化工生产技术 课件 项目七 苯乙烯的生产.pptxVIP

项目七苯乙烯的生产

苯乙烯工业现状及发展趋势

苯乙烯的生产方法

苯乙烯生产原理

工艺条件的确定

脱氢催化剂的选择

苯乙烯生产设备

苯乙烯生产工艺

任务一苯乙烯工业概貌

目录

CONTENTS

01

02

03

04

05

06

07

苯乙烯是一种重要的化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂(PS)、ABS树脂、苯

乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)树脂、丁苯橡胶、离子交换树脂、不饱和聚酯树脂以及丁苯热塑性弹性体等。

苯乙烯的终端产品主要是塑料制品和合成橡胶，其中38%应用于聚苯乙烯，22%应用于发泡聚苯乙烯，16%应用于ABS树脂，10%应用于丁苯橡胶，4%应用于不饱和树脂等。

全球苯乙烯产能主要集中在东亚、北美、西欧地区，这几个地区的苯乙烯产能占全球的80%左右，其中亚太地区苯乙烯产能约占全球总产能的一半。

01苯乙烯工业现状及发展趋势

02苯乙烯的生产方法

乙苯催化脱氢法是目前生产苯乙烯的主要方法。

其所生产的苯乙烯占世界总生产能力的

90%以上。

乙苯气相脱氢生产苯乙烯工艺以及甲苯、裂解汽油等为原料的工艺路线。

乙苯和丙烯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺。

03苯乙烯生产原理

乙苯脱氢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。

主反应：

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行副反应，主要是裂解反

应和加氢反应。因为苯环比较稳定，裂解和加氢反应都发生在侧链上。

△.H盘=105kJ/mol

△H院=—54.4kJ/mol

△,HS=—31.5kJ/mol

△,H品=117.8kJ/mol

副反应：

在水蒸气存在下，还可能发生下述反应：

高温下有生碳反应：

与此同时，苯乙烯聚合副反应的发生，不但会使苯乙烯的选择性下降，消耗原料量增加，还会使催化剂表面因覆盖聚合物而活性下降。

03苯乙烯生产原理

04工艺条件的确定

乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应，其平衡常数在温度较低时很小。

表7-1乙苯脱氢反应的平衡常数Kp与温度之间的关系

温度/K

700

800

900

1000

1100

Kp

3.30×10-2

4.71×10-2

3.75×10-1

2.00

7.87

平衡常数随温度升高而增大

04工艺条件的确定

图7-1乙苯脱氢反应的平衡转化率与温度关系图7-2乙苯脱氢反应的产物组成与温度关系

提高温度可以提高苯乙烯的平衡转化率。

甲商转化审(律尔分数以%

产物组成(摩尔分数)(%)

200400600

温度/℃

0.8

温度/K

压力(101.3kPa)

平街转化率/0)

温度/K

压力(10.1kPa)

平衡转化率/(%)

465

10

390

10

565

20

455

30

620

50

505

50

675

70

565

70

780

90

630

90

04工艺条件的确定

乙苯脱氢生成苯乙烯的反应是物质的量增加的反应，降低压力，产物的平衡浓度提高，

反应的平衡转化率提高。

表7-2压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影响

表中数据可看出：压力从101.3kPa降低到10.1kPa,若要获得相同的平衡转化率，所需要

的脱氢温度大约可以降低100℃左右；而在相同的温度条件时，由于压力从101.3kPa降低到10.1kPa,平衡转化率则可提高约20%～40%。

04工艺条件的确定

水蒸气用量的确定

反应温度的确定

反应压力的确定

空间速率

原料纯度

4.1反应温度的确定

提高反应温度能加快反应速率，也有利于提高脱氢反应的平衡转化率。

但温度越高，更有利于活化能更高的裂解等副反应，其速率增加得会更快。此时虽然转化率提高，但选择性会随之下降。

温度过高，不仅苯和甲苯等副产物增加，而且随着生焦反应的增加，催化剂活性下降，再生周期缩短。

工业生产中一般适宜的温度为600℃左右。

4.2反应压力的确定

降低压力有利于脱氢反应的进行，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，对反应设备强度要求高，投资增加。

所以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。

4.3水蒸气用量的确定

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。选用水蒸气作稀释剂的好处在于：

◆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；

◆可以降低乙苯的分压，改善化学平衡，提高平衡转化率；

◆与催化剂表面沉积的焦炭反应，使之气化，起到清除