乙苯脱氢工艺解读学习教案课件.pptx

1、会计学1乙苯脱氢工艺解读乙苯脱氢工艺解读苯乙烯的性质和用途苯乙烯的性质和用途1、苯乙烯的物理性质：、苯乙烯的物理性质：v 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）。v 沸点：146v 熔点：33v 比重：0.909第1页/共50页烃+空气（O2）明火、高温明火、高温静电火花静电火花引燃引燃分支分支链锁链锁反应反应火焰迅速传布火焰迅速传布dtTP爆炸爆炸极限，（爆炸极限）C1C2可燃物质与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇到火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。第2页/共50页2、苯乙烯

2、的化学性质、苯乙烯的化学性质C CH2H由于由于C=C的存在，化学性质相当活泼。的存在，化学性质相当活泼。3、苯乙烯的用途、苯乙烯的用途nSPS自聚自聚S+ANAS塑料塑料S+丁二烯丁二烯丁苯橡胶丁苯橡胶S+丁二烯丁二烯+ANABS塑料塑料聚苯乙烯树脂聚苯乙烯树脂共聚共聚共聚共聚共聚共聚苯乙烯的性质和用途苯乙烯的性质和用途（styrene）第3页/共50页聚苯乙烯聚苯乙烯第4页/共50页杯盖杯盖食品级食品级ASAS塑料塑料ASAS塑料透明管塑料透明管外壳为外壳为ASAS塑料塑料第5页/共50页丁苯橡胶垫片丁苯橡胶垫片丁苯橡胶板丁苯橡胶板第6页/共50页ABS塑料管道塑料管道板材板材第7页/共5

3、0页苯乙烯的性质和用途苯乙烯的性质和用途第8页/共50页4 4、生产方法、生产方法苯乙烯的生产方法苯乙烯的生产方法（1）乙苯催化脱氢法CH CH2CH2CH3+H2H2C CH2CH2CH3（2）乙苯氧化脱氢法CH2CH3+0.5O2CH CH2+H2O第9页/共50页（3）共氧化法（哈康法）CH2CH3+O2CH CH3OOHCH CH3OH+CH CH2CH CH3OH+H2OCH CH3OOH（-苯乙醇）苯乙醇）（过氧化氢乙苯）（过氧化氢乙苯）（环氧丙烷）（环氧丙烷）CH3CHCH2HCCH2OH3C特点：可同时得到两种化工产品，成本低，污染少，特点：可同时得到两种化工产品，成本低，污染

4、少，但工艺复杂，副产物多，流程长。但工艺复杂，副产物多，流程长。苯乙烯的生产方法苯乙烯的生产方法第10页/共50页第二节第二节乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺原理乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺原理苯乙烯生产工艺苯乙烯生产工艺第11页/共50页不安全不安全一、反应原理及特点一、反应原理及特点CH CH2CH2CH3H2一、主反应一、主反应1、可逆反应、可逆反应2、吸热反应、吸热反应3、n0的反应的反应高温操作高温操作减压操作减压操作？18.117molkJHcat第12页/共50页乙苯脱氢反应平衡乙苯脱氢反应平衡常数与温度的关系常数与温度的关系乙苯脱氢平衡转化乙苯脱氢平衡转化率与温度的关系率与温度的关系一、反

5、应原理及特点一、反应原理及特点第13页/共50页+C2H4CH2CH3CH2CH3+H2CH3+CH4+C2H6CH2CH3+C2H4CH2CH3CH2CH3+H2CH3+CH4+C2H6CH2CH3rm105kJHm54.4kJrH m31.5kJrH+C2H4CH2CH3CH2CH3+H2CH3+CH4+C2H6CH2CH3+C2H4CH2CH3CH2CH3+H2CH3+CH4+C2H6CH2CH3一、反应原理及特点一、反应原理及特点二、副反应二、副反应1、平行副反应、平行副反应裂解裂解加氢加氢裂解裂解第14页/共50页CH3+CH4+H2+C2H4+2H2CH CH2CH CH2CH3C

6、H2CH3+2H2O+CO2+3H2CH3+CH4+H2+C2H4+2H2CH CH2CH CH22、连串副反应、连串副反应3、水蒸气转化反应、水蒸气转化反应乙苯脱氢反应产物称为脱氢液，也称炉油，其组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。成为：苯、甲苯、乙苯、苯乙烯。二、副反应二、副反应一、反应原理及特点一、反应原理及特点第15页/共50页三、催化剂三、催化剂Fe2O3Cr2O3KOH主主cat 稳定剂稳定剂增加热稳定性增加热稳定性助助catC H2O（g）CO H2KOH铁系催化剂铁系催化剂能自行再生能自行再生乙苯催化脱氢反应原理乙苯催化脱氢反应原理C2H5

7、8C5H2生炭反应：生炭反应：催化剂失活催化剂失活消炭反应：消炭反应：催化剂再生催化剂再生第16页/共50页第三节第三节乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺条件乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺条件苯乙烯生产工艺苯乙烯生产工艺第17页/共50页反应温度的确定反应温度的确定可逆可逆吸热吸热升高温度升高温度（有利于提高平衡转化率）（有利于提高平衡转化率）（有利于提高反应速率）（有利于提高反应速率）利利弊弊（有利于副反应）（有利于副反应）T，X乙苯乙苯，S苯乙烯苯乙烯，降低温度降低温度利利弊弊副反应少，副反应少，S苯乙烯苯乙烯反应速率低，产率低反应速率低，产率低1、反应温度、反应温度cat失活失活 工业上一般控制在580

8、620之间,反应初期,催化剂活性好,反应温度可以低些,反应后期,反应温度则要高些。第18页/共50页温度温度K700800900100011003.30 010102 24.7110102 23.7510101 12.007.87pK第19页/共50页第20页/共50页2、反应压力、反应压力n0减压减压操作操作加压加压操作操作（有利于提高反应速率）（有利于提高反应速率）（有利于平衡向右移动）（有利于平衡向右移动）高温高温加入惰性气体降低乙苯分压加入惰性气体降低乙苯分压稀释剂稀释剂（略高于常压）（略高于常压）H2O（g）反应压力的确定反应压力的确定第21页/共50页压力：l01.3 kPa压力：

9、10.1 kPa温度/K平衡转化率/温度/K平衡转化率/46556562067578010305070903904555055656301030507090压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影响响 热力学分析第22页/共50页H2O（g）P乙苯乙苯，有利于热力学平衡；，有利于热力学平衡；消炭，再生cat；CH2O（g）COH2为反应提供热量；（H2O（g）热容大）易于分离。易于分离。（水与反应产物不互溶）（水与反应产物不互溶）在一定在一定T下，下，nH2O，XEB；但nH2O，XEB不再升高；不再升高；nH2O 能耗能耗水蒸气用量的确定水蒸气用量的确定（稀释剂）（稀

10、释剂）3、此时 工业上，水蒸气用量与所采用的脱氢反应器的形式有关，故应综合考虑各因素而定。第23页/共50页4、空速、空速SVX乙苯乙苯S苯乙烯苯乙烯cat表面结焦量增加表面结焦量增加,催化剂运转催化剂运转周期缩短周期缩短连串副反应增加连串副反应增加小完全氧化副反应大XEB，S苯乙烯苯乙烯副反应少，副反应少，原料循环量大原料循环量大,能耗高。能耗高。Y工艺条件的确定工艺条件的确定SV长短第24页/共50页5、原料纯度、原料纯度二乙苯二乙苯二乙烯基苯二乙烯基苯（易聚合堵塔）（易聚合堵塔）（H2）二乙苯含量二乙苯含量0.04工艺条件的确定工艺条件的确定第25页/共50页第四节第四节乙苯脱氢生产苯乙

11、烯的工艺流程乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺流程苯乙烯生产工艺苯乙烯生产工艺第26页/共50页 乙苯脱氢的化学反应是强吸热反应，因此工艺过程的基本要求是要连续向反应系统供给大量热量，并保证化学反应在高温条件下进行。根据供给热能方式的不同，乙苯脱氢的反应过程按反应器型式的不同分为列管式等温反应器和绝热式反应器两种。工艺流程工艺流程一、反应过程一、反应过程1 1列管式等温反应器列管式等温反应器脱氢脱氢工艺流程工艺流程 2 2绝热式反应器绝热式反应器脱氢脱氢工艺流程工艺流程 第27页/共50页列管式等温反应器列管式等温反应器需要。需要。n该等温反该等温反应器的脱应器的脱氢反应过氢反应过程中，水程中，水蒸气仅

12、仅蒸气仅仅是作为稀是作为稀释剂使用，释剂使用，因此水蒸因此水蒸气与乙苯气与乙苯的摩尔配的摩尔配比为比为6 69 9?1 1。第28页/共50页列管式等温反应器列管式等温反应器T进进T出出 T进进Q供供Q吸吸第29页/共50页列管式等温反应器列管式等温反应器第30页/共50页列管式等温反应器脱氢的工艺流程列管式等温反应器脱氢的工艺流程第31页/共50页单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程单段绝热式反应器乙苯脱氢工艺流程T出出 T进进唯一唯一热源热源过热过热第32页/共50页竞争剧烈，竞争剧烈，T进进高，高，有利于平行副反有利于平行副反应（应（E平副平副高），高），使选择性下降；使选择性下降；n反应器

13、出口，反应器出口，T低，对平衡不利，低，对平衡不利，使反应速率减慢，使反应速率减慢，限制了转化率的限制了转化率的提高；提高；n转化率：转化率：3540%；选择性：约选择性：约90%。均低于等温式反均低于等温式反应器。应器。单段绝热式反应器单段绝热式反应器v 优点：结构简单，制造费用低，生产能力大；v 缺点：反应所需热量完全由过热水蒸气带人，水蒸用量很大：水蒸气与乙苯的摩尔配比为69?1；温度分布对平和速率都不利，转化率和选择性低。第33页/共50页第34页/共50页苯乙烯生产新工艺介绍苯乙烯生产新工艺介绍3、催化脱氢催化脱氢氢选择性氧化工艺氢选择性氧化工艺第35页/共50页催化脱氢催化脱氢氢选

14、择性氧化工艺氢选择性氧化工艺 CH CH2CH2CH3H2cat2H2+O22H2O第36页/共50页氢气氧化反应放出的大量热量用于加热初步脱氢后被冷却下来的反应物料,使过热水蒸气的消耗量大为降低。由于氢的消耗,使化学平衡向生成苯乙烯方向移动,大大提高了乙苯的单程转化率。第37页/共50页催化脱氢催化脱氢氢选择性氧化工艺氢选择性氧化工艺v SMART工艺流程O2第38页/共50页多段脱氢-氢选择氧化反应器脱氢脱氢氧化氧化脱氢脱氢第二段第二段v 第二段装填二层催化剂，上层为数量较少的高效氧化催化剂层，下层为脱氢催化剂层。第一段第一段第39页/共50页多段脱氢-氢选择氧化反应器脱氢脱氢氧化氧化脱氢

15、脱氢氧化氧化脱氢脱氢氧化氧化脱氢脱氢氧化氧化脱氢脱氢第二段第二段第三段第三段第四段第四段第五段第五段v 由于各段物流温差小，脱氢催化反应可在优化条件下进行。反应中可将氢气转化掉75%85%。第一段第一段第40页/共50页第41页/共50页二、粗苯乙烯的分离与精制过程二、粗苯乙烯的分离与精制过程粗苯乙烯的分离与精制粗苯乙烯的分离与精制粗苯乙烯中各组分常压下的沸点：粗苯乙烯中各组分常压下的沸点：苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯精馏精馏80.09110.63 136.20 145.16 Tb=30.54 Tb=25.57 Tb=8.96 第42页/共50页 苯乙烯易聚合（T聚=85）且T，r聚合；故

16、应控制T釜90 乙苯和苯乙烯的沸点差很小（Tb8.96）分离很困难！v 解决的方法粗苯乙烯的分离与精制粗苯乙烯的分离与精制第43页/共50页第44页/共50页脱氢液脱氢液BTBEBSArS多次受热，易聚合，且多次受热，易聚合，且Ar含量含量，易堵塞管道。，易堵塞管道。TB、EBS 、ArEBSArS、Ar第45页/共50页脱氢液脱氢液苯、甲苯、乙苯苯、甲苯、乙苯苯、甲苯苯、甲苯苯苯苯乙烯苯乙烯焦油乙苯乙苯甲苯甲苯苯乙烯、焦油苯乙烯、焦油乙乙苯苯蒸蒸出出塔塔苯苯甲甲苯苯回回收收塔塔苯苯甲甲苯苯分分离离塔塔苯苯乙乙烯烯精精馏馏塔塔第46页/共50页BTBEBB、TBEBBTB少量的少量的EB、S、

17、ArEBS、ArSS、ArS第47页/共50页v乙苯脱氢工艺中主要关键技术脱氢催化剂反应器苯乙烯精制第48页/共50页1、什么叫爆炸极限？请举例说明爆炸上限和下限的、什么叫爆炸极限？请举例说明爆炸上限和下限的含义。含义。2、P213.2.3、P213.4.4、列管式等温反应器和单段绝热式反应器的供热方、列管式等温反应器和单段绝热式反应器的供热方式有何不同？各自有哪些优缺点？式有何不同？各自有哪些优缺点？5、简述、简述SMART工艺的原理及优点。工艺的原理及优点。6、在苯乙烯分离和精制流程中，乙苯蒸出塔和苯乙、在苯乙烯分离和精制流程中，乙苯蒸出塔和苯乙烯粗镏塔、苯乙烯精馏塔为何要采用减压操作？烯粗镏塔、苯乙烯精馏塔为何要采用减压操作？第49页/共50页