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乙苯脱氢制苯乙烯

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1
实验报告
课程名称： 化工专业实验 指导老师： 王晓钟 成绩：__________________
实验名称： 乙苯脱氢制苯乙烯 实验类型： 同组学生姓名： 王乐涛 刘博 方梦哲
一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）
三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填）
五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理
七、实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得
一、实验目的

1．了解以乙苯为原料，氧化铁为催化剂，在固定床单管反应器种制备苯乙烯
的过程;
2．学会使用化学工艺类实验中温度控制和流量控制的仪表、仪器;
3．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：
－CH2－CH3 _—CH=CH2 + H2 117.8KJ/mol

副反应：
－C2H5 ＋C2H4 105KJ/mol
－C2H5+H2 ＋C2H6 -31.5KJ/mol
－C2H5+H2 －CH3＋CH4 -54.4KJ/mol
在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：
－C2H5+2H2O －CH3＋CO2+3H2
此外还有芳烃缩合及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，00H，从平衡常数与温度的关系式

2
0
lnRTHTKPp
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

专业： 化工
姓名： 李文博
学号： 3100105025
日期： 2013-4-12
地点： 西溪化学楼

装
订
线
2

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inpnPKK总可
知，当时0，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使降低乙苯的分压，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0.6/h为宜。
3．催化剂
本实验采用氧化铁系催化剂。其组成为：Fe2O3－CuO－K2O－Cr2O3－CeO2。

三、实验装置及流程

TIC
03

TI
04

TIC
01
PI

04

FI01ATI02FI04FI02FI
03

减压阀
背压阀
过滤器

转子流量计
单向阀

图 例

LI
02

LI
01

LI
03

图1 实验装置流程图
四．实验步骤与方法
3

（1）反应条件控制：
汽化温度300℃，脱氢反应温度540和600℃，水：乙苯=1.5：1（体积体积比），
相当于乙苯加料0.5毫升/分钟，蒸馏水0.75毫升/分钟。
（2）操作步骤
1）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。
2）将气化室温度控制设定在300℃，反应器温度控制设定为540℃
3）系统通氮气20l/h，打开气化室加热开关，并打开冷却水开关。
4）打开反应器加热开关。
5）当反应器温度到达400℃，开始加入蒸馏水0.75毫升/分钟，并改变氮气流
量为10l/h
6）当反应器温度稳定在540℃，停止通入氮气，开始加入乙苯0.50毫升/分钟
7）记录乙苯加料管内起始体积，并将积液灌放空。
8）反应开始每隔10分钟取一次数据
9）反应50分钟后停止进料改通氮气流量为10l/h
10） 记录原料加入体积。
11） 将粗产品取出后静置分层
12） 称出油状液体质量
13） 取少量样品进行气相色谱分析。
14） 改变反应器温度为600℃后再加入乙苯，重复8~13，测得有关数据。
15） 反应结束后，维持温度为500℃持续通入水蒸气，进行催化剂的清焦再
生，半小时后停止加水，通入氮气并使反应器降温，至300℃以下时，可切
断电源和冷却水，停通氮气。
（3）实验记录及计算
1）原始记录（540℃）

时间 温度℃ 原料加入量ml 粗产品（g） 汽化器 反应器 乙苯 水
烃液层
始 终 始 终

0 312.7 543.6 3.8 4.6
24.331（包含一些水

相，因为分液漏斗操
作时没有从上面把烃
10 302.9 533.8 8.1 12.4

20 300.1 536.9 14.5 20.5
30 302.6 537.5 19.0 28.7
4

40 301.9 537.9 25.1 36.4
层倒出）

50 301.6 538.0 31.8 44.9

600℃
时间 温度℃ 原料加入量ml 粗产品（g） 汽化器 反应器 乙苯 水
烃液层
始 终 始 终

0 301.2 603.3 4.4 2.1 25.120
10 302.4 601.7 10.9 10.1
20 300.9 602.4 15.4 18.3
30 300.4 602.7 21.8 26.3
40 301.6 602.6 26.1 34.2
50 302.1 602.6 32.7 42.5

2）粗产品分析结果
反应
温度 (℃) 烃层液体质量(g) 粗 产 品 乙苯消耗量RF 苯乙烯 乙苯
含量% 质量(g) 含量% 质量(g) 质量(g)
540 24.331 29.3544 7.1422 66.3048 16.1326 23.4160
600 25.120 56.7636 14.2590 36.9291 9.2766 23.8177

3)计算结果
乙苯的转化率： %100FFRF
23.4160540100%=96.46%(31.83.8)0.867RF
FF
℃下

23.8177600100%=97.07%(32.74.4)0.867RF
FF
℃下

苯乙烯的选择性：
1

0

/100%/PM
SRFM

1
0

/7.1422/104.14540100%=31.1%/23.4160/106.2PM
SRFM℃下

1
0

/14.2590/104.14600100%=61.1%/23.8177/106.2PM
SRFM℃下
5

苯乙烯的收率： %100SY
540100%0.96460.311YS℃下
600100%0.97070.6115YS℃下

六．结果与讨论
由实验计算结果可以知道，在较高温度下乙苯制苯乙烯的反应在转化率上有一
定提高，而且在选择性上面有很大的提高，说明这个反应在高温下更加有利，这与
理论相符合。
其实应该差距更加明显的，但是因为操作失误，在540℃那一组下的烃层混入
了一定量的水相，导致这一组中的各个数据的偏大，所以说整体来看，高温对这个
反应的提升十分明显，关键就应该在于催化剂的耐受程度上。
七、思考题
1、该反应是吸热还是放热，如何判断？如果是吸热，则升高温度对反应是否
有利？是不是越高越好？
答：根据温度升高后乙苯的转化率和苯乙烯的收率来确定，该反应是吸热；从
热力学角度上来看，温度越高越好，但还受制于其他条件，如催化剂和反应设备等
等。
2、对本反应而言，体积增大还是减小？加压对反应有利吗？为什么要加入蒸
馏水？可以用自来水吗？
答？体积增大；减压对反应有利；加入水蒸汽可以较少乙苯分压；不能用自来
水，应为可能损坏汽化室。
八．符号说明
0
298
H
—298K下标准热焓，KJ/mol；

KP，Kn—平衡常数；
ni—i组分的摩尔分数；
P总—压力，Pa；
R—气体常数；
T—温度，K；

—反应前后摩尔数变化；


—原料的转化率%；
6

S—目的产物的选择性%；
Y—目的产物的收率；
RF—原料消耗量，g；
FF—原料加入量，g；
P—目的产物的量，g。

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乙苯制苯乙烯讲解学习

乙苯制苯乙烯讲解学习

乙苯制苯乙烯南京工业大学化学化工学院《化工过程与工艺设计》设计题目乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计学生姓名吴美妍班级、学号化工100704指导教师姓名林陵设计时间 2013年 6 月27日-2013 年7月12日课程设计成绩：指导教师签字目录第一部分设计说明书第一部分设计说明书 (5)前言 (5)第一章概述 (6)1.1生产方法 (6)1.2工艺流程 (6)1.3乙苯脱氢生产方法 (7)第二章原料与产品性质 (8)2.1原料 (8)2.2产品 (9)第三章主要设备选型 (10)第四章安全措施与劳动保护 (11)4.1安全标准 (11)4.2安全管理规定和劳动保护 (11)第五章三废排放与治理方案 (13)5.1.1化工“三废”的处理 (13)5.1.2废气 (13)5.1.3废渣 (13)5.1.4废液 (14)5.1.5副产品处理一览表 (14)5.1.6 废物处理一览表 (14)第六章原料、中间产品和产品分析方法及频率 (15)第七章生产班制定员 (16)第二部分设计计算书 (16)第一章物料衡算 (16)1.1计算依据 (16)1.2 物料衡算 (17)第二章乙苯塔的热量衡算及塔板数计算 (19)第三章乙苯塔的设计 (23)3.1填料的选择 (23)3.2乙苯塔塔径和填料层高度的计算 (24)3.3塔顶冷凝器和塔釜再沸器 (26)3.3.1塔顶冷凝器 (26)3.3.2塔釜再沸器 (30)3.4管径计算 (34)3.5塔高 (34)3.6附件选择 (35)3.6.1 液体分布器 (35)3.6.2填料压紧装置 (35)3.6.3填料支撑装置 (36)3.6.4液体再分布器装置 (36)3.6.5除沫装置 (36)3.7乙苯塔进料泵 (36)第四章反应器计算（列管式） (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录4 PFD图附录5 PID图附录5 平面布置图附录6 立面布置图（可选）第一部分设计说明书前言苯乙烯是一种重要的石油化工基本原料，是除聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)以外的第四大乙烯衍生产品。

乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟

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化工模拟计算课程设计题目：乙苯脱氢制苯乙烯学生姓名：徐向东韩月阳学号： 10082330 11031405专业班级：化学工程与工艺卓越11-2班指导教师：孙兰义2004年5月10日乙苯脱氢制苯乙烯摘要乙苯脱氢制苯乙烯是目前工业生产苯乙烯的主要工艺路线，该路线经过两段脱氢工艺在脱氢催化剂的作用下反应生成苯乙烯，并经过进一步提纯制得合格的产品。

本方案基于已有的数据，采用文献提供的反应动力学及热力学平衡数据利用Aspen Plus对苯乙烯生产工艺全流程进行了模拟，模拟结果能够很好地达到产品的质量要求。

在全流程模拟过程中，通过对利用灵明度分析以及设计规定等模块对整个流程进行了设计优化，以期达到降低苯乙烯单位能耗的目的。

关键词：乙苯脱氢；动态模拟；全流程优化Dehydrogenation of Ethylbenzene to StyreneAbstractDehydrogenation of ethylbenzene to styrene is the main industrial process of styrene production , the manufacturing route is achieved by two styrene dehydrogenation reaction in the process of dehydrogenation catalyst ,after further purified，we can get qualified products.The program is based on existing data including the reaction kinetics and thermodynamic equilibrium data.The whole process of styrene production process were simulated by Aspen Plus,the simulation results indicates that the purity of styrene is qualified.For the purpose of energy conservation,we use the model analysis tools like ‘Sensitity’ and ‘Disegn Spec’ to get the enti re process optimized。

苯乙烯的合成工艺

苯乙烯的合成工艺

二、乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程脱氢反应：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。

采用这两种不同型式反应器的工艺流程，主要差别：脱氢部分的水蒸气用量不同；热量的供给和回收利用方式不同。

（一）多管等温反应器脱氢部分的工艺流程反应器构成：是由许多耐高温的镍铬不锈钢钢管组成；或者内衬以铜锰合金的耐热钢管组成；管径为100～185mm；管长为3m；管内装填催化剂；管外用烟道气加热（见图4-9，P182）。

多管等温反应器脱氢部分的工艺流程图见图4-10（P182）所示。

反应条件及流程：1.原料乙苯蒸气和一定量的水蒸气混合；2.预热温度(反应进口)：540℃；3.反应温度(反应出口)：580～620℃；4.反应产物冷却冷凝：液体分去水后送到粗苯乙烯贮槽；不凝气体含有90%左右的H2，其余为CO2和少量C1及C2 可作为燃料气，也可以用作氢源。

5.水蒸气与乙苯的用量比（摩尔比）为6～9:1； (等温反应器脱氢，水蒸气仅作为稀释剂用)。

6.讨论：(1)等温反应器:要使反应器达到等温，沿反应器的反应管传热速率的改变，必须与反应所需要吸收热量的递减速率的改变同步。

(2)一般情况下，出口温度可能比进口温度高出几十度(传递给催化剂床层的热量，大于反应时需要吸收的热量。

)(3)催化剂床层的最佳温度分布以保持等温为好。

(4)在反应初期, 温度比较低有利:在反应初期,乙苯浓度高，平行副反应竞争激烈。

温度比较低，有利于抑制活化能比较高的裂解和水蒸气转化等副反应的进行。

(5) 接近反应器的出口，温度比较高有利:接近反应器的出口，乙苯浓度降低，反应的推动力减小，提高反应温度，不仅可以增大反应速度常数，也可以提高反应的推动力，从而加快脱氢反应速度，使乙苯能达到比较高的转化率。

乙苯脱氢反应实验报告

乙苯脱氢反应实验报告

乙苯脱氢反应实验报告乙苯脱氢制苯乙烯实验报告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C6H5C2H56H5C2H3 + H2副反应C6H5C2H56 + C2H4C2H4 + H2H6C6H5C2H5 + H2H6+ C2H6C6H5C2H56H5,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2.2.1温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应，?H00，从平衡常数与温度的关系式?H0??lnKP?可知，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡???2?TRT??P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，故应控制适应的反应温度。

2.2.2 压力的影响?P?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?总?可??ni???知，当?γ0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。

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，转化率提高并不显著，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-1实验乙苯的液空速以0.6,1h为宜。