苯乙烯的生产工艺课件.ppt

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苯乙烯的性质
①无色透明油状液体,-31℃沸点146℃℃自燃点490℃,能溶于醇及醚,难溶于水。
②遇明火极易燃烧。受热、曝光或存在过氧化物催化剂时,极易聚合放热导致爆炸。与***磺酸、发烟硫酸、浓硫酸反应剧烈,有爆炸危险。
③有毒,对人体皮肤、眼和呼吸系统有刺激性。空气中最高容许浓度为100ppm。-%。
④苯乙烯具有乙烯基烯烃的性质,反应能力强,如氧化、还原、***化等反应均可进行,并能与卤化氢发生加成反应。苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧,生成苯、甲苯、乙烷、碳、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。苯乙烯暴露于空气中,易被氧化成醛、***类。
我国苯乙烯生产现状
我国苯乙烯生产始于20世纪50年代末。采用传统的三***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。,2000年进一步增加到约95万吨。
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,。
工业生产苯乙烯的方法除传统乙苯脱氢的方法外,出现了乙苯和丙烯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺、乙苯气相脱氢工艺等新的工业生产路线,同时积极探索以甲苯和裂解汽油等新的原料路线。迄今工业上乙苯直接脱氢法生产的苯乙烯占世界总生产能力的90%,仍然是目前生产苯乙烯的主要方法,其次为乙苯和丙烯的共氧化法。
苯乙烯的生产方法

该方法是以苯和乙烯为原料,通过苯烷基化反应生成乙苯,然后乙苯再催化脱氢生成苯乙烯。这是工业上最早采用的生产方法,通过近年来的研究发展,使其在催化剂性能、反应器结构和工艺操作条件等方面都有了很大改进。
乙苯脱氢生成苯乙烯的主反应为
乙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平衡副反应,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。
在水蒸气存在下,还可能发生下述反应
高温下有生碳反应

乙苯在氧化剂存在下,发生氧化脱氢转化为苯乙烯。以氧为氧化剂时反应方程式如下
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。

综合以上四种方法,我们组选用乙苯催化脱氢生产苯乙烯。现在的催化剂的性能、反应器的结构和工艺操作条件都良好,而且是现在生产苯乙烯的主要方法。

乙苯脱氢反应是一个气体分子数增多的可逆反应。理论上,低压有利于乙苯平衡转化率及苯乙烯平衡收率的提高。但是,真空条件下进行高温操作易燃易爆物料,在工业生产中极不安全。为解决这一矛盾,工业上通常采用通入过热水蒸气的办法。这样,既降低了原料乙苯的分压,有利于主反应的进行,又避免了真空操作,保证了生产的安全运行。
综上,总压采用略高于常压以克服系统阻力,同时为了维持低压操作,应尽可能减小系统的压力降。

乙苯液空速小,在催化剂床层停留时间长,转化率高,但由于连串副反应的竞争,使选择性下降,催化剂表面结焦量增加,再生周期缩短。空速过大,转化率低,未转化的原料回收循环量大,分离、回收消耗的能量也上升。若是绝热式反应器,水蒸气的消耗也将明显增加。乙苯的液空速对转化率和选择性的影响见下表。~-1。

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。出现此现象时,只能用机械法清除,所以要求原料乙苯沸程应在135~℃.%。

脱氢催化剂的活性组分是氧化铁,助催化剂有钾、钒、钼、钨、铈等氧化物。如Fe2O3:K2O:Cr2O3=87:10:3组成的催化剂,乙苯的转化率可达60%,选择性为87%。在有氢和水蒸气存在下,氧化铁体系可能有四价铁、三价铁、二价铁和金属铁之间平衡。在氢的作用下,高价铁会还原成低价铁,甚至是金属铁。助催化剂K2O,能改变催化剂表面酸度,减少裂解反应的发生,并能提高催化剂的抗结交性能和消碳作用,以及促进催化剂的再生能力,延长再生周期。助催化剂Cr2O3,是高熔点金属氧化物,可以提高催化剂的耐热性,稳定铁的价态。