优选第四章苯乙烯生产技术
苯乙烯生产工艺和应用研究进展
苯乙烯生产工艺和应用研究进展苯乙烯是一种非常重要的化学产品, 它在工业和日常生活中有着广泛的应用。
目前，苯乙烯的年产量已经达到了几千万吨，而且这个数字还在不断增加。
本文将讨论苯乙烯的生产工艺和应用的研究进展。
苯乙烯可以通过多种途径进行生产，但最常用的方法是通过蒸汽裂解法。
这个方法就是将石油、天然气等烃类化合物在高温下进行分解，产生苯乙烯和其他副产物。
下面我们来看一下苯乙烯的蒸汽裂解工艺。
(一) 苯乙烯生产的原理苯乙烯的生产基于烯烃物质的热解反应，反应的原理是在高温下使得长链低碳的烃类分子断裂形成短链，同时发生双键的重排反应，生成有机物。
苯乙烯的生产工艺依据其生产原理可以分为以下几个步骤：原料处理、预热、加热、裂解、裂解气、冷凝、分离、回收等。
（1）原料处理：在工业上一般使用石油、天然气和煤焦油作为原料，必须对原料处置以减小杂质含量以防影响苯乙烯的质量和产量，同时要削减原料对反应器的腐蚀性。
（2）预热：将原料逐渐升温到裂解反应温度，通常是 500-550 ℃之间。
（3）加热：原料预热后进入反应器，通过在锅炉中燃烧燃料产生的烟气对原料进行加热，以使其达到反应温度。
（4）裂解：在达到高温状态下，原料分解成许多轻质烃类，含有苯乙烯、丙烯、甲苯等等品种。
（5）裂解气：产生的气体混合物被称为裂解气，含有苯乙烯、甲苯、乙烯、丙烯和脱氢甲苯等.（6）冷凝：在裂解反应器之后，将高温裂解气通过冷凝器进行降温，并对其中的苯乙烯等组分进行分离。
（7）分离：将分离出的苯乙烯进行精馏和干燥处理，以获得物料的高纯度、高滴点等的产品。
（8）回收：对于回流的废气需要处理排放以防对环境产生影响，回收部分有用的烃类物质以减少资源浪费。
(一) 苯乙烯在聚合物中的应用苯乙烯被广泛用于聚合物材料的生产中，例如聚苯乙烯（PS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、ABS、SBR、聚乙烯基苯乙烯、聚邻苯二甲酸酯（PAP）等，其中聚苯乙烯的应用最为广泛。
苯乙烯的生产工艺
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 原料乙苯的分压，有利于主反应的进行，又避免了真 空操作，保证了生产的安全运行。
3.哈康法生产苯乙烯（共氧化法）
该法是以乙苯和丙烯为原料联产苯乙烯和环氧丙烷，可分为三 步进行 a.乙苯氧化生成过氧化氢乙苯 b.在催化剂存在下，过氧化氢 乙苯与丙烯发生环氧化生成 a-苯乙醇和环氧丙烷 c.a-苯乙醇催化脱水转化为苯乙烯 乙苯共氧化法可同时得到两种重要的化工产品，其生产成本低、 污染少，但其工艺复杂，副产物多，流程较长，单位能耗高。
在工业生产中，乙苯与水蒸气摩尔比一般为（6~9）：1左 右。
3.乙苯液空速
乙苯液空速小,在催化剂床层停留时间长,转 化率高,但由 于连串副反应的竞争,使选择性下 降,催化剂表面结焦量增 加,再生周期缩短。空 速过大,转化率低,未转化的原料回 收循环量大,分离、回收消耗的能量也上升。若是绝热式 反应器,水蒸气的消耗也将明显增加。乙苯的 液空速对转 化率和选择性的影响见下表。现 在一般工业上采用的液空 速为0.4～0.6h-1 。
③ 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%。
④ 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。
苯乙烯的生产工艺组织与实施
精馏法
通过多级精馏进一步提纯苯乙烯，可有效去除杂质，提高产品纯 度。
共沸精馏法
利用苯乙烯与其他杂质在共沸剂中的共沸性质进行分离，适用于高 纯度苯乙烯的制备。
分子筛吸附法
利用分子筛对苯乙烯的选择性吸附进行提纯，适用于高纯度苯乙烯 的制备。
副产物的处理与利用
乙苯回收
通过蒸馏等技术回收副产物乙苯，可作为原料循环使用。
新技术应用与推广
新催化剂研发
研究开发高效、环保的新型催化剂，提高反应 活性和产物纯度。
绿色合成工艺
探索环境友好的合成工艺，减少生产过程中的 废弃物排放和资源消耗。
循环经济理念
将循环经济理念应用于生产过程中，实现资源的循环利用和生产过程的可持续 发展。
THANKS。
04
产物分离与提纯
产物分离方法
01
蒸馏法
利用不同物质沸点的差异进行分 离，是苯乙烯工业生产中最常用 的分离方法。
萃取法
02
03
吸附法
利用物质在两种不混溶液体中的 溶解度差异进行分离，适用于从 复杂组分中分离苯乙烯。
利用吸附剂对目标产物的选择性 吸附进行分离，适用于高纯度苯 乙烯的分离。
产物提纯技术
02
03
配料比优化
根据原料配比对化学反应的影响，通 过试验确定最佳的配料比，降低生产 成本。
设备改进与选型
高效反应器
采用新型高效反应器，提高反应速度和产物收率，降低能耗和生 产成本。
分离设备升级
改进分离提纯设备，提高产品纯度和分离效果，减少副产物的生成 。
自动化控制系统
引入先进的自动化控制系统，实现生产过程的自动化和智能化控制 ，提高生产效率和安全性。
催化剂回收
苯乙烯生产
一、概述
1.苯乙烯分子式： 在常温下是带有辛辣香味的 无色透明液体。熔点为-30.7℃，沸点为145.2℃， 闪点31℃，在25℃时密度为901.9Kg/m3，难溶于 水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂。苯乙烯易燃， 其蒸气与空气能形成爆炸混合物，爆炸极限为1.1%6.01%。
2.世界上苯乙烯生产路线有三条：①乙苯催化脱氢。 ②丙烯与乙苯过氧化制取环氧丙烷及苯乙烯。③从 蒸气裂解汽油中抽提蒸馏回收苯乙烯。世界上90% 苯乙烯都是通过乙苯催化脱氢生产的。 3.苯乙烯用途：本身可以自聚生成聚苯乙烯树脂，也可 以和其他不饱和化合物发生共聚。苯乙烯是三大合成 工业的重要单体，另外苯乙烯还广泛应用于制药、涂 料、颜料和纺织等工业。
二、苯乙3.苯乙烯精制流程
苯乙烯生产工艺流程
苯乙烯生产工艺流程苯乙烯是一种重要的化工原料，广泛用于塑料、合成纤维、橡胶等行业。
下面我们来介绍一下苯乙烯的生产工艺流程。
苯乙烯的生产主要是通过乙苯的裂解反应得到。
裂解反应是指将分子较大的乙苯分子打断，使之分解成较小的苯乙烯分子。
整个生产过程分为以下几个步骤。
首先是乙苯的预处理。
乙苯经过脱烷和除酚处理后，进入到预热器中进行预热。
预热器中的乙苯温度增加到约450℃，使其达到裂解反应的温度要求。
同时，还需要加入一定的催化剂，例如铁适配体催化剂，以促进裂解反应的进行。
然后是乙苯的裂解反应。
预热后的乙苯进入到裂解炉中，裂解炉内的温度保持在约700-750℃，此时乙苯分子受到热能激发，发生断裂。
乙苯分子中的碳-碳键断裂，生成苯乙烯等较小分子。
裂解炉内还需加入适量的稀释剂，如蒸汽或天然气，以保持炉内的温度控制。
裂解反应后的产物经过冷却、冷凝、卸除催化剂等处理步骤，得到含有苯乙烯的混合物。
该混合物还含有其他杂质，需要经过分离和纯化。
分离是根据各组分的沸点差异进行的。
通过分馏塔，将混合物中的杂质逐步分离出去，得到苯乙烯和一定的副产物。
纯化是为了去除副产物和提高苯乙烯的纯度。
纯化一般采用精馏操作。
首先进行粗馏，将其中含有低沸点物质的部分去掉。
然后再进行精馏，将苯乙烯纯化到要求的纯度。
最后，将得到的苯乙烯液体经过凝固、过滤、洗涤等处理，得到苯乙烯的产品。
总的来说，苯乙烯的生产工艺主要包括乙苯的预处理、乙苯的裂解反应、产物的处理和纯化等步骤。
通过这些步骤，可以高效地生产出优质的苯乙烯产品。
苯乙烯生产技术
一、苯乙烯生产安全技术方案
物料 乙苯
闪点℃ 爆炸极限
15
1.0-6.7
危险特性 燃烧爆炸
安全对策 储罐氮封装置
苯乙烯 H2
34.4
1.1-6.1
高压易燃气体
储存需氮封，储存运输时需 加入阻聚剂
高压易燃气体
管线安全阀；超压连锁跳车； 驰放气火炬放空。
工艺参数 固定床 压缩机 精馏塔
温度℃ 600
压力 MPa 5-10
苯乙烯生产技术
苯乙烯的性质与用途
苯乙烯的性质与用途
苯乙烯的产能和产量
生产方法（二）乙苯催化脱氢生产苯乙烯
生产方法（二）乙苯催化脱氢生产苯乙烯
苯乙烯生产工艺流程组织
苯乙烯装置的工艺流程简述 苯乙烯生产装置主要由烷基化单元、乙苯精馏单元、乙
苯脱氢单元和苯乙烯精馏单元四个工段组成，这次主要介 绍乙苯脱氢单元，苯乙烯径流单元、烷基化单元和乙苯精 馏就不详细说明了。
❖ 薄膜蒸发器
筛板式精馏塔
苯乙烯生产中安全、环保、节能措施
序 号
危险物 质名称
熔点 （℃）
沸点 （℃）
闪点 （℃）
爆炸 极限 (V％)
饱和 引燃温 蒸气 度（℃） 压
（KPa）
相对密 度
(水=1)
相对密 度
(空气 =1)
外观与 性状
危险 特性
健康 危害 LD50
无色液
01 乙苯
-94.9
136. 2
15
1.06.7
432
1.33 0.87
3.66
体，有 芳香气
味
00 mg/k g
02 苯乙烯 -30.6 146
34.4
苯乙烯生产技术 苯乙烯生产工艺流程
釜
四、岗位职责
岗位
岗位职责
烃化岗位
负责烃化液的生产，对原料投入到产品产出 整个生产过程进行检查、记录、调节、控制、 预防及处理事故，并协调岗位之间、工种之 间的
教学目标
知
识 ➢了解苯乙烯的常见生产方法、
目
工艺流程 ➢熟悉苯乙烯的典型生产工艺过
标程
能
力
➢能够对苯乙烯生产工艺流程进
目 行解析
标
工作任务:
结合教材内容，查找相关文献资料，学 习苯乙烯生产工艺流程及过程控制的知识 ， 并完成表格内容。
完成下表内容并交流:
问题
对苯的烷基化过程进行工 艺解析
对乙苯的脱氢过程进行工 艺解析
苯乙烯生产技术
教学目标
知 识
➢了解甲醇的理化性质 ➢ 了解甲醇的产量
➢了解甲醇工业的基本情况
目
➢ 了解甲醇工业的发展趋势
标
能
➢能够熟练运用学习资源进行检
力
索
目
➢能够对检索得到的信息和知识
标
进行筛选
项目说明:
通过本项目的学习，了解苯乙烯的基本性 质和用途，苯乙烯工业的基本情况及苯乙烯的 生产方法，熟悉苯乙烯的工艺生产流程及苯乙 烯生产的操作规程，掌握影响苯乙烯生产的工 艺条件及影响因素。
3．检查疏水器、排凝水情况
1． 乙苯蒸出塔塔釜液面过低
1． 恢复釜液面，增加进料或回流
2． 乙苯蒸出塔塔釜出料系统泄漏
2． 停车或减压检漏使之密封
1． 塔釜蒸汽压力波动
苯乙烯的生产范文
苯乙烯的生产范文苯乙烯的生产是一个重要的工业过程，它是许多塑料和合成纤维的基础化学品之一、在本文档中，我们将详细介绍苯乙烯的生产过程，包括原料准备、反应机制、反应条件、催化剂和催化剂的选择以及产品分离和纯化等方面的内容。
一、原料准备苯乙烯的生产主要原料为乙烯和苯。
乙烯一般是通过蒸馏和分离气体的方法从乙烷和丙烷的裂解气中分离得到的。
苯则可以通过煤焦油的分馏或石油的提炼得到。
这两种原料的纯度要求较高，一般需要经过进一步的净化和纯化处理。
二、反应机制C6H6+CH2=CH2→C6H5CH=CH2三、反应条件苯乙烯的生产需要在适当的反应条件下进行，包括温度、压力和催化剂等方面的要求。
一般而言，反应温度在300-500℃之间，压力为1-8大气压。
催化剂常用的是氯化铝或氯化亚铝，它们可以增加反应的速率和选择性。
四、催化剂的选择在苯乙烯的生产中，催化剂的选择是关键的。
常用的催化剂包括氯化铝、氯化亚铝、复合氯化物等。
这些催化剂可以提高反应的速率和选择性，降低副反应的发生。
五、产品分离和纯化苯乙烯的生产过程中，需要对反应产物进行分离和纯化处理。
一般而言，反应产物包括苯乙烯、副产物和未反应的原料等。
它们可以通过分馏、萃取和蒸汽冷凝等方法进行分离。
分离得到的苯乙烯可以进行进一步的纯化，如通过再串联分馏或晶体化等方法纯化得到高纯度的苯乙烯。
六、工业应用苯乙烯是一种重要的化学品，广泛应用于橡胶、塑料、合成纤维、涂料、胶粘剂等行业。
其中，最主要的应用是橡胶和塑料制品，如聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等。
苯乙烯的生产是这些化学品的基础，对于促进工业的发展具有重要意义。
总结：苯乙烯是一个重要的工业化学品，广泛应用于橡胶、塑料和合成纤维等行业。
它的生产过程包括原料准备、反应机制、反应条件、催化剂选择以及产品分离和纯化等方面的内容。
催化剂的选择对于提高产率和选择性非常重要。
苯乙烯的生产过程是一个复杂的工业过程，需要精确的操作和控制，以保证产品的质量和产量。
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❖ 2.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:
过氧化氢乙 苯
CH2CH3 + O2
CH CH3 OOH
CH CH3 + CH2 CHCH3 OOH
CH CH3 OH
CH CH3
CH2 CHCH3
OH
+
O
甲基苄醇
CH CH2 + H2O
生产能力10 万吨/年苯乙烯。后者反应器型式大致相近,但生产技
术各有不同。典型的工艺有UOP/Lummus 法和
Fina/Badger 法, 为世界苯乙烯生产厂家普遍采用。也有几套苯 乙烯和环氧丙烷联产装置。
❖ 目前, 苯乙烯制造技术已经相当成熟, 几乎所有的苯乙烯生产装置
都采用了低阻降的新型反应器、负压脱氢工艺和能量的综合 利用等技术措施, 使苯乙烯生产的物耗和能耗降低到了极限水平,
吸 热
1、温度： 580～620℃
、 分
2、催化剂：高选择性催化剂铁系催化剂
子
数 3、水蒸气和乙苯的用量比：水蒸气的作用
增
加 的
4、操作压力：稍高于大气压，可添加稀释剂
可
逆 5、乙苯液空速： 0.4～0.6h-1
反
应
1、温度
（1）热力学和动力学分析
d ln K p dT
H RT 2
△H(873K)=125KJ/mol>0
540-6500C
CH=CH
+ Pb + H2O
CH=CH
+ CH2=CH2
CH CH2
2Pb + O2
2PbO
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。
乙苯脱氢法 （90%左右）
已应用的工艺
乙苯－丙烯共氧化法 （约12%）
萃取分离法
❖ 二、乙苯脱氢的主反应为传统脱氢反应器中增加了 氢氧化反应过程。该工艺采用三段式反应器。一段脱 氢反应器中乙苯和水蒸汽在脱氢催化剂层进行脱氢反 应，在出口物流中加入定量的空气或氧气与水蒸汽进 入二段床层，二段床层中装有高选择性氧化催化剂， 氧和氢反应产生的热量使反应物流升温，氧全部消耗， 烃无损失，二段出口物流进入三段催化剂床层，完成 脱氢反应。
❖ ②美国道化学公司以丁二烯为原料生产苯乙烯:
2CH2=CH CH=CH2
二聚
CH2
脱氢
CH=CH2 + H2
本法苯乙烯总收率在90%以上,成本较低。
❖ ③乙烯和苯经氧化偶联也可生产苯乙烯:
+ CH2=CH2
+
1 2
O2
醋酸铅
CH=CH2 + H2O
④以甲苯为原料生产苯乙烯:
2
CH3
常
+ 2PbO
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。下表和
图显示出了乙苯脱氢反应的平衡常数与温度的关
系及平衡转化率与组成与温度的关系。
从反应的热力学分析，反应温度 在500℃以上的温度下进行。
但是，反应温度高于700℃以上，苯乙 烯就会脱氢生产苯乙炔：
❖ 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。
❖ 3.其他生产方法
❖ ①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。
优选第四章苯乙烯生产技术
1
一、苯乙烯生产技术概况
参考文献：2008
❖ 工业化的苯乙烯生产方法主要有乙苯脱氢法和苯乙烯 - 环氧丙烷联产法。其中联产法工艺复杂, 一次性投资 大, 能耗高, 难以成为主导方法, 因此其产量仅为苯乙 烯总产的10%,其余90%的苯乙烯由乙苯脱氢法生产。
❖ 乙苯脱氢生产苯乙烯的反应器型式可分为两大类, 即等温式和 绝热式固定床反应器。前者的代表是BASF 工艺, 单台反应器
UOP/Lummus Smart 工艺流程图
苯乙烯生产方法总结： ❖ 现在工业上苯乙烯主要用二种方法生产:
❖ 1.乙苯脱氢法(吸热反应)
CH2 CH3
CH CH2 + H2 - 125Kj/mol
❖ 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。
Monsanto以及UOP三家公司开发的Lummus/UOP乙
苯绝热脱氢技术的集成。
SMART工艺原理：
❖ 该工艺是在原乙苯脱氢工艺的基础上，向脱 氢产物中加入适量氧或空气，使氢气在选择 性氧化催化剂作用下氧化为水，从而降低了 反应物中的氢分压，打破了传统脱氢反应中 的平衡，使反应向生成物方向移动。同时， 氢氧化放出大量的热，为后面的乙苯脱氢供 热。
- CH2- CH3
- CH=CH2
+
H2
117.8 KJ/mol
副反应
裂解反应 加氢裂解反应 水蒸气转化反应
乙苯高温下生碳反应 苯乙烯聚合反应
主反应：
副反应：
加氢 裂解
生碳
水蒸 气转 化
气体分子数增加， 可逆吸热反应
裂解反应
目的： 减少催 化剂表 面积炭
另外：降低反应物 产物分压；作为载 热体
三、热力学和动力学分析及工艺条件的选择
因此迫切需要开发新的苯乙烯生产工艺。
❖ 国内早期苯乙烯的生产, 采用的是等温列管式 反应器, 生产规模小, 物耗和能耗高, 产品无市 场竞争力, 这些装置现已全部停产。
❖ 20 世纪80 年代中期, 我国分别在燕山石化、 齐鲁石化引进了两套6 万吨/年苯乙烯大型装 置, 均采用Lummus/UOP 工艺。流程图如下：
乙苯脱氢技术的发展—SMART生产工艺
❖ 乙苯氧化脱氢技术是用较低温度下的放热反应代替高温 下的乙苯脱氢吸热反应，从而大大降低了能耗，提高了 效率。氧化脱氢反应为强放热反应，在热力学上有利于 苯乙烯的生成。典型的生产工艺为苯乙烯先进反应器技 术（Styrene Monomer Advanced Reactor Technology，简称Smart工艺）。该工艺于20世纪90 年代初期开发成功，是UOP公司开发的乙苯脱氢选择 性氧化技术（Styro-Plus工艺）与Lummus、