苯乙烯常温自体聚合反应控制及其对储运要求的分析

1、苯乙烯    苯乙烯结构式苯乙烯是用苯取代乙烯的一个氢原子形成的有机化合物，乙烯基的电子与苯环共轭，不溶于水，溶于乙醇、乙醚中，暴露于空气中逐渐发生聚合及氧化。工业上是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体。苯乙烯，芳烃的一种。存在于苏合香脂（一种天然香料）中。无色、有特殊香气的液体。主要由乙苯制得，是聚合物的重要单体。苯乙烯自聚生成聚苯乙烯树脂，它还能与其他的不饱和化合物共聚，生成合成橡胶和树脂等多种产物。苯乙烯还可以发生烯烃所特有的加成反应。在工业上，苯乙烯可由乙苯催化去氢制得。  苯乙烯分子球棍模型芳烃的一种。分子式C8H

2、8，结构简式C6H5CH=CH2 。存在于苏合香脂（一种天然香料）中。无色、有特殊香气的油状液体。熔点30.6，沸点145.2，相对密度0.9060(20/4)，折光率1.5469，黏度0.762 cP at 68 °F。不溶于水(<1%)，能与乙醇、乙醚等有机溶剂混溶。苯乙烯在室温下即能缓慢聚合，要加阻聚剂对苯二酚或叔丁基邻苯二酚(00002%0002%)作稳定剂，以延缓其聚合才能贮存。苯乙烯自聚生成聚苯乙烯树脂，它还能与其他的不饱和化合物共聚，生成合成橡胶和树脂等多种产物。例如，丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的的共聚物；ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯(S)的共聚物

3、；离子交换树脂的原料是苯乙烯1和少量1，4-二(乙烯基)苯的共聚物。苯乙烯还可以发生烯烃所特有的加成反应。  苯乙烯分子比例模型在工业上，苯乙烯可由乙苯催化去氢制得。实验室可以用加热肉桂酸的办法得到。化学品名称  苯乙烯性质反应化学品中文名称： 苯乙烯化学品英文名称： phenylethylene ，Ethenylbenzene， Styrol， Vinyl benzene， Cinnamene， Styrolene， Cinnamol?中文名称2： 乙烯基苯 ，乙烯苯，苏合香烯，斯替林英文名称2： styrene技术说明书编码： 2

4、36CAS No.： 100-42-5分子式： C8H8分子量： 104.14成分/组成信息苯乙烯 99.5% 一级99.5%;二级99.0%。  苯乙烯反应聚合级苯乙烯的提纯及保存苯乙烯中主要的阻聚剂是对苯二酚，可以通过减压蒸馏除去。先用10%NaOH洗一到两次，再用水洗直至检测到水为中性，用无水硫酸镁干燥一夜，过滤以后再减压蒸馏。用水泵一直抽，温度大约为68-70度。纯的苯乙烯是无色液体，如果聚了会变成淡黄色，并且液体黏度也会变大，所以需要低温保存。苯乙烯特殊物化性质对储运要求的分析摘要:苯乙烯是不饱和芳烃,在常温下就能发生缓慢热激发的聚合反应,此聚合过程是一个放热反应

5、,如果物料温度不能控制,聚合反应速度将加快,生成更多的聚合物,由此可见,苯乙烯的这些负面反应将会影响苯乙烯的存储和运输安全,同时影响苯乙烯的质量.所以,正确的设计苯乙烯的储运工艺系统非常重要.本文从苯乙烯的特性出发,分析影响苯乙烯储运各种因素,全面总结了苯乙烯储运应采取的切实可行的措施.关键词:苯乙烯;储运;措施;聚合;阻聚剂1 概述苯乙烯,简称SM,是合成高分子材料的重要原料,也是石油化学工业行业的基础原料.其主要用于生产苯乙烯系系树脂及丁苯橡胶也是生产离子交换树脂及医药品的原料之一,此外,苯乙烯还可以用于制药、染料、农药以及选矿等行业.可以说苯乙烯是化学工业中最重要的单体之一,应用广泛,近

6、年来的需求发展增加旺盛.2 苯乙烯的物性及危险性苯乙烯分子式C8H8,分子量104.14,是无色透明带有强烈的令人不愉快气味的液体,易燃.比重0.909,沸点145.2,闪点31 (开杯法),燃点490 ,爆炸极限1.16.1%(体积),蒸气压1.3mmHg(13 ),粘度0.781cP(20 ).不溶于水,能与乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等各种烃类、氯代烷等互溶.在空气中受氧气的作用,容易产生聚合,在引发剂和热作用下聚合为聚苯乙烯.苯乙烯对人体有较严重影响,如大气中苯乙烯的浓度超过400ppm,对人的眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用,如浓度超过1000ppm则会破坏人的神经功能,严重损坏肺功能,

7、人在这种环境中停留30-60秒即可引起死亡.苯乙烯属于易燃易爆液体,当环境温度高于31 可形成爆炸性蒸汽和空气混合物.苯乙烯单体在氧气或空气存在下会形成一种较强引发活性的过氧化物,它能有在较低温度下、短时间内引发聚后.同时苯乙烯受热自身也会发生聚合.3 苯乙烯储运存在的问题苯乙烯在储运过程中由于发生聚合反应,聚合反应是放热反应,如果热量不能迅速得到释放,苯乙烯会继续升高,聚合物就会增加,同时放出更多的热量,使反应更加剧烈,最后发展到反应无法自控,一般认为反应能自控的最高温度为65,温度超过65后由于反应不能自控,温度将持续上升,温度升高到110 左右时反应急剧进行,容易形成暴聚,快速的暴聚过程

8、可能使苯乙烯储罐爆裂危及储存的安全.随着分子量的增大苯乙烯粘度也随之增大并逐渐变成粘稠物,并沉积在储罐底部,容易堵塞储罐管线出口及输送管道,造成生产运输困难,严重还会影响罐区安全.苯乙烯的聚合还会影响产品的质量.按照工业用苯乙烯标准(GB3915-1998)对苯乙烯质量的要求(见表1),聚合物含量是产品主要质量指标,优级品的聚合物含量应小于10mg/kg,合格品的聚物含量应小于50mg/kg,当聚合物含量超过15mg/kg时,将对苯乙烯的色度和透明度产生不利影响,并且由聚合物含量高的苯乙烯单体做原料,经其空形式聚合反应生产的聚合产品其韧性会降低,直接冲击下游产品质量.因此,苯乙烯的安全储运对于

9、安全生产及从经济角度来说有着重大的意义.表1 苯乙烯产品主要质量指标(GB3915-1998)图片14 苯乙烯储运过程中应采取的重要措施苯乙烯的储存主要是防止苯乙烯发生聚合发应,控制好苯乙烯的质量,同时由于苯乙烯具有毒性,设计时应选用密封性能较好的泵、阀设备材料,避免苯乙烯因泄漏造成对环境的污染以及泄漏的苯乙烯发生聚合反应产生的聚合物堵塞管道及阀件.主要可以采取以下措施:4.1加入适量的阻聚剂根据国标GB3915-1998,苯乙烯中阻聚剂的含量可控制在10-50ppm的范围内,南方地区气温较高,夏天控制在20-30ppm范围内,冬天控制在15-25ppm范围内,最底含量不应低于10ppm.从理

10、论上说,在理想条件下,10-15ppm的阻聚剂(TBC)含量足可以使苯乙烯储存3个月.阻聚剂能降低苯乙烯的自聚速率,但其本身也有消耗,应定其检测产品中阻聚剂的含量,如阻聚剂含量降低应及时进行补充.4.2控制储存温度苯乙烯储存时应控制的诸多因素中,温度是最重要的,温度升高聚合物产生的速度明显加快,阻聚剂消耗显著增加,储存时间缩短.图1显示的是阻聚剂(TBC)的含量与温度和储存时间的关系图.图中可看出,储存温度越低,所需的阻聚剂含量越低,储存时间越长.苯乙烯储罐要有冷冻和保温措施使苯乙烯在低温下储存,综合考虑储运成本,在实际储运中,苯乙烯储存温度为18比较适宜.苯乙烯储运的温度控制应从以下几个方面

11、着手:a. 苯乙烯储罐及管道应做保冷;苯乙烯储罐及管道可采用聚氨酯或玻璃棉作为保冷材料,防止冷量的散失.b. 设置苯乙烯外循环冷冻系统;苯乙烯采用外循环冷却系统通过外部换热器冷却循环,对储罐内的苯乙烯进行制冷.苯乙烯采用7循环冷冻水进行冷冻,冷冻换热器宜采用列管式,苯乙烯走管程,冷冻水走壳程.苯乙烯外循环冷冻系统图见图2:为了避免储罐内的苯乙烯冷却不均匀,储罐上循环管线的进口应远离出口,并最好把进口设置于罐顶.4.3 苯乙烯储罐氮气保护苯乙烯所用的阻聚剂是需氧型阻聚剂,氧气的存在有利于阻聚剂发挥作用,然而,过多的氧又使苯乙烯生成过氧化物,这些过氧化物在一定条件下分解成自由基和醛类,因此过氧化物

12、不仅可以促进苯乙烯聚合还可以使产品中的醛含量增加.苯乙烯遇水也会更速自聚的速率,所以有必要采取氮气保护的措施,控制储罐内的氧气含量,隔离空气中的水份进入储罐.氮封系统采用氮气纯度为95%,而苯乙烯阻聚剂所需的氧可通过进罐前与空气的接触获得.苯乙烯储罐一般采用常压固定顶罐,设计压力为-4901960Pa,罐顶设置呼吸阀.氮气从罐顶引入,通过安装于氢气管道上的自力式调节阀控制氮气进入储罐的压力.苯乙烯储罐氮封系统图见图3.从界区来的0.6MPa氮气经过减压阀后减压到0.2MPa,外后进入自力式调节阀,从自力式调节出来的氮气压力不高于1960Pa.苯乙烯储罐采用氮气保护,有效地阻止了空气中的氧气与储

13、罐内的苯乙烯进行接触,防止苯乙烯冷凝聚合物对呼吸阀或安全阀积聚而造成堵塞,同时,氮封还减少苯乙烯蒸气挥发而污染环境,起到安全环保的作用.4.4减少铁锈对苯乙烯产品质量的影响铁锈对苯乙烯产品中聚合物生成量影响较大,这是因为在有氧存在的条件下,苯乙烯通过Fe2+离子的催化作用,产生过氧化物,随着温度的升高过氧化物又促进聚合物的生成.苯乙烯的储罐及管道的材质多是采用碳钢,为减少苯乙烯产品铁锈的含量,储罐及管道在施工时应彻底做好除锈工作,最好储罐做内防腐,苯乙烯在进罐前设置过滤器.4.5 苯乙烯长距离管线输送应注意问题化工储运项目的液体化工品一般是通过化工船从码头运进,部份项目由于地理位置的限制,码头与库区的距离较远,造成化工品装卸管线较长,当输送苯乙烯时,冷量损失较大,使管道内苯乙烯的温度升高发生聚合反应而影响流动性及产品质量,所以在应进一步提高苯乙烯的