苯乙烯生产方案.ppt

项目二5kt/a苯乙烯生产方案 第四组 刘曼 郭欣 张胜洁 王莉莉 路胜明 一 苯乙烯的简介 苯乙烯的性质及用途 （1）苯乙烯的性质 无色透明油状液体 ，密度0.9074 g／cm3 熔点-31℃ 沸点146℃ 闪点31．3℃ 自燃点490℃，能溶于醇及醚，难溶于水。 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。与氯磺酸、发烟硫酸、浓硫酸反应剧烈，有爆炸危险。 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。爆炸极限为1．1-6．1%。 苯乙烯具有乙烯基烯烃的性质，反应能力强，如氧化、还原、氯化等反应均可进行，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、酮类。 (2)苯乙烯的用途 苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)树脂、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体SBS等。此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。其中PS是苯乙烯最重要的消费领域，随着我国建材、家电和汽车工业的快速发展，对PS、ABS树脂以及苯乙烯系列橡胶SBR、SBS等需求将继续保持较快增长。  二 苯乙烯的制法 1、乙苯催化脱氢 反应式：C6H5-C2H5— 550~560oC催化剂--------C6H5-CH=CH2 2、过氧化物法 反应式： C6H5-C2H5 +O2----C6H5-CH(OOH)-CH3 C6H5-CHOOH-CH3+C3H6----CH3-CH---CH2+-C6H5CH(OH)-CH3 C6H5-CH(OH)-CH3---C6H5-CH=CH2+H2O 3、溶剂抽提法 因为裂解汽油中含有6~8%的苯乙烯，可以采用选择性溶剂的抽提蒸馏塔GT一苯乙烯工艺，从粗热解汽油(来自石脑油、瓦斯油和NGL蒸汽裂解)直接回收苯乙烯。 乙苯氧化脱氢 C6H5-C2H5+1/2O2→C6H5-CH=CH2+H2O 乙苯在氧化剂的存在下，发生氧化脱氢转化为苯乙烯。 乙烯和苯直接合成苯乙烯 CH2=CH2+C6H6+1/2O2 → C6H5-CH=CH2+H2O 1、乙苯催化脱氢 目前，乙苯负压脱氢制苯乙烯是苯乙烯生产的常用方法，世界上90%的苯乙烯都是通过乙烯和苯烃化(采用三氯化铝或分子筛催化剂)生产乙苯，乙苯再催化脱氢生产的。 乙苯脱氢方法的优点：乙烷原料费用较低，无需上游投资(由蒸汽裂解生产乙烯或购买乙烯)。 缺点：乙苯脱氢反应为一吸热反应，需有外部提供大量的热才能进行。 反应温度 乙苯脱氢反应为可逆吸热反应，一般采用853K~893K，新催化剂控制在853K，中期873K左右，后期可提高到888~893K。 从热力学方面分析可知，升高反应温度，反应平衡常数增大，乙苯平衡转化率提高，苯乙烯平衡收率提高；从动力学分析，反应温度升高，反应速度加快，乙苯转化率提高，当反应温度为873K时基本上没有裂解产物生成；当温度超过873K，随着温度升高，裂解副反应速度增加更快，副产物苯、甲苯等生成量增多，苯乙烯产率下降。 乙苯脱氢反应温度的影响 2 反应压力 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，既降低了反应组分的分压，推动了平衡的有利移动，又避免了真空操作，保证了生产的安全运行。 同时通入水蒸气还有如下作用：水蒸气的作用： ①水蒸气的热容比较大，通入过热水蒸气，可以供给脱氢反应所需的部分热量，有利于反应温度稳定； ②水蒸气可以脱除催化剂表面的积炭，恢复催化剂的活性，延长催化剂的再生周期； ③水蒸气能将吸附在催化剂表面的产物置换，有利于产物脱离催化剂表面，加快产品生产速度； ④主催化剂氧化铁在氢气中，会被还原成低价氧化态，甚至被还原成金属铁，而金属铁对深度分解具有催化作用，通入水蒸气可以阻碍氧化铁被过度还原，以获得较高的选 择性。 水蒸汽用量增多，乙苯平衡转化率提高。而当水蒸气与乙苯的用量摩尔比超过9时，乙苯转化率已无明显提高，而能量消耗更增大，设备生产能力降低。 3 催化剂的选择 脱氢催化剂的活性组分时氧化铁,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%，