乙苯脫氫工藝演示文稿

乙苯脫氫工藝演示文稿目前一頁\總數(shù)四十九頁\編于二點優(yōu)選乙苯脫氫工藝Ppt目前二頁\總數(shù)四十九頁\編于二點苯乙烯的性質和用途1、苯乙烯的物理性質：帶辛辣味的無色至黃色油狀液體，有高折射性和特殊的芳香氣味；溶于乙醇、乙醚、甲醇、丙酮等，不溶于水。在空氣中最大允許濃度為100ppm（百萬分之一），在空氣中的爆炸極限為：上限：6.1%（體積），下限：1.1%（體積）

。沸點：146℃熔點：－33℃比重：0.909目前三頁\總數(shù)四十九頁\編于二點烴+空氣（O2）明火、高溫靜電火花引燃分支鏈鎖反應火焰迅速傳布dtT↑↑↑P↑↑↑爆炸爆炸極限，（爆炸極限）C1~C2可燃物質與空氣(或氧氣)必須在一定的濃度范圍內均勻混合，形成預混氣，遇到火源才會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限。

目前四頁\總數(shù)四十九頁\編于二點2、苯乙烯的化學性質由于C=C的存在，化學性質相當活潑。3、苯乙烯的用途nSPS自聚S+ANAS塑料S+丁二烯丁苯橡膠S+丁二烯+ANABS塑料聚苯乙烯樹脂共聚共聚共聚苯乙烯的性質和用途（styrene）

目前五頁\總數(shù)四十九頁\編于二點聚苯乙烯目前六頁\總數(shù)四十九頁\編于二點AS塑料杯蓋食品級AS塑料AS塑料透明管外殼為AS塑料目前七頁\總數(shù)四十九頁\編于二點丁苯橡膠丁苯橡膠墊片丁苯橡膠板目前八頁\總數(shù)四十九頁\編于二點ABS塑料ABS塑料管道板材目前九頁\總數(shù)四十九頁\編于二點苯乙烯是重要的有機化工原料,廣泛用于生產塑料、樹脂和合成橡膠。它是僅次于PE、PVC、EO的第四大乙烯衍生產品,苯乙烯系列樹脂的產量在合成樹脂中僅次于PE、PVC而名列第三。目前,世界苯乙烯年生產能力達2200萬噸,國內生產能力也在80萬噸/年左右。苯乙烯的性質和用途目前十頁\總數(shù)四十九頁\編于二點4、生產方法苯乙烯的生產方法（1）乙苯催化脫氫法+H2（2）乙苯氧化脫氫法+H2O目前十一頁\總數(shù)四十九頁\編于二點（3）共氧化法（哈康法）+O2++①+H2O②③（α-苯乙醇）（過氧化氫乙苯）（環(huán)氧丙烷）CH3－CH＝CH2特點：可同時得到兩種化工產品，成本低，污染少，但工藝復雜，副產物多，流程長。苯乙烯的生產方法目前十二頁\總數(shù)四十九頁\編于二點第二節(jié) 乙苯脫氫生產苯乙烯的工藝原理苯乙烯生產工藝目前十三頁\總數(shù)四十九頁\編于二點不安全一、反應原理及特點＋H2一、主反應1、可逆反應2、吸熱反應3、△n＞0的反應——高溫操作——減壓操作？cat目前十四頁\總數(shù)四十九頁\編于二點乙苯脫氫反應平衡常數(shù)與溫度的關系乙苯脫氫平衡轉化率與溫度的關系一、反應原理及特點目前十五頁\總數(shù)四十九頁\編于二點一、反應原理及特點二、副反應1、平行副反應裂解加氫裂解目前十六頁\總數(shù)四十九頁\編于二點2、連串副反應3、水蒸氣轉化反應乙苯脫氫反應產物稱為脫氫液，也稱爐油，其組成為：苯、甲苯、乙苯、苯乙烯。二、副反應一、反應原理及特點目前十七頁\總數(shù)四十九頁\編于二點三、催化劑Fe2O3－Cr2O3－KOH主cat穩(wěn)定劑增加熱穩(wěn)定性助catC＋H2O（g）CO＋H2KOH鐵系催化劑——能自行再生乙苯催化脫氫反應原理8C＋5H2生炭反應：催化劑失活消炭反應：催化劑再生目前十八頁\總數(shù)四十九頁\編于二點第三節(jié) 乙苯脫氫生產苯乙烯的工藝條件苯乙烯生產工藝目前十九頁\總數(shù)四十九頁\編于二點反應溫度的確定可逆吸熱升高溫度（有利于提高平衡轉化率）（有利于提高反應速率）利弊（有利于副反應）T↑，X乙苯↑，S苯乙烯↓，降低溫度利弊副反應少，S苯乙烯↑反應速率低，產率低1、反應溫度cat失活工業(yè)上一般控制在580～620℃之間,反應初期,催化劑活性好,反應溫度可以低些,反應后期,反應溫度則要高些。

目前二十頁\總數(shù)四十九頁\編于二點熱力學分析溫度K700800900100011003.30×10—24.71×10—23.75×10—12.007.87目前二十一頁\總數(shù)四十九頁\編于二點熱力學分析目前二十二頁\總數(shù)四十九頁\編于二點2、反應壓力△n＞0減壓操作加壓操作（有利于提高反應速率）（有利于平衡向右移動）高溫加入惰性氣體降低乙苯分壓不安全！稀釋劑（略高于常壓）H2O（g）反應壓力的確定目前二十三頁\總數(shù)四十九頁\編于二點壓力：l01.3kPa壓力：10.1kPa溫度/K平衡轉化率/％溫度/K平衡轉化率/％46556562067578010305070903904555055656301030507090壓力對乙苯脫氫反應平衡轉化率的影響

熱力學分析有利目前二十四頁\總數(shù)四十九頁\編于二點H2O（g）①P乙苯↓，有利于熱力學平衡；②消炭，再生cat；C＋H2O（g）CO＋H2③為反應提供熱量；（H2O（g）熱容大）④易于分離。（水與反應產物不互溶）在一定T下，nH2O↑，XEB↑；但nH2O↑↑，XEB不再升高；nH2O↑能耗↑水蒸氣用量的確定（稀釋劑）3、此時工業(yè)上，水蒸氣用量與所采用的脫氫反應器的形式有關，故應綜合考慮各因素而定。目前二十五頁\總數(shù)四十九頁\編于二點4、空速SVX乙苯↑S苯乙烯↓cat表面結焦量增加,催化劑運轉周期縮短——連串副反應增加小——完全氧化副反應大XEB↓，S苯乙烯↑副反應少，原料循環(huán)量大,能耗高。Y↓工藝條件的確定——SVτ長τ短目前二十六頁\總數(shù)四十九頁\編于二點5、原料純度二乙苯二乙烯基苯（易聚合堵塔）（－H2）二乙苯含量＜0.04％工藝條件的確定目前二十七頁\總數(shù)四十九頁\編于二點第四節(jié) 乙苯脫氫生產苯乙烯的工藝流程苯乙烯生產工藝目前二十八頁\總數(shù)四十九頁\編于二點乙苯脫氫的化學反應是強吸熱反應，因此工藝過程的基本要求是要連續(xù)向反應系統(tǒng)供給大量熱量，并保證化學反應在高溫條件下進行。根據(jù)供給熱能方式的不同，乙苯脫氫的反應過程按反應器型式的不同分為列管式等溫反應器和絕熱式反應器兩種。工藝流程一、反應過程1．列管式等溫反應器脫氫工藝流程

2．絕熱式反應器脫氫工藝流程

目前二十九頁\總數(shù)四十九頁\編于二點列管式等溫反應器以高溫煙道氣為載體，將反應所需熱量在反應管外通過管壁傳給催化劑層，以滿足吸熱反應的需要。該等溫反應器的脫氫反應過程中，水蒸氣僅僅是作為稀釋劑使用，因此水蒸氣與乙苯的摩爾配比為6～9?1。目前三十頁\總數(shù)四十九頁\編于二點列管式等溫反應器高溫對平衡和速率都有利，催化劑床層最佳溫度分布應隨著轉化深度而升高；反應初期，C乙苯高，平行副反應競爭劇烈，T進稍低，有利于抑制平行副反應（E平副高）；接近反應器出口，連串副反應競爭劇烈，T過高，苯乙烯聚合結焦副反應加速，要控制得當；轉化率：40~45%；選擇性：92~95%。T進T出>T進Q供>Q吸可逆吸熱目前三十一頁\總數(shù)四十九頁\編于二點列管式等溫反應器優(yōu)點：列管等溫反應器的水蒸氣耗用量為絕熱式反應器的一半，轉化率和選擇性高；缺點：反應器結構復雜，耗用大量特殊合金鋼材，制造費用高，不適用于大規(guī)模的生產裝置。目前三十二頁\總數(shù)四十九頁\編于二點列管式等溫反應器脫氫的工藝流程目前三十三頁\總數(shù)四十九頁\編于二點單段絕熱式反應器乙苯脫氫工藝流程T出<T進唯一熱源過熱目前三十四頁\總數(shù)四十九頁\編于二點由于脫氫反應需要吸收大量熱量，故反應器的進口溫度必然高于出口溫度，單段絕熱反應器溫差可達65℃。這樣的溫度分布對速率和選擇性都不利。反應初期，C乙苯高，平行副反應競爭劇烈，T進高，有利于平行副反應（E平副高），使選擇性下降；反應器出口，T低，對平衡不利，使反應速率減慢，限制了轉化率的提高；轉化率：35~40%；選擇性：約90%。均低于等溫式反應器。單段絕熱式反應器優(yōu)點：結構簡單，制造費用低，生產能力大；缺點：反應所需熱量完全由過熱水蒸氣帶人，水蒸用量很大：水蒸氣與乙苯的摩爾配比為6～9?1；溫度分布對平和速率都不利，轉化率和選擇性低。目前三十五頁\總數(shù)四十九頁\編于二點采用幾個單段絕熱反應器串聯(lián)采用兩段絕熱反應器采用多段徑向絕熱反應器應用絕熱反應器和等溫反應器聯(lián)用技術采用三段絕熱反應器絕熱式脫氫過程的改進目前三十六頁\總數(shù)四十九頁\編于二點發(fā)展：1985年日本三菱公司應用Uop公司的乙苯脫氫-氫選擇性氧化工藝(簡稱Styro-Plus工藝),建設了一個5000t/a苯乙烯生產裝置,至今生產情況良好,標志著這一工藝技術工業(yè)化成功。隨后,此工藝與其他先進工藝一起匯集為SMART工藝。苯乙烯生產新工藝介紹3、催化脫氫—氫選擇性氧化工藝目前三十七頁\總數(shù)四十九頁\編于二點催化脫氫—氫選擇性氧化工藝SMART工藝的原理：在乙苯催化脫氫工藝的基礎上，向脫氫產物中加入適量的氧氣或空氣，使氫氣在選擇性氧化催化劑的作用下氧化為水，降低反應物中的氫分壓，打破傳統(tǒng)催化脫氫反應中的熱平衡，使反應向生成物方向移動。

＋H2cat2H2+O2→2H2O目前三十八頁\總數(shù)四十九頁\編于二點SMART工藝的優(yōu)點催化脫氫—氫選擇性氧化工藝②氫氣氧化反應放出的大量熱量用于加熱初步脫氫后被冷卻下來的反應物料,使過熱水蒸氣的消耗量大為降低。①由于氫的消耗,使化學平衡向生成苯乙烯方向移動,大大提高了乙苯的單程轉化率。目前三十九頁\總數(shù)四十九頁\編于二點催化脫氫—氫選擇性氧化工藝SMART工藝流程O2目前四十頁\總數(shù)四十九頁\編于二點催化脫氫—氫選擇性氧化工藝多段脫氫-氫選擇氧化反應器該反應器頂部為脫氫催化劑床層，乙苯和過熱蒸氣由此進入反應器并呈輻射流狀流動（由中心流向器壁），與催化劑床層充分接觸。在第一層床層進行初步脫氫后，反應氣進入第二段。脫氫氧化脫氫第二段第二段裝填二層催化劑，上層為數(shù)量較少的高效氧化催化劑層，下層為脫氫催化劑層。第一段目前四十一頁\總數(shù)四十九頁\編于二點催化脫氫—氫選擇性氧化工藝多段脫氫-氫選擇氧化反應器含氧氣體（空氣或氧氣）在靠近氧化層的地方引入反應器，與反應流均勻混合后流過氧化層，氧化放出熱量將反應流加熱至規(guī)定溫度后進入下面的脫氫層。其余各段以此類推；脫氫氧化脫氫氧化脫氫氧化脫氫氧化脫氫第二段第三段第四段第五段由于各段物流溫差小，脫氫催化反應可在優(yōu)化條件下進行。反應中可將氫氣轉化掉75%～85%。第一段目前四十二頁\總數(shù)四十九頁\編于二點目前，正在研究乙苯氧化脫氫法制苯乙烯，采用既有脫氫又有氧化功能的催化劑，脫氫和氧化同時進行，轉化率達40%～50%，但深度氧化比較利害，試驗還處于實驗階段。催化脫氫—氫選擇性氧化工藝目前四十三頁\總數(shù)四十九頁\編于二點二、粗苯乙烯的分離與精制過程粗苯乙烯的分離與精制粗苯乙烯中各組分常壓下的沸點：苯甲苯乙苯苯乙烯分離原理——精餾80.09℃110.63℃136.20℃145.16℃△Tb=30.54℃△Tb=25.57℃△Tb=8.96℃目前四十四頁\總數(shù)四十九頁\編于二點組織苯乙烯分離和精制流程時需注意的問題有：苯乙烯易聚合 （T聚=85℃）且T↑，r聚合↑；

故應控制T釜＜90℃乙苯和苯乙烯的沸點差很小 （△Tb＝8.96℃）分離很困難！解決的方法減壓精餾粗苯乙烯的分離與精制目前四十五頁\總數(shù)四十九頁\編于二點目前四十六頁\總數(shù)四十九頁\編于二點順序分離流程脫氫液BTBE