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LH375乙苯脱氢催化剂的高温活化研究

第25卷　第6期2007年11月

石化技术与应用

Petr oche m ical Technol ogy&App licati on

　Vol.25　No.6

Nov.2007

研究与开发(506～508)

L H375乙苯脱氢催化剂的高温活化研究

王涛,王继龙,辛国萍,梁玉龙,陈跟平,王伟业

(中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060)

摘要:采用干混法,以氧化铁、碳酸钾、铈盐、钼盐为主组分,在捏合机上制备了LH375乙苯脱氢催化剂。在100mL常压等温反应器中,对其催化活性进行了评价。结果表明,当活化温度为750～850℃时,乙苯脱氢催化剂比表面积随活化温度的升高和活化时间的延长略有下降;在800℃,210h的条件下活化,催化剂综合性能最佳。

关键词:乙苯;脱氢;催化剂;苯乙烯;活化

中图分类号:T Q241.1 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2007)06-0506-03

苯乙烯是合成橡胶及树脂的重要化工原料。乙苯催化脱氢制苯乙烯工艺至今仍占整个苯乙烯生产的85%以上[1]。该工艺中催化剂的开发及应用是关键。采用热处理方法,对催化剂进行活化,以除去化学结合水及挥发性杂质,使物料转化为所需的化学成分,其中包括化学价态的变化。这一热处理过程不仅影响到乙苯脱氢催化剂的比表面积、孔径、强度等物理性质,而且直接影响到催化剂的活性[2]。因此,选择适宜的活化工艺,对催化剂综合性能的发挥起着重要作用。本工作主要研究催化剂高温段的活化工艺,在此基础上提高催化剂的综合性能。

1　实验部分

1.1　原材料

乙苯:工业级,中国石油兰州石化分公司合成橡胶厂生产。碳酸钾:工业级,成都化工股份有限公司生产。钼盐:工业级,浙江青田剑石钼化工股份有限公司生产。其他为市售品。

1.2　试样制备

采用干混法,将一定量的氧化铁、碳酸钾、铈盐、钼盐和助剂加入到捏合机中,均匀混合后加水捏合、挤条、造粒,并于100℃真空烘箱中干燥,然后分别在750,800,850℃下高温焙烧210h,制得的试样依次为试样1～试样3。

将试样2在800℃下分别活化1.0,2.5, 4.0h,制得试样分别为试样4～试样6。1.3　催化剂活性评价

活性评价实验在自制的100mL常压等温反应器中进行。催化剂装填量为100mL。

流程　乙苯和水混合后经汽化预热至600℃进入反应器,于常压下反应96h。反应器分3段加热,每段加热温度由上至下依次为:545,645, 640℃,精确控制温度到±1℃。脱氢产物冷却至室温后进入气液分离器,收集液相产物,气相产物经湿式流量计计量后排空[2]。

条件　条件A(低温、低空速)为:600℃,液体空速0.7h-1,乙苯/水(质量比,下同)1.5。条件B(高温、高空速)为:620℃,液体空速1.0h-1,乙苯/水2.0。

1.4　性能测试

实验过程中每8h作1次物料衡算,并取样分析。采用日本岛津色谱公司生产的GC-14C 型气相色谱仪,根据面积归一化法测定试样的转化率、选择性。采用BET法测定催化剂的比表面积。

2　结果与讨论

2.1　活化条件对比表面积的影响

由实验可知,试样1～试样6的比表面积分别3收稿日期:2007-04-08;修回日期:2007-08-16

作者简介:王涛(1982—),男,甘肃兰州人,学士,助理工程师。已发表论文2篇。

为:3.58,3.36,3.15,3.39,3.32,3.24m2/g。由此可知,催化剂比表面积随活化温度的升高而下降;在800℃活化110～410h时,催化剂比表面积随活化时间的延长而减小。然而活化温度及时间对试样比表面积的影响均较弱,尤其是后者。

2.2　活化条件对催化剂活性的影响

2.2.1　条件A

由表1可知,在条件A下,800℃活化时乙苯转化率最高;与温度相比,活化时间对转化率的影响不大,采用210h活化较好。

表1　条件A下热处理温度及时间对催化剂活性的影响

项目转化率/%选择性/%苯乙烯收率/%

试样169.2093.2764.54

试样271.8592.8966.74

试样370.8592.9765.87

试样471.4693.0266.47

试样571.7592.9566.69

试样671.1993.1066.28

2.2.2　条件B

表2数据表明,即使在B条件下,试样仍表现出与条件A相同的变化规律,即800℃活化时转化率最高,最佳活化时间为210h。

表2　条件B下热处理温度及时间对催化剂活性的影响

项目转化率/%选择性/%苯乙烯收率/%试样178.8492.6773.06

试样282.5391.6475.63

试样381.3292.1574.94

试样481.4492.0474.96

试样581.9791.9675.38

试样681.3592.3475.12

随着焙烧温度的提高,LH375催化剂的活性先升高后下降,焙烧时间的长短对催化剂的活性影响不大,但考虑到催化剂的活性、强度和比表面积等综合因素,焙烧时间不宜过长。乙苯脱氢催化剂在不同活化温度和时间中,表现出来的这一催化行为与焙烧过程中生成的碳化物含量有关[3]。研究表明,由于原料中不可避免地含有碳杂质,以及催化剂制备过程中添加的造孔剂等因素,在高温下使催化剂中的铁离子与碳化物或炭反应生成不利于催化活性的碳酸盐及金属碳化物。碳化物含量随焙烧时间的延长而增加,其含量越高,催化剂活性越低。而在高温焙烧过程中,上述碳化物含量随焙烧温度的升高呈起伏变化趋势,其中,碳酸盐与金属碳化物在不同温度段的含量因氧化反应、热裂解反应而各不相同,并于某一温度达到稳定。因此,为了尽量减少催化剂碳化物的含量,制得活性较好的催化剂,要选择生成碳化物最少的焙烧温度;同时,焙烧时间不宜过长,只要催化剂强度满足生产要求即可。实验表明,在800℃下活化210h的条件是适宜的。其中,210h活化时间与文献[3]接近;而活化温度高于文献[3]推荐值,这可能是所用原料类别及制备方法的不同所致。

3　结论

a.当活化温度为750～850℃时,乙苯脱氢催化剂比表面积随活化温度的升高和活化时间的延长略有下降,其中后者对比表面积影响较小。

b.在800℃,210h的活化条件下,催化剂的综合性能最佳。

参考文献:

[1]童怀荣.苯乙烯及乙苯脱氢制苯乙烯催化剂的现状和发展

[J].化学反应工程与工艺,2005,21(5):1.

[2]辛国萍.乙苯脱氢催化剂LH365的评价[J].石化技术与应

用,2002,20(2):94.

[3]王啸风.铁系乙苯脱氢催化剂焙烧过程中碳化物生成的研究

[J].上海化工,1993,18(1):17-19.

年产20万吨乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计毕业论文设计

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕业设计 20万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况，苯乙烯反应的工艺条件，乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，苯乙烯的生产方法和生产工艺。本设计以年处理量20万吨乙苯为生产目标，采用乙苯三段催化脱氢制苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算，并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型进行稳态模拟计算并绘制了带控制点的工艺流程图。在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算，将整个流程分为了反应和精馏分离两个部分，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟优化，并确定了整套装置的主要工艺尺寸。由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计，减少了实际设计中的大量费用，对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。关键词：乙苯，苯乙烯，脱氢，Aspen Plus，模拟优化

Abstract Styrene Monomer（SM）is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes. This design is based on the annual targets, ethylbenzene three-stage dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, process model for steady-state simulation and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process is divided into reaction and distillation to separate the two parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation and optimization, and determine the size of the main process of the entire device . This design using computer simulation software Aspen Plus simulation designed to reduce the substantial costs of the actual design, to improve the existing process and optimal synthesis ，Aspen Plus，Simulation and optimization

乙苯脱氢制苯乙烯

乙苯脱氢制苯乙烯实验指导书一、实验目的 1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。 2、学会稳定工艺操作条件的方法。 3、掌握乙苯脱氢制苯乙烯的转化率、选择性、收率与反应温度的关系；找出最适宜的反应温度区域。 4、了解气相色谱分析方法。二、实验的综合知识点完成本实验的测试和数据处理与分析需要综合应用以下知识：（1）《化工热力学》关于反应工艺参数对平衡常数的影响，工艺参数与平衡组成间的关系。（2）《化学反应工程》关于反应转化率、收率、选择性等概念及其计算、绝热式固定床催化反应器的特点。（3）《化工工艺学》关于加氢、脱氢反应的一般规律，乙苯脱氢制苯乙烯的基本原理、反应条件选择、工艺流程和反应器等。（4）《催化剂工程导论》关于工业催化剂的失活原因及再生方法。（5）《仪器分析》关于气相色谱分析的测试方法。三、实验原理 1、本实验的主副反应主反应：副反应：在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：此外还有芳烃脱氢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的选择性下降，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，?H o ＞0，从平衡常数与温度的关系式20ln RT H T K p p ?= ???? ????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Kp＝Kn= γ? ? ? ? ? ? ? ∑i n P 总可知，当?γ＞ 0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。本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压，以提高乙苯的平衡转化率。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行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，故需采用较高的空速，以提高选择性。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0.6h-1为宜。 3、催化剂本实验采用氧化铁系催化剂，其组成为：Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。四、预习与思考 1、乙苯脱氢生成苯乙烯反应是吸热还是放热反应?如何判断?如果是吸热反应，则反应温度为多少?实验室是如何来实现的，工业上又是如何来实现的? 2、对本反应而言是体积增大还是减小?加压有利还是减压有利，工业上是如何来实现加减压操作的?本实验采用什么方法?为什么加入水蒸气可以降低烃分压? 3、在本实验中你认为有哪几种液体产物生成?有哪几种气体产物生成?如何分析? 4、进行反应物料衡算，需要—些什么数据?如何搜集并进行处理? 五、实验装置及流程乙苯脱氢制苯乙烯实验装置及流程见图1。六、实验步骤及方法 1、反应条件控制汽化温度300℃，脱氢反应温度540~600℃，水﹕乙苯＝1.5﹕1(体积比)，相当于乙苯加料0.5mL／min，蒸馏水0.75 mL／min (50毫升催化剂)。 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）接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定的温度，同时打开冷却水。（3）分别校正蒸馏水和乙苯的流量(0.75mL／min和0.5mL／min) （4）当汽化器温度达到300℃后，反应器温度达400℃左右开始加入已校正好流量的蒸馏水。当反应温度升至500℃左右，加入已校正好流量的乙苯，继续升温至540℃使之稳定半小时。（5）反应开始每隔10~20分钟取一次数据，每个温度至少取两个数据，粗产品从分离器中放入量筒内。然后用分液漏斗分去水层，称出烃层液重量。（6）取少量烃层液样品，用气相色谱分析其组成，并计算出各组分的百分含量。（7）反应结束后，停止加乙苯。反应温度维持在500℃左右，继续通水蒸气，进行催化剂的清焦再生，约半小时后停止通水，并降温。

催化剂的活化与再生

催化剂的活化与再生加氢催化剂器外预硫化技术１、Eurecat公司开发的Sulficat技术，用于再生催化剂的器外预硫化。２、Eurecat和Akzo Nobel公司联合开发的EasyActive技术，用于新鲜催化剂的器外预硫化。３、CRI公司开发的ActiCat技术。４、RIPP开发的RPS技术用于新鲜催化剂和再生催化剂的器外预硫化。在推出EasyActive器外预硫化催化剂后，Eurecat和Akzo Nobel公司又进一步改进器外预硫化技术。为简化预硫化过程和减少对环境的污染，研究了水溶性硫化物生产器外预硫化催化剂以及将器外预硫化和原位预硫化结合的预硫化技术。水溶性硫化剂有1,2,2－二亚甲基双二硫代氨基甲酸二酸盐、二巯基二氨硫杂茂、二乙醇二硫代物、二甲基二硫碳酸二甲氨和亚二硫基乙酸等。下表列举了几种水溶性硫化剂器外预硫化的催化剂的活性比较。水溶性硫化剂进行器外预硫化的催化剂活性可见水溶性硫化剂完全可以作为器外预硫化的硫化剂。为了降低器外预硫化的成本和提高硫的利用率，又开发一种将S作为硫化剂的器外预硫化方法及将S与有机硫化物相结合的技术，目前多采用这一方法。

加氢催化剂器外预硫化技术 1、Eurecat公司开发的Sulficat技术，用于再生催化剂的器外预硫化。 2、Eurecat和Akzo Nobel公司联合开发的EasyActive技术，用于新鲜催化剂的器外预硫化。 3、CRI公司开发的ActiCat技术。 4、RIPP开发的RPS技术用于新鲜催化剂和再生催化剂的器外预硫化。国外催化剂器外再生的主要工艺目前，国外主要有三家催化剂再生公司：Eurecat、CRI和Tricat。其中Eurecat和CRI两家公司占国外废催化剂再生服务业的85%，余下的为Tricat公司和其他公司所分担。CRI公司的再生催化剂中，约60%来自加氢处理装置，15%来自加氢裂化装置，25%来自重整和石化等其他领域。 Eurecat、CRI和Tricat公司采用不同的再生工艺。Eurecat公司使用一个旋转的容器使催化剂达到缓慢烧炭的目的；CRI公司采用流化床和移动带相结合的工艺，如最新的OptiCAT 工艺；Tricat公司应用沸腾床工艺。非贵金属废加氢催化剂的金属回收从非贵金属废加氢催化剂中回收金属有两种方法：一种是湿法冶金，用酸或碱浸析废催化剂，然后回收可以销售的金属化合物或金属。另一种是火法（高温）冶金，用热处理（焙烧或熔炼）使金属分离。非贵金属废加氢处理/加氢精制催化剂通常都有3～5种组分：钼、钒、镍、钴、钨、氧化铝和氧化硅。美国有两家领先的非贵金属回收商：一家是海湾化学和冶金公司（GCMC）,从1946年开始回收金属业务；另一家是Cri－met公司（Cyprus Amax矿业公司和CRI国际公司的合资公司），从1946年开始回收金属业务。有些废非贵金属加氢裂化催化剂中含有钨，回收的费用高，且数量不大。目前奥地利的Treibacher工业公司是钨的主要回收商。另外，美国的ACI工业公司、Encycle/texas公司、Inmetco公司，法国的Eurecat公司，德国的Aura冶金公司、废催化剂循环公司，比利时的Sadaci公司，日本的太阳矿工公司、

乙苯脱氢制取苯乙烯

一、实验目的 1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。 2、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：氢气 ?117.8kJ/mol 苯乙烯乙苯+ 副反应：乙烯苯 ?105.0kJ/mol 乙苯+ ? +-31.5kJ/mol 乙苯+ 氢气苯乙烷乙苯+ +-54.4kJ/mol ? 乙烯甲苯氢气在水蒸汽存在的条件下，还可能发生下列反应： + ? 2 + + 氢气乙苯3 二氧化碳水甲苯此外，还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油和焦等。这些连串反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。 2、影响反应的因素（1）温度的影响乙苯脱氢为吸热反应，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。但是温度过高副反应增加，使苯乙烯的选择性下降，能耗增加，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540~600oC。（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增大的反应，降低总压可使平衡常数增大，从而增加反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。本实验加水蒸汽的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。较适宜的水蒸汽用量为：水/乙苯＝1.5/1（体积比）。（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0.6h-1为止。 3、本实验采用氧化铁系催化剂，其组成为：Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。三、实验装置及流程实验装置及流程如图1所示。图1乙苯脱氢制苯乙烯工艺实验流程图 1－乙苯流量计；2、4－加料泵；3－水计量管；5－混合器；6－汽化器；7－反应器；8－电热夹套；9、11－冷凝器；10－分离器；12－热电偶四、反应条件控制汽化温度300oC，脱氢反应温度540～600oC，水：乙苯＝1.5：1（体积比），相当于乙苯加料0.5ml/min，蒸馏水0.75ml/min（50ml催化剂）。

乙苯脱氢装置说明书

乙苯脱氢制苯乙烯实验装置使用说明书山西瑞世化工有限公司 2007年12月

目录一、乙苯催化脱氢技术简介二、乙苯催化脱氢装置简介三、工艺流程简述四、实验操作规程五、实验操作注意事项

一、乙苯催化脱氢技术简介乙苯催化脱氢制苯乙烯技术是在催化剂存在的条件下,在一定的温度、压力下，乙苯的乙基上的两个碳原子脱去一分子氢，生成苯乙烯和氢气，并对产物进行气液分离，产物可通过气相色谱或阿贝折光仪进行测定。本法工艺成熟,苯乙烯转化率可达70%左右，其收率达95%以上。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％，是目前生产苯乙烯的主要方法。近十年来，在原先乙苯脱氢法的基础上,又发展了乙苯脱氢-氢选择性氧化法,可使乙苯转化率明显提高,苯乙烯选择性也上升了4～6个百分点(92%～96%),被认为是目前生产苯乙烯的一种好方法。苯乙烯是用于生产各种弹性体、塑料和树脂的重要单体。苯乙烯最大用途是生产聚苯乙烯，另外苯乙烯与丁二烯、丙烯腈共聚，其共聚物可用以生产 ABS工程塑料；与丙烯腈共聚可得AS树脂等。二、乙苯催化脱氢装置简介研制的乙苯催化脱氢制苯乙烯装置主要反应区域为乙苯脱氢反应器,采用不同的催化剂和温度进行控制,对乙苯进行脱氢反应。本装置结构和工艺特点主要有： 1．本装置集入料、反应、冷却、产品收集于一身，可在同一设备上完成乙苯脱氢大部分实验情况，是乙苯脱氢制苯乙烯理想的实验装置。

2．反应器为80ml固定床反应器。 3．反应器采用电炉加热，温度可在30~600℃之间调节，反应压力可高达10Mpa左右，本反应系统为常压操作。 4．原料乙苯和水分别由数显恒流泵给入，反应物混合后进入反应器反应。 5．电炉温度由两路热电偶测定, 一路测定炉温,一路测定反应器内部温度。 6．温度调节采用程序控温仪控制。 7．设备带有储料罐,可储备一定量的产品,节省工作量。三、工艺流程简述乙苯和蒸馏水分别由数显恒流泵给入，通过调节恒流泵的转速，可以控制和测定进料流量，乙苯和蒸馏水混合后进入反应器，乙苯进行脱氢反应，脱氢液进入冷凝器进行冷却分离，液体部分进入储料罐进行收集,气体进入湿式流量计进行计量，其工艺流程图如附图所示。四、实验操作规程 1.试漏：该反应为常压操作，对设备要求不高，但也要进行试漏，各接口不要有滴漏现象； 2.催化剂装料: 将催化剂粉碎筛分到所需粒级40目，均匀装料；

催化原理与方法复习题目..

1.简述催化研究的基本思路热力学分析；活性组分，载体；理论分析，动力学分选择制备途径。析，中间产物检测反应器选择；活性评价。各种物理化学方法温度，压力，浓度，用量 2.按催化剂作用机理，催化体系可以分为哪几类？试述它们的特点，并举例说明相关的反应。按反应机理中反应物被活化的起因，催化体系可以分为： ①酸碱催化反应：反应物分子与催化剂之间发生电子对的转移而使反应物分子中化学键进行非均裂，从而形成了活性物种。如：异构化、环化、水合、脱水、烷基化。 ②氧化还原催化反应：反应物分子与催化剂之间发生单电子的转移，而使反应物分子中化学键进行均裂，从而形成了活性物种。如：加氢反应、氧化还原。 ③配位催化反应：反应物分子与催化剂之间形成配位键而使反应物分子活化。如：乙烯聚合。 3.催化剂通常包含几个部分？简述各自的作用。催化剂通常包含四个部分：主催化剂，共催化剂，助催化剂，载体。 ?主催化剂：在催化剂中产生活性的组分，没有它催化剂就没有活性。 ?共催化剂：和主催化剂同时起作用的成分。 ?助催化剂：本身无活性或活性较小，但加入少量后，可大大提高催化剂的活性、选择性、寿命、稳定性等性能的物质。

载体：担载活性组分和助剂的物质。载体在催化剂中的作用： 1.它决定催化剂的基本物理结构和性能，如孔结构，比表面，机械强度等； 2.减小活性组分的用量，降低成本； 3.提供附加活性中心； 4.增加催化剂中活性组分的抗毒性能，延长寿命。 4.按物质的类型来划分，催化剂可以分为哪几类？ 5.催化剂和催化作用的特征有哪些？ ①催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应； ②催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）； ③催化剂对反应具有选择性； ④通过改变反应历程，降低反应活化能。 6.评价催化剂主要性能的指标？活性：高；选择性：高；寿命：长；价格：低。 7.催化剂活性的表示方法有哪些？转换频率；反应速率；速率常数；转化率；活化能；达到某一转化率所需反应温度。 8.什么是催化剂的失活？简述催化剂失活的原因。催化剂在实际使用过程中，其结构和组成等逐渐遭到破坏，从而催化剂活性或选择性逐渐降低，称为催化剂的失活。

【完整版】10万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计与实现可行性方案

10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计方案前言本设计的内容为10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置，包括工艺设计，设备设计及平面布置图。

本设计的依据是采用低活性、高选择性催化剂，参照鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯的技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯。苯乙烯单体生产工艺技术：深度减压，绝热乙苯脱氢工艺乙苯脱氢反应在绝热式固定床反应器中进行，其特点是：转化率高，可达55%，选择性好，可达90%。特殊的脱氢反应器系统：在低压（深度真空下）下操作以达到最高的乙苯单程转化率和最高的苯乙烯选择性。该系统是由蒸汽过热器、过热蒸汽输送管线和反应产物换热器组成，设计为热联合机械联合装置。整个脱氢系统的压力降小，以维持压缩机入口尽可能高压，同时维持脱氢反应器尽可能低压，从而提高苯乙烯的选择性，同时不损失压缩能和投资费用。所需要的催化剂用量和反应器体积较小，且催化剂不宜磨损，能在高温高压下操作，内部结构简单，选价便宜。在苯乙烯蒸馏中采用一种专用的不含硫的苯乙烯阻聚剂。它经济有效且能使苯乙烯焦油作为燃料清洁地燃烧。工业设计的优化和设备的良好设计可使操作无故障，从而可减少生产波动. 本设计装置主要由脱氢反应和精馏两个工序系统所组成。原料来自乙苯生产装置或原料采购部门，循环水、冷冻水、电和蒸汽来由公用工程系统提供，生产出的苯乙烯产品到成品库。此设计过程中，为了计算方便，忽略了一些计算过程，故有一定的误差，另由于计算时间比较仓促，有些问题不能够直接解决。设计中有不少错误之处，请指导老师予以批评指正，多提出宝贵意见。苯乙烯设计任务书一、设计题目：年产10万吨苯乙烯的生产工艺设计

年产20万吨乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计毕业设计

毕业设计 20万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况，苯乙烯反应的工艺条件，乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，苯乙烯的生产方法和生产工艺。本设计以年处理量20万吨乙苯为生产目标，采用乙苯三段催化脱氢制苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算，并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型进行稳态模拟计算并绘制了带控制点的工艺流程图。在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算，将整个流程分为了反应和精馏分离两个部分，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟优化，并确定了整套装置的主要工艺尺寸。由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计，减少了实际设计中的大量费用，对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。关键词：乙苯，苯乙烯，脱氢，Aspen Plus，模拟优化

Abstract Styrene Monomer（SM）is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at home and abroad, styrene reaction conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes. This design is based on the annual handling capacity of 200,000 tons of ethylbenzene production targets, ethylbenzene three-stage dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, process model for steady-state simulation and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process is divided into reaction and distillation to separate the two parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation and optimization, and determine the size of the main process of the entire device . This design using computer simulation software Aspen Plus simulation designed to reduce the substantial costs of the actual design, to improve the existing process and optimal synthesis has important practical significance. Keywords：Ethylbenzene，Styrene，dehydrogenation，Aspen Plus，Simulation and optimization

乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺设计

摘要本设计是以年产5万吨苯乙烯为生产目标，采用乙苯脱氢制得苯乙烯的工艺方法，本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算，热量衡算，对整个工段进行工艺设计和设备选型。然后根据物料平衡分别对进出脱氢反应器和气提塔进行物料衡算。根据热力学定律对工艺中的第一预热器第二预热器，热交换器和反应器进行了能量衡算。对油水分离器，物料泵，热交换器理论上进行了尺寸计算及选择。为满足设计要求，达到所需要的工艺条件，本设计本着理论联系实际的精神，用现行的乙苯脱氢制取苯乙烯的方法为设计基础，主要对乙苯脱氢工段进行工艺设计和优化。关键词：乙苯脱氢苯乙烯物料衡算能量衡算工艺 ABSTRACT The design is based on an annual output of 50,000 tons of styrene production target of dehydrogenationof ethylbenzene to styrene process,Processfor the whole process design and the main equipment selection.Based on the design requirements of the entire process of the material balance and energy balance.According to the material balance were circulating oil-water separator,material pumps,heateexchangers and dreacters.According to the laws of thermodynamics the energy balance of the process preheater preheaters,heat exchangers and dreactor operator.As far as possible to meet the design requirements to achieve the required conditions. Key word：ethylbenzene; styrene; material balance; energy balance; distillation;

乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程

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H 2，其余为CO 2和少量C 1及C 2 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。尾气放空烟道气排冷却水阻聚剂循环烟道气配比蒸汽水燃料雾化蒸汽粗笨乙烯至精馏工段 12345 671图4-10 多管等温反应器乙苯脱氢工艺流程 1-脱氢反应器；2-第二预热器；3-第一预热器；4-热交换器；5-冷凝器； 6-粗乙苯贮槽；7-烟囱；8-加热炉

乙苯脱氢的工艺流程

第四节乙苯脱氢的工艺流程问题5：精制苯乙烯时有什么困难？工业上精馏方案是如何安排的？为什么？问题6：等温式和绝热式反应器的结构如何？各有什么优点？问题7：写出乙苯和丙烯共氧化法制苯乙烯和环氧乙烷的反应式？一．工艺流程： 1．脱氢：脱氢分等温法和绝热法两种。区别：供热方式不同；水蒸气用量不同；回收能量不同。绝热法：单层转化率为62.7% ，选择率为

98.2% ，单层收率为61.56% 。炉油含量 bp. 苯 80.1度甲苯 3% 110.6度乙苯 37% 136.2度苯乙烯 50% 145.2度焦油 2．分离困难是苯乙烯自聚，可用减压分离或加阻聚剂的方法解决。分离方案：加热次数少较好。二．典型设备简介： 1．等温反应器 2．绝热反应器

比较： a.反应温度的影响 b.蒸气比较 c.制造比较

T T 入口出口入口出口等温绝热 3.乙苯-苯乙烯精馏塔 a.林德筛板（导向筛板） I II 导向孔III 变相导流孔

b.斜孔塔板塔压降降低20%。 c.金属环距鞍填料处理量：28876Kg/h 28876 改造前后：筛板 40#金属环距鞍塔径：精馏段6.836 6.836 提馏段6.096 6.096 传质区高度：36m 塔板数：71 填料高度： 32.9m 理论板数：54 63 回流比：8.25 6.8 塔板压降：182mmHg 53 塔顶温度：58 58 塔低温度：106 83

四．苯乙烯生产技术上的进展 1．乙苯共氧化法自氧化反应 C 6H 5-C2H 5+O 2——>C 6H 5-CH(CH 3)-OOH 环氧化反应 C 6H 5-CH(CH 3)-OOH+C=C-C ——> C 6H 5-CH(CH 3)-OH+C-C-C O 醇脱水 C 6H 5-CH(CH 3)-OH ——>C 6H 5-CH=CH 2+H 2O 2．乙苯催化脱氢和氢气氧化耦合法制苯乙烯 3．处理研究阶段（1）甲苯氧化二聚法

【完整版】年产20万吨乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计毕业论文设计

毕业设计 20万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况，苯乙烯反应的工艺条件，乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，苯乙烯的生产方法和生产工艺。本设计以年处理量20万吨乙苯为生产目标，采用乙苯三段催化脱氢制苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计和设备选型。根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算，并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型进行稳态模拟计算并绘制了带控制点的工艺流程图。在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算，将整个流程分为了反应和精馏分离两个部分，利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟优化，并确定了整套装置的主要工艺尺寸。由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计，减少了实际设计中的大量费用，对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。关键词：乙苯，苯乙烯，脱氢，Aspen Plus，模拟优化

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 C 6H 5 C 2 H 5 C 6 H 5 C 2 H 3 + H 2 副反应 C 6H 5 C 2 H 5 C 6 H 6 + C 2 H 4

C 2H 4 + H 2 C 2H 6 C 6H 5C 2H 5 + H 2 C 6H 6+ C 2H 6 C 6H 5C 2H 5 C 6H 5－CH 3+ CH 4 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，△H 0>0，从平衡常数与温度的关系式 2 0ln RT H T K P P ?=??? ????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 压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应，从平衡常数与压力的关系式γ ??? ? ???∑=ni 总P K K n P 可知，当△γ>0时，降低总压P 总可使K n 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，本实验乙苯的液空速以0.6～1h -1 为宜。 2.2.4 催化剂乙苯脱氢技术的关键是选择催化剂。此反应的催化剂种类颇多，其中铁系催化剂是应用最广的一种。以氧化铁为主，添加铬、钾助催化剂，可使乙苯的转化率达到40％，选择性90％。在应用中，催化剂的形状对反应收率有很大影响。小粒径、低表面积、星形、十字形截面等异形催化剂有利于提高选择性。为提高转化率和收率，对工业规模的反应器的结构要进行精心设计。实用效果较好的有等温和绝热反应器。实验室常用等温反应器，它以外部供热方式控制反应温度，催化剂床层高度不宜过长。三实验装置及仪器实验流程见图1。

乙苯脱氢实验装置实验指导

计算机控制小型脱氢反应及分离实验一、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 1、本实验的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：C 6H 5C 2H 5 C 6H 5C 2H 3 + H 2 副反应：C 6H 5C 2H 5 C 6H 6 + C 2H 4 C 2H 4 + H 2 C 2H 6 C 6H 5C 2H 5 + H 2 C 6H 6+ C 2H 6 C 6H 5C 2H 5 C 6H 5－CH 3+ CH 4 此外，还有部分芳烃脱氢缩合、聚合物以及焦油和碳生成。 2、影响本实验的因素（1）温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应，△H 0 >0，从平衡常数与温度的关系式可知，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）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可知，当△γ>0时，降低总压P 总可使K n 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 2 0ln RT H T K P P ?=??? ????γ ??? ????∑=ni 总P K K n P