乙苯脱氢制苯乙烯
乙苯脱氢制苯乙烯
苯乙烯是用于生产各种弹性体、塑料和树脂的重要单体。
1.工艺路线的评述
现代苯乙烯生产装臵不论采用乙苯脱氢法
还是乙苯和丙烯共氧化(亦称自氧化)法,都需用原料乙苯,乙苯生产往往是苯乙烯生产装臵的一个组成部分。工厂的技术经济评价和工艺技术也常将乙苯生产考虑在内,因此,本节对苯乙烯生产方法的评述也包括乙苯
部分。
(1)乙苯生产方法评述
乙苯可由炼油厂有关生产装臵(如催化重整、催化裂化和热裂化)得到的C8芳烃馏分中获得(约占C8芳烃的15%～25%),但量少(不足乙苯总生产量的10%),乙苯与关键组分对二甲苯沸点差仅为2.2℃,分离和精制难度较大。工业上分离乙苯的精馏塔实际塔板数达300～400块(相当于理论板数200～250块),三塔串联,塔釜压力0.35～0.4MPa,回流比50～100,得到的乙苯纯度在99.6%以上。
90%以上的乙苯是由苯与乙烯经烷基化(工厂中常称烃化)制得的:
副产物有二乙苯和多乙苯,它们可经分离,提纯作为化工产品出售,例如二乙苯可用来生产二乙烯苯,后者用作合成树脂的交联剂和改性剂;亦可经烷基转移反应,与苯作用生成乙苯。
现在,生产乙苯的方法有下列四种:传统AlCl3液相法,均相AlCl3液相法,分子筛气相法和丫分子筛液相法。
传统AlCl3液相法在1935年就开发成功,现在使用最广的是UCC/Badger工艺。AlCl3溶解于苯、乙苯和多乙苯的混合物中,生成络合物,并与液态苯形成液-液二相反应体系。在同一反应器中,进行烷基化反应的同时,二乙苯和多乙苯与苯发生烷基转移反应。乙烯转化率接近100%,烷基化反应收率97.5%,每生产1吨乙苯副产焦油1.8～2.7公斤。催化剂,苯及多乙苯循环使用。
此法反应介质腐蚀性强,设备需考虑防腐问题;对原料中的杂质含量要求严格,AlCl3用
量大,物耗、能耗很高,环境污染严重,副产焦油量大。优点是工艺流程简单;操作条件要求较低;烷基化反应与烷基转移反应在同一反应器中完成。此法已日趋淘汰。
均相AlCl3液相法又称
M/L(Monsanto/Lummus)均相烷基化法。属传统AlCl3液相法的改良方法。催化剂和干燥苯处于均一相中,由于反应体系保持均相,可加速烷基化反应,催化剂用量少,是传统AlCl3液相法的1/4,副产焦油比传统AlCl3液相法少2/3,反应器虽仍设一台,但将它设计为双层圆筒型,内筒进行烷基化反应,控制反应温度较高,乙烯完全反应,外筒进行烷基转移反应。多乙苯生成率低,烷基化反应收率增至99%,但此法仍存在AlCl3腐蚀,环境污染,设备投资较高等缺点。
分子筛气相法是70年代由Mobil和Badger 公司开发成功,又称M/B工艺,采用新型分子筛催化剂,完全避免了AlCl3催化剂带来的一系列问题,是目前乙苯生产中应用最广泛的工艺。本法中使用的ZSM-5分子筛是一种合成多孔分子筛催化剂,催化性能好,对乙
苯的选择性可达99.5%,反应器为塔式反应器,由六段催化剂床层串联组成,苯在高温(400℃左右)和中压(1.2～1.6MPa)下以气
相与乙烯进入反应器顶部床层,并在每个床层补充进料,进行气相烷基化反应,苯/乙烯重量比为18.5,乙烯转化率99.8%。苯循环。回收后的多乙苯进入烷基转移反应器进行
烷基转移反应,烷基转移反应器规模较小,
操作条件为:压力0.6～0.7MPa,温度441～445℃,苯/多乙苯为1～1.51∶1(摩尔比),苯单程转化率为15%(w),乙苯收率达98%,催化剂有效期为2年,再生周期一年以上;烷基转移反应器催化剂可在不中断生产情况下
再生。此法的催化剂用量少,寿命长,无催化剂循环,无腐蚀,不需处理催化剂废液,无污染;乙苯收率高;物耗,能耗低;可副产蒸汽;流程短,投资少。中国大庆石油化工总厂,广东广州乙烯股份有限公司已引进此法的工
艺技术。
丫型分子筛液相法是80年代由Lummus、Unocal、Uop三家公司联合开发成功,又称
L/U/U工艺。该法采用丫型分子筛催化剂,
催化活性高,寿命可长达3年以上,选择性较好,结焦率低。烷基化反应器分二段床层,苯与乙烯以液相进行烷基化反应,各床层处于绝热状态,反应温度255～270℃,压力3.7～4.4MPa,反应体系保持液相,苯/乙烯为
19.5(重量比),苯的单程转化率为16.2%(w),乙烯全部反应，苯循环。多乙苯进入烷基转移反应器进行烷基转移反应,反应压力
3.7MPa,温度220～275℃,苯/多乙苯
7∶1(摩尔比),乙苯收率99%以上。该法优点是无腐蚀,三废少;副产少,乙苯收率高,纯
度高;催化剂寿命长,性能好;能耗、物耗低;反应条件比较缓和;投资少。预计今后几年内,转让速度将赶上或超过M/B气相法。中国吉林化学工业公司已引进这一工艺技术。表3-2-14示出了上述四种方法的工艺条件。表3-2-15示出了四种方法技术经济指标。表3-2-14
四种乙苯生产方法工艺条件对比
由表3-2-14和表3-2-15可见,无论原料消耗还是能量消耗,M/B和L/U/U法均比传统AlCl3液相法和均相AlCl3液相法好。M/B 法和L/U/U法相比,后者是液相操作,反应温度比M/B法低100多度,在能耗上有明显优势。因此二者的竞争将会越来越激烈。
表3-2-15 四种工艺技术经济指标对比(以每吨乙苯计)
除上述四种已工业化的生产技术外,还有Alkar气相法和催化蒸馏法,Alkar气相法1960年由Uop公司开发并实现工业化,采用BF3催化剂,可使用低浓度乙烯(8%～10%),反应条件较缓和,反应介质无腐蚀性,设备投资少,成本低,催化剂活性高,寿命长。但对原料乙烯中杂质要求严格,能耗和原料消耗高,没有在工业上推广应用;1990年以后,CDTECH公司和Lummus公司开始转让催化蒸馏制乙苯技术,技术经济指标良好,已在工业上推广应用。
(2)苯乙烯生产方法评述
现在工业上苯乙烯主要用二种方法生产: A.乙苯脱氢法
本法工艺成熟,苯乙烯收率达95%以上。全世界苯乙烯总产量的90%左右是用本法生产
的。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。
B.乙苯与丙烯共氧化(自氧化)法
乙苯先氧化成过氧化氢乙苯,然后与丙烯进行环氧化反应制得苯乙烯并联产环氧丙烷:
本法俗称哈康(Halcon)法,生产的苯乙烯约占世界苯乙烯总产量的12%,优点是能耗低,可联产环氧丙烷,因此综合效益好。但工艺流程长,经济规模(即能盈利的最小生产规模)大,联产二种产品受市场制约大。
C.其他生产方法
日本东丽公司开发Stex法,从裂解汽油中萃取分离出苯乙烯,纯度大于99.7%,但产量有限。
美国道化学公司以丁二烯为原料生产苯乙烯:
本法苯乙烯总收率在90%以上,成本较低。乙烯和苯经氧化偶联也可生产苯乙烯:
以甲苯为原料生产苯乙烯:
或
以上诸法除萃取分离法已被某些工厂采用外,其余的因技术经济原因没有得到推广应用。
(3)苯乙烯一体化工艺技术经济指标比较如上所述,乙苯脱氧制苯乙烯是目前世界上最主要的工艺技术,现将世界上广泛采用的苯乙烯一体化工艺(即由苯和乙烯生产苯乙
体整体工艺)的技术经济指标作一比较。广泛采用的苯乙烯一体化工艺
有:Monsanto/Lummus的均相AlCl3液相乙苯工艺与Monsanto/Lammns/Uop的减压绝热脱氢制苯乙烯工艺相结合的M/L工
艺,Mobi/Badger的ZSM-5分子筛气相乙苯工艺与Fina/Badger的减压绝热脱氢制苯乙烯工艺相结合的M/B/F工
艺,Lummus/Unocal/Uop的丫型分子筛液相乙苯工艺与Lummus/Unocal/Uop的减压绝热脱氢制苯乙烯工艺相结合的L/U/U工艺,以及汇集多项新技术(其中包括Unocal的丫型分子筛催化剂与CDTECH的催化蒸馏技术相结合的L/U/U乙苯工艺和SMART苯乙烯工艺,即乙苯脱氢-氢选择性催化氧化工艺),具有良好发展前景的SMART工艺。上述苯一体化工艺的技术经济指标示于表3-2-16。由表
3-2-16可知,M/B/F工艺物耗量最低,其他三种工艺物耗相近,M/B/F工艺能耗稍高于
L/U/U和SMART工艺。从整体而言,M/B/F工艺先进,无腐蚀、无污染、收率高,成本低因而竞争力强,L/U/U工艺同样无腐蚀、无污
染、能耗较低,但工艺流程长,催化剂耗量比M/B/F高,现已成为M/B/F的有力竞争对手。SMART法虽然采用氢选择性氧化工艺增加了氧气和氧化催化剂的消耗,但其生产能力大,乙苯转化率高,能耗低,目前特别适用于旧
装臵的改造以提高生产能力,待工业化完成后,估计能占领大部分市场,目前已有伊朗
一家石化公司引进该工艺技术。
* 估算值
2.工艺原理
(1)化学反应
主反应:
由于苯环比较稳定,在通常的铁系或锌系催化剂作用下,苯环不会被脱氢。脱氢只能发生在侧链上。
乙苯脱氢副反应主要有裂解和加氢裂解两种:
在水蒸气存在时:
苯乙烯、乙烯等不饱和物在高温下会聚合、缩合产生焦油和焦,它们会覆盖在催化剂表面使催化剂活性下降。副产物有甲苯(3.5%左右)和苯(1%左右)以及C2H6,CH4,H2,CO2和碳(焦)等。
(2)热力学分析
从平衡常数与温度的关系式
判断,脱氢反应是一个吸热反应,ΔH为正值,因此平衡常数Kp随温度的上升而增大,故可采用提高温度的办法来增大平衡常数及平
衡转化率。表3-2-17示出了乙苯脱氢反应的平衡常数与温度的关系。
表3-2-17
乙苯脱氢反应的平衡常数
图3-2-24 乙苯脱氢主副反应平衡常数比较乙苯脱氢裂解副反应,也是一个吸热反应,随温度的上升,平衡常数也会增大,因此与主反应在热力学上存在竞争。加氢裂解副反应则是一个放热反应,随温度上升平衡常数是减小的,但即使温度高达700℃,它的平衡常数仍很大,与乙苯脱氢相比在热力学上仍占绝对优势。但加氢裂解副反应要有氢存在时才能进行,而氢是由乙苯脱氢产生的,因此加氢裂解副反应受到乙苯脱氢的制约。与此同时,由于加氢裂解消耗氢,也会对主反应产生影响。图3-2-24示出了乙苯脱氢主副反应平衡常数随温度的变化曲线,据此可将在特定温度下得到的平衡常数作一比较。乙苯脱氢反应是分子数增加的反应,故降低压力有利于提高平衡转化率。由主反应可求得:
设x为乙苯(EB)的平衡转化率,总压为P,则反应达到平衡时,乙苯,苯乙烯(S)及H2的分压分别为(1-x)P/1+x,xP/1+x,xp/1+x,故
或
由上式可知,降低总压P可增大平衡转化率x。
工业上,乙苯脱氢反应除采用低压或负压外,还采用惰性气体作稀释剂来降低烃的分压,以提高平衡转化率。常用的稀积剂是水蒸气,它不仅提高了乙苯脱氢反应的平衡转化率,还可消除催化剂表面的碳。有时也用作载热体,供给乙苯脱氢所需的热量。图3-2-25示出了乙苯平衡转化率与水蒸气/乙苯用量的关系。由图3-2-25可知,水蒸气用量比增加,乙苯平衡转化率随之增加,但达到10以后,增加缓慢,再提高水蒸气用量比,效果不十
分明显,能耗却大幅上升,故在选用水蒸气
用量比时,必须作综合考虑。
(3)催化剂和催化原理
图3-2-25
乙苯平衡转化率与水蒸气/乙苯用量比关系 1.总压101.3kPa(温度900K);2.总压202.6kPa(温度900K)
相对于丁烯脱氢生成丁二烯而言,乙苯脱氢后形成的共轭体系比丁二烯更为稳定,所以乙苯脱氢比丁烯脱氢还要容易,结焦副反应也比丁烯脱氢少,丁烯脱氢的催化剂原则上都可用作乙苯脱氢,而且可以长时间使用而不需要再生。工业上广泛使用的有UCI公司的
G64-A,G64-C,G64-D,G64-I,G84-C,G85,G97 -I等。Shell公司的Shell 005,Shell 105,Shell 205,Shell 015等。其中应用最广泛的是G84-C,Shell 105及Shell 205。近年来美国标准催化剂公司推出了Criterion-035无铬铁系催化剂,声称比现有最好的催化剂活性高出4.5%,选择性高出4%。国内继60年代兰州化学公司合成橡胶厂开发成功315#催化剂后,上海石油化工研究院开发成功GS系列催化剂,新一代GS-05催化剂性能超过国外同期广泛使用的催化剂并已投入工业运行。厦门大学也开发出XH
系列催化剂,其中的XH-210催化剂不含铬,免除了催化剂在制备和使用时对环境的毒害,其性能也已达到含铬催化剂的先进水平。兰州化学公司研究院推出了无铬的355催化剂(Fe-K-Mo-Ce),反应温度600～620℃，乙苯转化率62%～76%,选择性94%～97%。上述催化剂都属铁系催化剂,主要组成是Fe-K-Cr,Fe-K-Cr-Mg(Ca)或
Fe-K-Ce-Mo2O3。例如G84催化剂的组成为:Fe2O388%,Cr2O3 2%,K2CO310%;Shell 105催化剂的组成为:Fe2O387～
90%,Cr2O32%～3%,K2O
8%～10%。此外,锌系催化剂也用于乙苯脱氢,例如Lu114G催化剂组成
为:ZnO82%,Al2O38%,CaO 5%,MgO5%,再加入适量K2CrO4和K2SO4,这种催化剂机械强度高,不易粉化,寿命亦长。经厦门大学的研究证实,氧化铁系催化剂的活性相是KFeO2,它是钾助催化剂与氧化铁发生相互作用的产物。K2O除与氧化铁生成活性相外,还能使助催化剂Cr2O3不受水蒸气毒害以及能中和催化剂表面的强酸中心,以减少裂解副反应的
发生。此外,氧化钾还能催化水煤气反应
K2O
C+H2O
------- CO+H2
因此,在氧化铁系催化剂中K2O是必要的成分;氧化铬是高熔点的金属氧化物,它的存
在可提高催化剂的热稳定性,还可能起着稳定铁的价态的作用;在氧化铁系催化剂中加入氧化铈,它以微晶状态分布在活性相表面,氧化铈有很强的储放氧能力,晶格氧活性高。同时,在脱氢反应条件下可被部分还原产生Ce3+/Ce2+离子偶,并通过Redox过程,不断由水蒸气向活性相输送晶格氧,加强活性相KFeO2促进氧转移脱氢的能力。
催化脱氢反应机理有游离基机理和离子机
理二种,对乙苯脱氢使用的氧化铁系催化剂而言,据研究属游离基机理,此时反应物以
均裂方式脱去氢原子。如:
式中,M·代表催化剂上金属原子或离
子,N·可代表催化剂上的金属原子或离子,亦可代表催化剂表面上存在的氧原子［O］或·O-。这些游离基或相当于游离基的金属原子或离子M·,均可使C-H键发生均裂脱氢。按上述机理要求催化剂能提供具有未配对电子的活性中心M·或N·,而且它们还需有颇大的成键能力和大多分布在催化剂表面,以便可与C-H上的氢原子接触和作用。满足这种机理要求的脱氢催化剂有金属(如Pt,Ni,Cu等)催化剂,氧化物和硫化物催化剂。
也有人认为氧化铁催化剂在反应条件下可能以Fe3O4形式存在,含有Fe2+,Fe3+及氧缺位。该反应的微观过程是乙苯的苯环首先在Fe2+(Fe3+)上进行σ-π型络合吸附,并以苯环大π键电子对Fe2+(Fe3+)的σ给予为主,使苯环带上部分正电荷δ+,苯环的共轭大π键可因超共轭效应使侧基α-碳上的氢活化,α-氢与吸附位邻近的晶格氧键连,形成-OH,而β-氢的脱除可按直接脱氢和氧转移脱氢两条途径进行。
(4)反应动力学
乙苯在氧化铁系催化剂上脱氢的动力学图式如右图所示:
可按双位吸附机理来描述其反应动力学方程,主反应的速率方程为
图3-2-26 催化剂的颗粒度对乙苯脱氢反应速度的影响
图3-2-27
催化剂的颗粒度对乙苯脱氢选择性的影响式中:r—主反应苯乙烯的净生成速率;
k′—表面反应速度常数;
pEB,ps,pH—分别为乙苯,苯乙烯和氢分压; Kp—主反应的平衡常数;
λEB,λs,λH—分别为乙苯、苯乙烯和氢的吸附系数。
由于λEB远比λs小,上列方程中分母项可
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。
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）。
实验一 乙苯脱氢制苯乙烯
4.2 实验一 乙苯脱氢制苯乙烯 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： 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。 （1）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，00 >?H ，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n p K K =γ ???? ? ??∑i n P 总 可知，当γ?>时，降低总压总P 可使n K 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为宜。 （2）催化剂 本实验采用氧化铁系催化剂其组成为：Fe2O3—CuO—K2O3—CeO2。 三预习与思考 （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？哪几种气体产物生成？如何分析？ 四实验装置及流程 见图4.2-1。 五实验步骤及方法 （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0.75mL/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） 图4.2-1 乙苯脱氢制苯乙烯工艺实验流程图 1—乙苯计量管；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 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
【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
最新乙苯脱氢制苯乙烯知识讲解
乙苯脱氢制苯乙烯 化工11-1 朱伦伦 工艺原理 以乙苯为原料，按1：3~1：8水比加入过热水蒸汽，在轴径向反应器内，于高温、负压条件下，通过催化剂床层进行乙苯脱氢反应，生成苯乙烯主产品；副反应生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、丙烷、H2、CO和CO2。 主反应：Array 这是一个强吸热可逆增分子反应。 副反应是热裂解、氢化裂解和蒸汽裂解反应： C6H5CH2CH3→C6H6＋C2H4 C6H5CH2CH3＋H2→C6H5CH3＋CH4 C6H5CH2CH3＋H2→C6H6＋C2H6 C＋2H2O→2H2＋CO2 CH4＋H2O→3H2＋CO C2H4＋2H2O→2CO＋4H2 水蒸汽变换反应：CO＋H2O→H2＋CO2 在水蒸汽浓度很高时，生成苯、甲苯的反应式可能被下列反应所代替： C6H5CH2CH3＋2H2O→C6H5CH3＋CO2＋3H2 C6H5CH2CH3＋2H2O→C6H6＋CH4＋CO2＋2H2 在乙苯脱氢反应中，原料乙苯中的化学杂质也发生反应，生成物还会进一步发生反应，为此，最终生成物中还含有另一些副产物，如二甲苯、异丙苯、α-甲基苯乙烯、焦油等。 影响化学反应的因素主要有：反应温度、反应压力和水蒸汽/乙苯比（简称水比）。此外，该反应还受到反应物通过催化剂床层的液体体积时空速度（LHSV）、催化剂性能、原料乙苯中含杂质情况等影响。 反应温度：乙苯脱氢生成苯乙烯的反应为吸热反应，故乙苯转化率随着反应温度的升高而增加。当温度升高后，不但生成苯乙烯的正反应增加，而且消耗苯乙烯的逆反应以更高的速度增加。另外，当反应温度提高后，虽然乙苯转化率提高，但副反应（指吸热的副反应）也将加剧，故生成苯乙烯的选择性将降低，因而反应温度不宜过高。从降低能耗和延长催化剂寿命出发，希望在保证苯乙烯单程收率的前提下，尽量采用较低的反应温度。 反应压力:对于给定的反应温度和水比，乙苯的转化率随着反应压力的降低而显著增加。在相同的乙苯液体空速和水比下，随着反应压力降低，可相应降低反应温度，而苯乙烯的单程收率维持不变，苯乙烯选择性提高。这一特性是由乙苯脱氢生成苯乙烯系增分子反应所决定的。 此外，苯乙烯是容易聚合的物质。反应压力高，将有利于苯乙烯自聚，生成对装置正常运转十
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 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 C6H5C2H5C6H5C2H3 + H2 副反应 C6H5C2H5C6H6 + C2H4
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 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。 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（质量比）。 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～1h -1为宜。 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。
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
五、乙苯脱氢制苯乙烯 苯乙烯是用于生产各种弹性体、塑料和树脂的重要单体。 1.工艺路线的评述 现代苯乙烯生产装置不论采用乙苯脱氢法还是乙苯和丙烯共氧化(亦称自氧化)法,都需用原料乙苯,乙苯生产往往是苯乙烯生产装置的一个组成部分。工厂的技术经济评价和工艺技术也常将乙苯生产考虑在内,因此,本节对苯乙烯生产方法的评述也包括乙苯部分。 (1)乙苯生产方法评述乙苯可由炼油厂有关生产装置(如催化重整、催化裂化和热裂化)得到的C8芳烃馏分中获得(约占C8芳烃的15%～25%),但量少(不足乙苯总生产量的10%),乙苯与关键组分对二甲苯沸
点差仅为2.2℃,分离和精制难度较大。工业上分离乙苯的精馏塔实际塔板数达300～400块(相当于理论板数200～250块),三塔串联,塔釜压力0.35～0.4MPa,回流比50～100,得到的乙苯纯度在99.6%以上。 90%以上的乙苯是由苯与乙烯经烷基化(工厂中常称烃化)制得的: 副产物有二乙苯和多乙苯,它们可经分离,提纯作为化工产品出售,例如二乙苯可用来生产二乙烯苯,后者用作合成树脂的交联剂和改性剂;亦可经烷基转移反应,与苯作用生成乙苯。 现在,生产乙苯的方法有下列四种:传统AlCl3液相法,均相AlCl3液相法,分子筛气相法和丫分子筛液相法。
传统AlCl3液相法在1935年就开发成功,现在使用最广的是UCC/Badger工艺。AlCl3溶解于苯、乙苯和多乙苯的混合物中,生成络合物,并与液态苯形成液-液二相反应体系。在同一反应器中,进行烷基化反应的同时,二乙苯和多乙苯与苯发生烷基转移反应。乙烯转化率接近100%,烷基化反应收率97.5%,每生产1吨乙苯副产焦油1.8～2.7公斤。催化剂,苯及多乙苯循环使用。 此法反应介质腐蚀性强,设备需考虑防腐问题;对原料中的杂质含量要求严 格,AlCl3用量大,物耗、能耗很高,环境污染严重,副产焦油量大。优点是工艺流程简单;操作条件要求较低;烷基化反应与烷基转移反应在同一反应器中完成。此法已日趋淘汰。
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
乙苯脱氢制苯乙烯实验思考题
(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？本实验采用的什么方法？工业上又是如何来实现的？ 答：乙苯脱氢生成苯乙烯反应是吸热反应。反应温度升高，平衡向生成乙苯的方向移动。反应温度为540C。本实验采用采用的方法是接通电源使汽化器、反应器分别逐步升温至预定温度。汽化器温度达到300度，反应器温度达400度左右开始加入已校正好流量的蒸馏水。当反应度达到500度左右时，加入已校正好流量的乙苯，继续升温至540度使之稳定。加热温度用热电偶控制。工业上乙苯脱氢时常加入适量02,在合适的条件下，02与生成的H2化合成H2O,相当于移走生成物H2,促进平衡向生成苯乙烯的方向移动。 (2)对本反应而言使体积增大还是减小？加压有利还是减压有利？工业上使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的分压？答：乙苯脱氢生成苯乙烯为体积增加的反应。从平衡常数与压力的关系可知降低总压P总可使Kn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。工业上，通过加水蒸气和乙苯的混合气来实现减压操作。本实验采用加水蒸气的方法来降低乙苯分压以提高平衡转化。因为水蒸气热容量大；产物易分离；产物不起反应；水蒸气还可以保护裂解炉管；水蒸气还有清焦作用。 (3)在本实验中你认为有哪几种液体产物生成？哪几种气体产物生成？如何分析？答：液体产物：苯乙烯、乙苯、苯、甲苯。 气体产物：甲烷、乙烷、乙烯、氢气、二氧化碳、(水蒸气) (4)进行反应物料衡算，需要一些什么数据？如何收集并进行处理？ 答：进行反应物料衡算需要乙苯的和水的加入量，精产品水层量和烃层量，并对粗产品中苯、甲苯、乙苯和苯乙烯含量进行分析，从而计算乙苯的转化率、苯乙烯的先择性和收率。
乙苯脱氢制苯乙烯
北京化工大学能源化学工程专业实验报告 实验名称：乙苯脱氢制苯乙烯 班级：能源XXX班 姓名：XXXX 学号：XXXXXXX 同组人：XXXXXXXXXXXX 实验日期：2015.12.28
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：乙苯?苯乙烯+氢气 117.8 kJ/mol 副反应：乙苯?苯+乙烯105.0 kJ/mol 乙苯+氢气?苯+乙烷-31.5 kJ/mol 乙苯+氢气?甲苯+乙烯 -54.4 kJ/mol 在水蒸汽存在的条件下，还可能发生下列反应： 乙苯+ 2水?甲苯+二氧化碳+ 3氢气 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. 影响本反应的因素 （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540~600 oC。 （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0.6 h-1 为宜。 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300 oC，脱氢反应温度540～600 oC，水：乙苯＝1.5：1（体积比），相当于乙苯加料0.5 ml/min，蒸馏水0.75 ml/min（50 ml 催化剂）。 五、实验步骤 1. 注入原料乙苯和水，接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定温度，同时打开循环冷却水。
乙苯脱氢制苯乙烯脱氢工段工艺设计
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;
乙苯脱氢制备苯乙烯的实验指导书
乙苯脱氢制苯乙烯实验装置 实验指导书
乙苯脱氢制备苯乙烯实验指导书 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、学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。 5、了解气相色谱分析及使用方法。 、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 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 ℃。 lnK p H0可知，提 T p RT2
（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= P总可知，当?γ> 0 n i 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（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为宜。 3、催化剂 本实验采用GS-08催化剂，以Fe，K为主要活性组分，添加少量的IA，Ⅱ A，IB 族以稀土氧化物为助剂。 三、实验装置及流程 乙苯脱氢制苯乙烯实验装置及流程见下图
乙苯脱氢制苯乙烯实验
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、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 副反应 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 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）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）。 （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。 （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
乙苯脱氢制苯乙烯实验报告
乙苯脱氢制苯乙烯实验 报告 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
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 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 5C 6H 5C 2H 3+H 2 副反应 C 6H 5C 2H 5C 6H 6+C 2H 4 C 2H 4+H 2C 2H 6 C 6H 5C 2H 5+H 2C 6H 6+C 2H 6 C 6H 5C 2H 5C 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 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。 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，转化率提高并不显着，因此适宜的用量为：水：乙苯＝～：1（质量比）。 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～1h-1为宜。 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。