苯乙烯生产-应用生产原理确定工艺条件

三、乙苯催化脱氢制苯乙烯的工艺条件影响乙苯脱氢反应的因素主要有反应温度，反应压力、水蒸气用量、原料纯度和催化剂等。⒈反应温度乙苯脱氢是强吸热反应。提高反应温度有利于提高脱氢反应的平衡转化率，也能加快反应速率。但是，温度越高，相对地说更有利于活化能更高的裂解等副反应，其速度增加的更快。采用以氧化铁为主的催化剂，其适宜的反应温度为600℃左右。

⒉反应压力乙苯脱氢反应是体积增大的反应，降低压力对反应有利。当压力从0.1Mpa减到0.01Mpa时，达到相同的平衡转化率所需的温度约降低100℃左右，但是高温条件下减压操作不安全，对反应设备制造的要求高，投资增加，所以，一般采用加入水蒸气的办法来降低原料乙苯在反应混合物中的分压，以此达到与减压操作相同的目的。

⒊水蒸气用量水蒸气加入，可使反应在较低反应温度下获得较高的平衡转化率。水蒸气作稀释剂的优点：1.降低分压，提高平衡转化率；2.与产物易分离；3.比热容量大，稳定反应热；4.可消除催化剂表面上的焦碳；5.可以抑制原料中硫对合金钢裂管的腐蚀作用；6.水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，形成氧化膜，起一定的保护作用。

乙苯与水蒸气的适宜比为1：1.2~2.6(W)。⒋原料纯度要求原料乙苯中二乙苯的含量<0.04%。另外，为了保证催化剂的活性和寿命，要求原料乙苯中乙炔≤10ppm(体)、硫(以H2S计)≤2ppm(体)、氯(以HCl计)≤2ppm(质)、水≤10ppm(体)。⒌催化剂乙苯脱氢制苯乙烯主要采用两种催化剂，即氧化锌系和氧化铁系。目前，工业上广泛采用氧化铁系催化剂，即Fe2O3-Cr203-K2C03。5.空间速度空间速度越小，停留时间越长，原料乙苯转化率可以提高，但同时因为连串副反应增加。会使选择性下降，而且催化剂表面结焦的量增加，致使催化剂运转周期缩短；但若空速过大，又会降低转化率，未转化原料的循环量大，分离、回收消耗的能量也上升。所以最佳空速范围应综合原料单耗、能量消耗及催化剂再生周期等因素选择确定。四、主要工艺参数的控制方案乙苯脱氢工艺按反应器的型式可分为列管式等温反应器和绝热式反应器两种。由于绝热式反应器具有结构简单、制造费用低、生产能力大等优点，一般大规模生产装置都采用绝热式反应器。以绝热式反应器为例，影响脱氢反应的主要因素是脱氢反应温度、压力、水蒸气用量及空间速度。其中影响反应温度的主要因素又是原料，原料的组成及流速不仅影响到反应的温度，而且影响到反应体系的压力，因此，要达到绝热式脱氢反应的最佳工艺参数，就必须稳定设置乙苯的流量、稀释水蒸气流量和原料气及脱氢产物进出口温度四个基本调节回路（如图所示）。四、主要工艺参数的控制方案二、热力学和动力学分析热力学分析：乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应，其平衡常数在温度较低时很小，平衡常数随温度的升高而增大。具体见下表表

乙苯脱氢反应的平衡常数温度/K70080090010001100Kp3.30×10-24.71×10-23.75×10-12.007.87温度对乙苯脱氢生成苯乙烯反应的平衡转化率和平衡组成的影响见图所示可以提高温度的办法来提高苯乙烯的平衡转化率。乙苯脱氢生成苯乙烯的反应是分子数增加的反应，因为：而△n>0,所以降低p值，可以使Ky增大，即产物的平衡浓度可以提高，也就是提高了反应的平衡转化率。平衡转化率随压力下降而提高，见下表。表

压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影响由表中数据可见，压力从101.3kPa降低到10.1kPa，若要获得相同的平衡转化率，所需要的脱氢温度可以降低100℃左右；而在相同的温度条件时，由于压力从101.3kPa降低到10.1kPa，平衡转化率则可以提高20%~40%。二、乙苯催化脱氢制苯乙烯的原理乙苯脱氢的主反应为：乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热的体积增大的反应。在乙苯脱氢生成苯乙烯的同时，还伴随发生如下一些副反应：裂解反应和加氢裂解反应；在水蒸气存在下，还可发生水蒸气的转化反应；乙苯高温下生碳反应；产物苯乙烯还可能发生聚合，生成聚苯乙烯和二苯乙烯衍生物等。2．主要副反应平行副反应

与此同时，发生的连串反应主要是产物苯乙烯的聚合或脱氢生焦以及苯乙烯产物的加氢裂解等。3.乙苯脱氢反应的催化剂由于乙苯脱氢的反应必须在高温下进行，而且反应产物中存在大量氢气和水蒸气，因此乙苯脱氢反应的催化剂应满足下列条件要求：①有良好的活性和选择性，能加快脱氢主反应的速度，而又能抑制聚合、裂解等副反应的进行；②高温条件下有良好的热稳定性，通常金属氧化物比金属具有更高的热稳定性；③有良好的化学稳定性，以免金属氧化物被氢气还原为金属，同时在大量水蒸气的存在下，不致被破坏结构，能保持一定的强度；④不易在催化剂表面结焦，且结焦后易于再生。在工业生