乙苯脱氢生产苯乙烯工艺知识讲解
(医学课件)乙苯脱氢工艺(全)解析
催化脱氢—氢选择性氧化工艺
SMART工艺的原理：在乙苯催化脱氢工艺 的基础上，向脱氢产物中加入适量的氧气或 空气，使氢气在选择性氧化催化剂的作用下 氧化为水，降低反应物中的氢分压，打破传 统催化脱氢反应中的热平衡，使反应向生成 物方向移动。
CH2CH3 cat
CH CH2 ＋H2
2H2+O2→2H2O
第九章 苯乙烯生产工艺
第一节 概述
1
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苯乙烯的性质和用途
1、苯乙烯的物理性质：
带辛辣味的无色至黄色油状液体， 有高折射性和特殊的芳香气味；溶
于乙醇、乙醚、甲醇、丙酮等，不 溶于水。
在空气中最大允许浓度为100ppm（百万分之 一），在空气中的爆炸极限为：上限：6.1% （体积），下限：1.1%（体积） 。
35
苯乙烯生产新工艺介绍
3、催化脱氢—氢选择性氧化工艺
发展：1985年日本三菱公司应用Uop公司 的乙苯脱氢-氢选择性氧化工艺(简称StyroPlus工艺),建设了一个5000t/a苯乙烯生产装 置,至今生产情况良好,标志着这一工艺技术 工业化成功。随后,此工艺与其他先进工艺 一起汇集为SMART工艺。
唯一 热源
过热
T出< T进
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单段绝热式反应器
由于脱氢反应需要吸收大量热量， 故反应器的进口温度必然高于出 口温度，单段绝热反应器温差可 达65℃。这样的温度分布对速 率和选择性都不利。
反应初期，C乙苯高，平行副反 应竞争剧烈，T进高，有利于平 行副反应（E平副高），使选择性 下降；
反应器出口，T低，对平衡不利， 使反应速率减慢，限制了转化率 的提高；
加氢 裂解
CH2CH3 CCHHC22CCHHH2++C33HHH223
苯乙烯生产—乙苯催化脱氢生产苯乙烯的工艺参数
本讲学习了苯烷基化和乙苯催化脱氢两个反应过程中的工艺参数及确 定，理解工艺参数对反应过程产生的影响，对学习乙苯脱氢生成苯乙烯 的工艺流程有重要帮助。 思考题： 请根据生产原理确定乙苯催化脱氢过程的工艺参数。
2、脱氢反应工艺参数
（3）水蒸气用量 目的：降低原料乙苯的分压，有利于主反应的进行。 选用水蒸气做稀释剂的好处： ①降低乙苯分压，改善化学平衡，提高平衡转化率； ②热容大，利于反应温度稳定； ③脱除催化剂表面的积炭，恢复催化剂活性，延长催化剂再生周期； ④置换吸附在催化剂表面的产物，有利于产物脱离催化剂表面，加快产品生成速度； ⑤容易与反应物分离。
1、苯烷基化反应工艺参数
（2）反应压力
压力对气液相反应平衡影响不大。 热力学计算：乙烯在接近常压5～6MPa下操作。 使用AlCl3催化剂：乙烯与苯通常在常压下进行反应。
（3）原料配比
1、苯烷基化反应工艺参数
乙烯对苯摩尔比增加，乙苯的生成 量增加，多乙苯的生成量也增加。
原料配比超过0.6，乙苯生成量增 加不显著，多乙苯生成量显著加大。
1、苯烷基化反应工艺参数
苯中的硫化物：总质量含量＜0.1%。 甲苯：在AlCl3作用下生成甲乙苯，造成乙苯分离困难，且增加原料乙烯 的消耗。 过量水：将AlCl3水解，HCl腐蚀设备，Al(OH)3堵塞管道和设备。苯中 含水量一定要精确计算，一般含水量应小于500～700mg/kg。
2、脱氢反应工艺参数
2、脱氢反应工艺参数
转化率 反应温度/K
853 873 893 913
0 0.35 0.41 0.48 0.55
n(水蒸气)：n(乙苯) 16
0.76 0.82 0.86 0.90
18 0.77 0.83 0.87 0.90
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＋C2H4C6H5CH2CH3＋H2→C6H5CH3＋CH4C6H5CH2CH3＋H2→C6H6＋C2H6C＋2H2O→2H2＋CO2CH4＋H2O→3H2＋COC2H4＋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＋3H2C6H5CH2CH3＋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。
【精选文档】乙苯催化脱氢制苯乙烯PPT
4 乙苯催化脱氢反应
研究新进展
KFeO2活性相(大多数学者支持)
主要副产物是苯和甲苯；
1973西班牙建成第一套工业装置；
Fe2+被重新氧化成Fe3+ ，酸性位恢复。
1960年：Fe-K-Cr
Fe2+被重新氧化成Fe3+ ，酸性位恢复。
– 将反应产物氢气选择性移出使平衡移动； – 将反应产物氢气选择性移出抑制氢解副反
应，提高苯乙烯选择性； – 促进催化剂失活或改变催化剂失活机理。
典型的膜反应器中 乙苯脱氢反应结果
4.1 钯膜反应器的应用
• 难题：
– 催化剂低温活性低，致使低温下膜反应器 的优势不明显；
– 膜通量低； – 膜稳定性差； – 膜反应器中的催化剂的失活研究。
-氧化铁系催化剂 2 乙苯催化脱氢催化剂
-氧化铁系催化剂 强吸热可逆反应，需高温；
• 1960年：Fe-K-Cr 分散性膜反应器：将反应物（之一）通过膜引入反应区，常用于选择性氧化反应。
1960年：Fe-K-Cr 活性相结构不稳定，呈多相动态体系：K2Fe2O4, K2Fe22O34, Fe3O4
• 1970年代中期：Fe-K-Ce-Mo 减弱的酸性位促使苯乙烯逸出；
3.2 乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
• 钾的助剂作用（电子型）：
– 作为半导体催化剂的杂质，促进催化脱氢活性； – 作（为碱C金-属H2助O剂反可应抑助制催积化炭剂，使并催促化进剂积具炭有与自大再量生水能蒸力
气反应除碳）；
– 作为选择性助剂抑制苯的生成（碱金属助剂可部分 中和催化剂酸中心，减少酸中心上的烷基苯按正碳 离子机理脱烷基）。
简述乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺流程
简述乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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乙苯脱氢制苯乙烯
620℃
W% 1.83 1.60 45.63 50.95 质量/g 0.15 0.13 3.79 4.23
产品 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯
乙苯脱氢制苯乙烯各结果表
反应温度/℃ 乙苯转化率 苯乙烯选择性 苯乙烯收率
560.7
61.7%
12.7%
7.8%
591.9
70%
21.8%
15.26%
621.3
78.1%
高温、低压有助于脱氢反应的进行
减压：高温下进行负压操作不安全，加入惰性气体（稀释剂，一般用 水蒸气）实现降低原料气分压的目的。
副反应
C2H5
+ C2H4
CH3
C2H5
+ 2H2
+ CH4
乙苯脱氢反应产 物称为脱氢液， 也称炉油，其组 成为：苯、甲苯、 乙苯、苯乙烯。
C2H5
+ 2H2
+ C2H6
C2H5
8C + 5H2
C2H5
+ 16H2O
8CO2 + 21H2
在700 ℃下，加氢裂解的 平衡常数Kp仍很大，故裂 解和加氢裂解反应比脱氢 反应有利，需高活性、高 选择性催化剂。
t/℃
乙苯脱氢主副反应平衡常数比较
4.实验方案
乙苯脱氢工艺条件
温度的影响 主反应：吸热反应 ，T↑ ， KP ↑ 副反应：裂解、 结焦，T ↑ ，有利于副反应，反应选择性变差
31.2%
24.37%
乙苯转化率、苯乙烯选择性、苯乙烯收率关系图
实验结论
通过实验，在压力一定的条件下随着温度的升高，乙 苯的转化率增大，苯乙烯的选择性不断提高
谢谢各位老师的指导和建议！
乙苯脱氢制苯乙烯实验注意事项
乙苯脱氢制苯乙烯实验注意事项
一、实验原理
乙苯脱氢是利用催化剂将乙苯加热至高温，使其分解成苯和乙烯的过程。
该反应是工业上制取苯乙烯的重要方法。
二、实验步骤
1.将催化剂（如氧化钒或氧化铁）加入反应釜中。
2.加入适量的乙苯，并通入氢气。
3.升温至500℃左右，持续反应2-3小时。
4.冷却后，收集产物并进行分析。
三、注意事项
1.实验操作时需佩戴防护手套、护目镜等个人防护装备，以免受到反应物或产物的伤害。
2.反应釜应选择耐高温、耐腐蚀的材料制成，如不锈钢或玻璃等，并保持清洁干燥。
3.催化剂的选择要根据实验需要进行调整，以保证反应效果和产物纯度。
4.通入氢气时需注意控制流量和压力，避免因过高压力导致爆炸事故发生。
5.加热时要慢慢升温，避免温度过高引起反应釜爆炸。
6.收集产物时要使用合适的容器，并进行标记和储存，以免产生混淆或误用。
7.实验结束后，要及时清洗反应釜和设备，并进行妥善保管。
四、实验安全提示
1.实验室内禁止吸烟、饮食等行为，以免引起火灾或中毒事故。
2.实验前要对设备进行检查和试运行，确保其正常工作。
3.实验操作时要严格按照操作规程进行，不得随意更改或省略步骤。
4.如遇到异常情况（如气味异常、产物颜色变化等），应立即停止操作并向有关人员报告。
乙苯脱氢制苯乙烯方程式
乙苯脱氢制苯乙烯方程式乙苯脱氢制苯乙烯方程式一、什么是乙苯脱氢制苯乙烯？乙苯脱氢制苯乙烯是一种通过将乙苯加热至高温并在催化剂作用下去除其中的氢原子来得到苯乙烯的化学反应。
这种方法是工业上生产苯乙烯的主要方法之一。
二、反应方程式该反应的化学方程式为：C8H10 → C6H5CH=CH2 + H2即：3C8H10 → 4C6H5CH=CH2 + 2CH4三、反应机理在该反应中，催化剂通常采用铬系或铑系催化剂，它们能够促进氧化还原反应。
具体来说，催化剂会使得乙苯中的一个氢原子离开分子，并与另一个分子中的一个碳原子结合形成甲基基团。
这个甲基基团随后与另外一个分子中的一个碳原子结合形成丁二烯基团。
最终，丁二烯基团会与另外一个分子中的一个碳原子结合形成苯环，并释放出一份氢气。
四、反应条件乙苯脱氢制苯乙烯的反应条件包括温度、压力和催化剂等。
一般来说，该反应需要在高温下进行，通常在500-600℃左右。
此外，该反应需要在高压下进行，通常在1-2 MPa左右。
催化剂方面，目前最常用的是铬系或铑系催化剂。
五、反应优缺点乙苯脱氢制苯乙烯是一种高效的工业生产方法，具有以下优点：1. 反应产物纯度高：该方法可以得到较高纯度的苯乙烯产物，并且可以通过后续处理进一步提高其纯度。
2. 生产成本低：该方法使用的原料成本较低，同时也不需要使用过多能源和催化剂等。
3. 适用范围广：该方法适用于生产大量的苯乙烯，并且可以根据需要进行规模化生产。
但是，该方法也存在以下缺点：1. 需要高温高压环境：由于该方法需要在高温、高压环境下进行反应，因此需要消耗大量能源，并且设备成本也较高。
2. 催化剂使用寿命短：使用铬系或铑系催化剂进行反应时，催化剂的使用寿命较短，需要经常更换。
3. 环境污染：该方法会产生大量废气和废水等，对环境造成一定影响。
六、应用领域苯乙烯是一种重要的有机化学品，广泛应用于塑料、橡胶、纺织、涂料等行业。
因此，乙苯脱氢制苯乙烯是一个非常重要的工业生产方法，在上述领域中得到了广泛应用。
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（3）惰性气体 用水蒸气作脱氢反应的稀释剂具有下列优
点： ①降低了乙苯的分压，利于提高乙苯脱氢的平 衡转化率； ②可以抑制催化剂表面的结焦，具有消炭作用； ③提供反应所需的热量，且易与产物的分离。 ④阻止催化剂被还原成低价氧化态。
应选择适宜的水蒸气与乙苯的比例，通常 水蒸气：乙苯=（6-9）：1。
（4）乙苯液空速
应采用高空速，以提高选择性，常选0.6 h-1。
3. 乙苯脱氢工艺流程和反应器
（1）反应器型式与结构
根据供
绝热式反应器：过热蒸汽
（2）乙苯脱氢工艺流程
1）列管式等温反应器脱氢部分工艺流程
等温反应器工艺流程特点： a.乙苯转化率高、苯乙烯选择性高； b.水蒸气用量较少。 c.反应器制造费用高。
乙苯脱氢生产苯乙烯工艺
一、概述 苯乙烯 （styrene），C8H8 ， 1.用途
是高分子材料合成的重要单体。
共聚：聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂 （ABS树脂）； 与丁二烯反应：乳胶、合成橡胶。
CH CH2
二、乙苯脱氢法
1.乙苯催化脱氢的主副反应 主反应：
副反应：
2.乙苯脱氢工艺条件选择
（1）温度 平衡常数随温度的升高而增大，为避免副反应，
温度不应太高。 常选823-873K。
反应的平衡常数和平衡转化率随反应温度变 化曲线。
（2）压力
乙苯脱氢生成苯乙烯的反应是分子数增大的反应， 降低压力对生成苯乙烯有利。苯乙烯的工业生产 采用负压脱氢工艺，操作压力40-60 kPa。
2）绝热反应器反应工艺流程
绝热反应器工艺流程特点： a.反应器结构简单，制造费用低，生产能 力大，检修方便。 b.乙苯转化率低、苯乙烯选择性低； c.水蒸气用量多，工业废水多。
3.苯乙烯的回收精制
组成 苯乙烯 乙苯 苯、甲苯 焦油
含量 >60% 15～ 30％ <5% 少量
Tb(℃ ) 145 136.2
80.1 110.6 >520
可采用精馏方法分离。
苯、甲苯 乙苯 苯乙烯 焦油
A
B
C
D
②
①
③
操作顺序： ① ② ③ ， ① ③减压蒸馏
苯乙烯物系：塔釜温度<90 ℃，加阻聚剂，
减压操作
需要减压操 作的精馏塔 是乙苯蒸出 塔和苯乙烯
精馏塔。
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