乙苯脱氢生产苯乙烯工艺知识讲解

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催化脱氢—氢选择性氧化工艺
SMART工艺的原理：在乙苯催化脱氢工艺 的基础上，向脱氢产物中加入适量的氧气或 空气，使氢气在选择性氧化催化剂的作用下 氧化为水，降低反应物中的氢分压，打破传 统催化脱氢反应中的热平衡，使反应向生成 物方向移动。
CH2CH3 cat
CH CH2 ＋H2
2H2+O2→2H2O
第九章 苯乙烯生产工艺
第一节 概述
1
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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） 。
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苯乙烯生产新工艺介绍
3、催化脱氢—氢选择性氧化工艺
发展：1985年日本三菱公司应用Uop公司 的乙苯脱氢-氢选择性氧化工艺(简称StyroPlus工艺),建设了一个5000t/a苯乙烯生产装 置,至今生产情况良好,标志着这一工艺技术 工业化成功。随后,此工艺与其他先进工艺 一起汇集为SMART工艺。
唯一 热源
过热
T出< T进
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单段绝热式反应器
由于脱氢反应需要吸收大量热量， 故反应器的进口温度必然高于出 口温度，单段绝热反应器温差可 达65℃。这样的温度分布对速 率和选择性都不利。
反应初期，C乙苯高，平行副反 应竞争剧烈，T进高，有利于平 行副反应（E平副高），使选择性 下降；
反应器出口，T低，对平衡不利， 使反应速率减慢，限制了转化率 的提高；
加氢 裂解
CH2CH3 CCHHC22CCHHH2++C33HHH223

本讲学习了苯烷基化和乙苯催化脱氢两个反应过程中的工艺参数及确 定，理解工艺参数对反应过程产生的影响，对学习乙苯脱氢生成苯乙烯 的工艺流程有重要帮助。 思考题： 请根据生产原理确定乙苯催化脱氢过程的工艺参数。
2、脱氢反应工艺参数
（3）水蒸气用量 目的：降低原料乙苯的分压，有利于主反应的进行。 选用水蒸气做稀释剂的好处： ①降低乙苯分压，改善化学平衡，提高平衡转化率； ②热容大，利于反应温度稳定； ③脱除催化剂表面的积炭，恢复催化剂活性，延长催化剂再生周期； ④置换吸附在催化剂表面的产物，有利于产物脱离催化剂表面，加快产品生成速度； ⑤容易与反应物分离。
1、苯烷基化反应工艺参数
（2）反应压力
压力对气液相反应平衡影响不大。 热力学计算：乙烯在接近常压5～6MPa下操作。 使用AlCl3催化剂：乙烯与苯通常在常压下进行反应。
（3）原料配比
1、苯烷基化反应工艺参数
乙烯对苯摩尔比增加，乙苯的生成 量增加，多乙苯的生成量也增加。
原料配比超过0.6，乙苯生成量增 加不显著，多乙苯生成量显著加大。
1、苯烷基化反应工艺参数
苯中的硫化物：总质量含量＜0.1%。 甲苯：在AlCl3作用下生成甲乙苯，造成乙苯分离困难，且增加原料乙烯 的消耗。 过量水：将AlCl3水解，HCl腐蚀设备，Al(OH)3堵塞管道和设备。苯中 含水量一定要精确计算，一般含水量应小于500～700mg/kg。
2、脱氢反应工艺参数
2、脱氢反应工艺参数
转化率 反应温度/K
853 873 893 913
0 0.35 0.41 0.48 0.55
n(水蒸气)：n(乙苯) 16
0.76 0.82 0.86 0.90
18 0.77 0.83 0.87 0.90

乙苯脱氢制苯乙烯化工11-1 朱伦伦工艺原理以乙苯为原料，按1：3~1：8水比加入过热水蒸汽，在轴径向反应器内，于高温、负压条件下，通过催化剂床层进行乙苯脱氢反应，生成苯乙烯主产品；副反应生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、丙烷、H2、CO和CO2。

主反应：Array这是一个强吸热可逆增分子反应。

副反应是热裂解、氢化裂解和蒸汽裂解反应：C6H5CH2CH3→C6H6＋C2H4C6H5CH2CH3＋H2→C6H5CH3＋CH4C6H5CH2CH3＋H2→C6H6＋C2H6C＋2H2O→2H2＋CO2CH4＋H2O→3H2＋COC2H4＋2H2O→2CO＋4H2水蒸汽变换反应：CO＋H2O→H2＋CO2在水蒸汽浓度很高时，生成苯、甲苯的反应式可能被下列反应所代替：C6H5CH2CH3＋2H2O→C6H5CH3＋CO2＋3H2C6H5CH2CH3＋2H2O→C6H6＋CH4＋CO2＋2H2在乙苯脱氢反应中，原料乙苯中的化学杂质也发生反应，生成物还会进一步发生反应，为此，最终生成物中还含有另一些副产物，如二甲苯、异丙苯、α-甲基苯乙烯、焦油等。

影响化学反应的因素主要有：反应温度、反应压力和水蒸汽/乙苯比（简称水比）。

此外，该反应还受到反应物通过催化剂床层的液体体积时空速度（LHSV）、催化剂性能、原料乙苯中含杂质情况等影响。

反应温度：乙苯脱氢生成苯乙烯的反应为吸热反应，故乙苯转化率随着反应温度的升高而增加。

当温度升高后，不但生成苯乙烯的正反应增加，而且消耗苯乙烯的逆反应以更高的速度增加。

另外，当反应温度提高后，虽然乙苯转化率提高，但副反应（指吸热的副反应）也将加剧，故生成苯乙烯的选择性将降低，因而反应温度不宜过高。

从降低能耗和延长催化剂寿命出发，希望在保证苯乙烯单程收率的前提下，尽量采用较低的反应温度。

反应压力:对于给定的反应温度和水比，乙苯的转化率随着反应压力的降低而显著增加。

在相同的乙苯液体空速和水比下，随着反应压力降低，可相应降低反应温度，而苯乙烯的单程收率维持不变，苯乙烯选择性提高。

表面，碱性位恢复； Fe2+被重新氧化成Fe3+ ，酸 性位恢复。
4 乙苯催化脱氢反应
研究新进展
KFeO2活性相(大多数学者支持)
主要副产物是苯和甲苯；
1973西班牙建成第一套工业装置；
Fe2+被重新氧化成Fe3+ ，酸性位恢复。
1960年：Fe-K-Cr
Fe2+被重新氧化成Fe3+ ，酸性位恢复。
– 将反应产物氢气选择性移出使平衡移动； – 将反应产物氢气选择性移出抑制氢解副反
应，提高苯乙烯选择性； – 促进催化剂失活或改变催化剂失活机理。
典型的膜反应器中 乙苯脱氢反应结果
4.1 钯膜反应器的应用
• 难题：
– 催化剂低温活性低，致使低温下膜反应器 的优势不明显；
– 膜通量低； – 膜稳定性差； – 膜反应器中的催化剂的失活研究。
-氧化铁系催化剂 2 乙苯催化脱氢催化剂
-氧化铁系催化剂 强吸热可逆反应，需高温；
• 1960年：Fe-K-Cr 分散性膜反应器：将反应物（之一）通过膜引入反应区，常用于选择性氧化反应。
1960年：Fe-K-Cr 活性相结构不稳定，呈多相动态体系：K2Fe2O4, K2Fe22O34, Fe3O4
• 1970年代中期：Fe-K-Ce-Mo 减弱的酸性位促使苯乙烯逸出；
3.2 乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
• 钾的助剂作用（电子型）：
– 作为半导体催化剂的杂质，促进催化脱氢活性； – 作（为碱C金-属H2助O剂反可应抑助制催积化炭剂，使并催促化进剂积具炭有与自大再量生水能蒸力
气反应除碳）；
– 作为选择性助剂抑制苯的生成（碱金属助剂可部分 中和催化剂酸中心，减少酸中心上的烷基苯按正碳 离子机理脱烷基）。

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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！

乙苯脱氢制苯乙烯实验注意事项
一、实验原理
乙苯脱氢是利用催化剂将乙苯加热至高温，使其分解成苯和乙烯的过程。

该反应是工业上制取苯乙烯的重要方法。

二、实验步骤
1.将催化剂（如氧化钒或氧化铁）加入反应釜中。

2.加入适量的乙苯，并通入氢气。

3.升温至500℃左右，持续反应2-3小时。

4.冷却后，收集产物并进行分析。

三、注意事项
1.实验操作时需佩戴防护手套、护目镜等个人防护装备，以免受到反应物或产物的伤害。

2.反应釜应选择耐高温、耐腐蚀的材料制成，如不锈钢或玻璃等，并保持清洁干燥。

3.催化剂的选择要根据实验需要进行调整，以保证反应效果和产物纯度。

4.通入氢气时需注意控制流量和压力，避免因过高压力导致爆炸事故发生。

5.加热时要慢慢升温，避免温度过高引起反应釜爆炸。

6.收集产物时要使用合适的容器，并进行标记和储存，以免产生混淆或误用。

7.实验结束后，要及时清洗反应釜和设备，并进行妥善保管。

四、实验安全提示
1.实验室内禁止吸烟、饮食等行为，以免引起火灾或中毒事故。

2.实验前要对设备进行检查和试运行，确保其正常工作。

3.实验操作时要严格按照操作规程进行，不得随意更改或省略步骤。

4.如遇到异常情况（如气味异常、产物颜色变化等），应立即停止操作并向有关人员报告。

乙苯脱氢制苯乙烯方程式乙苯脱氢制苯乙烯方程式一、什么是乙苯脱氢制苯乙烯？乙苯脱氢制苯乙烯是一种通过将乙苯加热至高温并在催化剂作用下去除其中的氢原子来得到苯乙烯的化学反应。

这种方法是工业上生产苯乙烯的主要方法之一。

二、反应方程式该反应的化学方程式为：C8H10 → C6H5CH=CH2 + H2即：3C8H10 → 4C6H5CH=CH2 + 2CH4三、反应机理在该反应中，催化剂通常采用铬系或铑系催化剂，它们能够促进氧化还原反应。

具体来说，催化剂会使得乙苯中的一个氢原子离开分子，并与另一个分子中的一个碳原子结合形成甲基基团。

这个甲基基团随后与另外一个分子中的一个碳原子结合形成丁二烯基团。

最终，丁二烯基团会与另外一个分子中的一个碳原子结合形成苯环，并释放出一份氢气。

四、反应条件乙苯脱氢制苯乙烯的反应条件包括温度、压力和催化剂等。

一般来说，该反应需要在高温下进行，通常在500-600℃左右。

此外，该反应需要在高压下进行，通常在1-2 MPa左右。

催化剂方面，目前最常用的是铬系或铑系催化剂。

五、反应优缺点乙苯脱氢制苯乙烯是一种高效的工业生产方法，具有以下优点：1. 反应产物纯度高：该方法可以得到较高纯度的苯乙烯产物，并且可以通过后续处理进一步提高其纯度。

2. 生产成本低：该方法使用的原料成本较低，同时也不需要使用过多能源和催化剂等。

3. 适用范围广：该方法适用于生产大量的苯乙烯，并且可以根据需要进行规模化生产。

但是，该方法也存在以下缺点：1. 需要高温高压环境：由于该方法需要在高温、高压环境下进行反应，因此需要消耗大量能源，并且设备成本也较高。

2. 催化剂使用寿命短：使用铬系或铑系催化剂进行反应时，催化剂的使用寿命较短，需要经常更换。

3. 环境污染：该方法会产生大量废气和废水等，对环境造成一定影响。

六、应用领域苯乙烯是一种重要的有机化学品，广泛应用于塑料、橡胶、纺织、涂料等行业。

因此，乙苯脱氢制苯乙烯是一个非常重要的工业生产方法，在上述领域中得到了广泛应用。

乙苯脱氢制苯乙烯引言。

苯乙烯是一种重要的有机化工产品，广泛应用于合成树脂、塑料、橡胶等工业中。

乙苯脱氢制苯乙烯是目前主要的生产工艺之一，其具有高效、低成本等优点，因此备受关注。

本文将对乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程、反应机理、影响因素以及发展趋势进行探讨。

一、乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程。

乙苯脱氢制苯乙烯的工艺流程主要包括催化剂的选择、反应条件的控制以及产品的分离纯化等步骤。

一般而言，该工艺流程可以分为以下几个步骤，乙苯的预热、蒸汽和空气的混合、催化剂的加入、反应器的加热、产物的冷却和分离等。

其中，催化剂的选择对反应的效率和产物的纯度具有重要影响，目前常用的催化剂有铬酸钠、钼酸钠、氧化铝等。

二、乙苯脱氢制苯乙烯的反应机理。

乙苯脱氢制苯乙烯的反应机理主要涉及乙苯分子的脱氢反应。

在催化剂的作用下，乙苯分子中的氢原子被去除，形成苯乙烯分子和水蒸气。

具体而言，乙苯分子首先吸附在催化剂表面，然后发生脱氢反应，生成苯乙烯和水蒸气。

反应机理的研究有助于优化工艺条件，提高反应效率和产物纯度。

三、乙苯脱氢制苯乙烯的影响因素。

乙苯脱氢制苯乙烯的反应受到多种因素的影响，包括温度、压力、催化剂种类和用量、乙苯浓度等。

其中，温度是影响反应速率和产物选择性的重要因素，一般而言，较高的温度有利于提高反应速率，但过高的温度可能导致副反应的发生。

此外，催化剂的种类和用量也对反应的效果有显著影响，不同的催化剂具有不同的活性和选择性，因此需要进行合理选择和控制。

四、乙苯脱氢制苯乙烯的发展趋势。

乙苯脱氢制苯乙烯作为一种重要的有机合成工艺，其发展趋势主要包括提高反应效率、降低生产成本、减少环境污染等方面。

为了提高反应效率，可以通过优化催化剂的性能、改进反应条件、提高乙苯转化率等途径。

同时，降低生产成本也是当前研究的重点之一，可以通过提高催化剂的稳定性和循环利用率、优化产品分离纯化工艺等手段来实现。

此外，减少环境污染也是乙苯脱氢制苯乙烯发展的重要方向，可以通过减少废水排放、提高产物纯度等途径来实现。

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。

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。

苯乙烯生产工艺苯乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成塑料、橡胶、纤维和各种化学产品等领域。

下面是苯乙烯的生产工艺的概述。

目前，苯乙烯的主要生产工艺是通过乙苯脱氢反应合成得到。

具体的工艺包括催化剂的选择、反应条件的控制和分离纯化等环节。

首先，选择合适的催化剂对乙苯进行脱氢反应。

一般来说，针对不同的催化剂，反应条件和过程较为复杂。

常用的催化剂有固定床催化剂、移动床催化剂和流态床催化剂等。

催化剂的选择对生产工艺的效率和产品质量有着重要影响。

其次，通过控制温度、压力和进料比等反应条件，使乙苯发生脱氢反应生成苯乙烯和氢气。

温度通常在500℃左右，压力大约在1.5-2.5MPa之间。

进料比则由乙苯的纯度和回收利用等因素来决定。

反应过程中还需要控制氢气的部分氧化程度，以避免副反应的发生。

在脱氢反应完成后，需进行分离纯化操作。

这是苯乙烯生产中一个非常重要的环节，直接关系到产品的纯度和质量。

分离纯化的过程包括初步分离、精馏和净化等步骤。

其中，精馏是最关键的环节，通过不同的蒸馏塔结构和操作条件，分离苯乙烯和副产物，使苯乙烯的含量达到所需标准。

最后，对得到的苯乙烯进行后处理处理。

这包括脱色、脱水和脱酸等操作，以减少杂质和提高产品的纯度。

其中，脱色是重要的环节，通过加入适量的活性炭或其他吸附剂，将有色杂质吸附掉，使苯乙烯的颜色变得清晰透明。

同时，通过脱水和脱酸处理，减少对设备和催化剂的腐蚀。

综上所述，苯乙烯的生产工艺主要包括催化剂的选择、反应条件的控制、分离纯化和后处理等环节。

这些环节的优化和改进，能够提高苯乙烯的产率和产品质量，降低能耗和环境污染，并促进苯乙烯工业的可持续发展。

（二）绝热型反应器脱氢部分的工艺流程 1.工艺流程组织
图4-11（P183）是单段绝热反应器脱氢的工艺流程。 循环乙苯和新鲜的乙苯与部分水蒸气混合以后（这部分水 蒸气约占总加入水蒸气量的10%左右），与高温脱氢产物进行 热交换，温度升到520～550℃，再与过热水蒸气混合（这部分 水蒸气的量占总加入水蒸气量的90%左右），然后进入脱氢反 应器，脱氢产物离开反应器时的温度为585℃左右，经过热交 换，降低温度后，再进一步冷凝冷却，凝液分出水后，进入粗 苯乙烯贮槽，尾气含氢气90%左右，可以作为燃料用，也可以 用来制氢气。 绝热反应器脱氢，反应所需要的热量是由过热水蒸气带入 的，所以水蒸气的用量，要比等温式反应器大１倍左右。 绝热反应器脱氢的工艺条件为：反应： 强吸热反应； 反应需要在高温下进行； 反应需要在高温条件下向反应系统供给大量的热量。 由于供热方式不同，采用的反应器型式也不同。 工业上采用的反应器型式有两种： 一种是多管等温型反应器，是以烟道气为热载体，反应器 放在加热炉内，由高温烟道气，将反应所需要的热量通过管壁 传递给催化剂床层。 另一种是绝热型反应器，所需要的热源是由过热水蒸气直 接带入反应系统。
图4-15 各温度下的苯乙烯聚合速度
苯 粗 苯 乙 烯 1 2 3
苯 乙 烯
4
乙苯
甲苯
焦油
图 4-16 粗 苯 乙 烯 的 分 离 和 精 制 流 程
3-苯 、 甲 苯 分 离 塔 ； 4-苯 乙 烯 精 馏 塔 1-乙 苯 蒸 出 塔 ； 2-苯 、 甲 苯 回 收 塔 ；
粗苯乙烯的分离和精制流程见图4-16（P186）所示。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。

乙苯脱氢工业生产方法
乙苯脱氢是一种重要的化学反应，用于生产苯乙烯。

以下是乙苯脱氢工业生产方法的详细解答：
1. 反应原理：乙苯脱氢反应是一个吸热反应，反应方程式如下：
C8H10 → C8H8 + H2
在催化剂的存在下，乙苯分子中的乙基（-CH2CH3）与氢原子（H）发生脱氢反应，生成苯乙烯（C8H8）和氢气（H2）。

2. 催化剂：乙苯脱氢反应通常使用催化剂来提高反应速率和选择性。

常用的催化剂包括氧化铁、氧化锌、氧化铜等金属氧化物催化剂。

3. 反应条件：乙苯脱氢反应需要在适当的温度、压力和反应物浓度下进行。

一般来说，反应温度在500℃至650℃之间，压力在常压或略高于常压的条件下进行。

反应物浓度通常控制在一定范围内，以确保反应的效率和选择性。

4. 反应器：乙苯脱氢工业生产通常采用固定床反应器或流化床反应器。

在固定床反应器中，催化剂固定在反应器内，反应物通过催
化剂床层进行反应。

而在流化床反应器中，催化剂颗粒在气流的作用下悬浮在反应器内，反应物与催化剂颗粒充分接触进行反应。

5. 产物分离：反应生成的苯乙烯和氢气需要进行分离和提纯。

一般采用冷却和压缩的方法将氢气分离出来，然后通过精馏等方法将苯乙烯提纯。

6. 催化剂再生：催化剂在使用一段时间后会失活，需要进行再生。

催化剂的再生通常采用空气或蒸汽进行氧化处理，以恢复其活性。

乙苯脱氢工业生产方法是一种重要的化工工艺，用于生产苯乙烯等化学品。

通过控制反应条件、选择合适的催化剂和反应器类型，可以实现高效、经济的乙苯脱氢生产过程。

定性好，可燃不爆炸，
毒性很轻微它的黏度 比矿物油小
无机熔盐 比热容小 加热
1.温度在380~530℃ 2.装置气密性很高，用 惰性气体保护
3.避免和有机物质接触
烟道气加 易获取，能产生高温 热
温度在500~1000℃之间
常用冷却 特点 剂
适用情况及温度范围
水 1.获取方便
1.只适用冷却温度在15~30℃以上
适用情况：两种流体在进行换热时不能有混 合的场合
典型设备：列管式换热器、套管式换热器
• 传热基本方式 • 常用加热剂 • 常用冷却剂
传热基本方式
传热原理
热传导
是借助物质的分子·原子或自由电子 的运动，将热能以动能的形式传递给 相邻温度较低的分子的过程
对流传热 辐射传热
由于流体质点之间产生宏观相对位移 而位移而引起的热量传递
缺点：单位传热面积的金属消耗较大，管 子接头多，易泄漏，占地面积大，检修清 洗不方便。
套管式换热器
板式换热器
• 优点：结构紧凑，版面很薄，传热面积
达，传热效率高，拆装方便。
• 缺点：处理量小，受垫片材料性能限制，
操作压力和温度不能过高
• 板式换热器
浮头式换热器
优点：当壳程与管束因温度不同而引起 热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内 沿轴向自由伸缩，不会产生温差应力； 且管束可以从壳内抽出，便于管内和 管间的清洗。
适用情况：适用于两流体允许直接混合的场 合
典型设备：凉水塔、喷洒式冷却塔、喷射式 冷凝器
蓄热式换热
原理：在此类换热器中，热、冷流体交替进 入蓄热室，热流体将热量储存在蓄热体中， 然后通入冷流体吸取热量，从而达到换热 目的
适用情况：常用于高温气体热量的回收或冷 却

、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：乙苯? 苯乙烯+ 氢气mol 副反应：乙苯? 苯+ 乙烯mol 乙苯+氢气? 苯+乙烷mol乙苯+ 氢气? 甲苯+ 乙烯mol在水蒸汽存在的条件下，还可能发生下列反应：乙苯+ 2水? 甲苯+ 二氧化碳+ 3氢气此外，还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油和焦等。

这些连串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、影响反应的因素（1）温度的影响乙苯脱氢为吸热反应，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，使苯乙烯的选择性下降，能耗增加，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540~600oC。

（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增大的反应，降低总压可使平衡常数增大，从而增加反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。

本实验加水蒸汽的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。

较适宜的水蒸汽用量为：水/乙苯二1 （体积比）（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为止。

3、本实验采用氧化铁系催化剂，其组成为：Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。

三、实验装置及流程实验装置及流程如图1 所示。

图1 乙苯脱氢制苯乙烯工艺实验流程图1－乙苯流量计；2、4－加料泵；3－水计量管；5－混合器；6－汽化器；7－反应器；8－电热夹套；9、11－冷凝器；10－分离器；12－热电偶四、反应条件控制汽化温度300oC,脱氢反应温度540〜600OC,水：乙苯二：1 （体积比），相当于乙苯加料min，蒸馏水min （50ml催化剂）。

五、实验步骤1、注入原料乙苯和水，接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定温度，同时打开循环冷却水。

实验十三乙苯脱氢制备苯乙烯一、实验目的1.了解以乙苯为原料，使用氧化铁系催化剂，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、收率与反应温度之间的关系；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、实验内容了解并熟悉实验装置及流程，搞清物料走向及加料、出料方法。

学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。

测定不同温度下乙苯脱氢反应的转化率、苯乙烯的选择性和收率，考察温度对乙苯脱氢反应转化率、苯乙烯选择性和收率的影响。

三、基本原理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导致活性下降。

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 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。

但是温度过高使得副反应增加，导致苯乙烯选择性下降，能耗增大，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。

本实验的反应温度范围为：540~600℃。

（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应，降低总压P 总可增加反应的平衡转化率，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，副反应也随之增加，苯乙烯的选择性下降，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.催化剂本实验采用以Fe 、K 为主要活性组分，添加少量的I A 、ⅡA 、I B 族氧化物为助剂的GS-08催化剂。