（H2O（g）热容大）
④易于分离。（水与反应产物不互溶）
生炭反应：
C2H5
8C＋5H2 催化剂失活
消炭反应： C ＋ H2O（g） KOH CO ＋ H2 催化剂再生
苯乙烯生产工艺
第三节 乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺条件
反应温度的确定
1、反应温度 升高温度
（有利于提高平衡转化率）
利 （有利于提高反应速率）
弊 （有利于副反应）
可逆 吸热
T↑，X乙苯↑，S苯乙烯↓， cat失活
苯乙烯生产工艺
苯乙烯的性质和用途
1、苯乙烯的物理性质： ❖带辛辣味的无色至黄色油状液体，
有高折射性和特殊的芳香气味；溶 于乙醇、乙醚、甲醇、丙酮等，不 溶于水。
❖在空气中最大允许浓度为100ppm（百万分之 一），在空气中的爆炸极限为：上限：6.1% （体积），下限：1.1%（体积） 。
❖沸点：146℃
一、主反应
CH2CH3 cat
CH CH2 ＋H2
1、可逆反应
H 11 .8k7J m 1 o
？ 2、吸热反应 ——高温操作 不安全
3、△n＞0的反应 ——减压操作
一、反应原理及特点
乙苯脱氢反应平衡 常数与温度的关系
乙苯脱氢平衡转化 率与温度的关系
一、反应原理及特点
二、副反应
1、平行副反应
裂解
利 副反应少，S苯乙烯↑ 降低温度
弊 反应速率低，产率低
工业上一般控制在580～620℃之间,反应初期,催化剂活 性好,反应温度可以低些,反应后期,反应温度则要高些。
温度K
700
Kp
3.30×10—2
热力学分析
800
900
4.71×10—2 3.75×10—1
1000 1100 2.00 7.87
OOH
②
CH CH3 + CH3－CH＝CH2
+ OH
CH CH3
H H3C C CH2
O
（α-苯乙醇） （环氧丙烷）
OH
③
CH CH3
CH CH2 + H2O
特点：可同时得到两种化工产品，成本低，污染少， 但工艺复杂，副产物多，流程长。
苯乙烯生产工艺
第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺原理
一、反应原理及特点
4
+
C+ 2
H
C
4
H
4
CH3
+ CC 22HH 66 + +C HC 42 H 6
rHm 105kJ rHm54.4kJ rHm31.5kJ
C H 2C H 3
一、反应原理及特点
二、副反应
2、连串副反应
CH CH2
CH CH2
+ 2H2
+ 2H2
CH CH2
CH CH2
++HH22
CH3
CH3
+ CH4
在一定T下，nH2O↑，XEB↑；
但nH2O↑ ↑， XEB不再升高；此时 nH2O↑ 能耗↑
工业上，水蒸气用量与所采用的脱氢反应器的形式 有关，故应综合考虑各因素而定。
工艺条件的确定——SV
4、空速
X乙苯↑
小 τ长 S苯乙烯↓ ——连串副反应增加
cat表面结焦量增加,催化剂运转
SV
周期缩短 ——完全氧化副反应
丁苯橡胶
丁苯橡胶垫片
丁苯橡胶板
ABS塑料
ABS塑料管道 板材
苯乙烯的性质和用途
❖苯乙烯是重要的有机化工原料, 广泛用于生 产塑料、树脂和合成橡胶。它是仅次于PE、 PVC、EO 的第四大乙烯衍生产品, 苯乙烯 系列树脂的产量在合成树脂中仅次于PE、 PVC 而名列第三。目前, 世界苯乙烯年生产 能力达2200万吨, 国内生产能力也在80 万 吨/年左右。
苯乙烯的生产方法
4、生产方法
（1）乙苯催化脱氢法
+H 2 CC H 2
C H 2 C H 3
CH2CH3
CH CH2
+H2
（2）乙苯氧化脱氢法
C H 2C H 3+0.5O 2
CH CH2
+H2O
苯乙烯的生产方法
（3）共氧化法（哈康法）
OOH
①
CH2CH3 + O2
CH CH3 （过氧化氢乙苯）