乙苯制苯乙烯
乙苯脱氢制备苯乙烯实验反思
乙苯脱氢制备苯乙烯实验反思一、引言乙苯脱氢制备苯乙烯是一种常用的工业反应，该反应是将乙苯经过脱氢反应，得到苯乙烯。
在实验中，我们通过模拟工业生产的条件，进行了乙苯脱氢制备苯乙烯实验。
本文将对该实验进行反思和总结，分析实验中的问题和改进方向。
二、实验过程1. 实验前的准备工作：我们首先准备了乙苯、催化剂、反应装置和实验器材等。
确保实验条件的干净和无污染。
2. 反应过程：我们将乙苯加热至一定温度，然后加入催化剂，使其发生脱氢反应。
在反应过程中，我们控制了反应温度和催化剂的用量。
3. 反应后的处理：实验结束后，我们对产物进行收集和分离，得到苯乙烯。
三、问题分析在实验中，我们发现了一些问题：1. 实验中的温度控制不够准确：由于实验条件的限制，我们无法精确控制反应温度，导致反应过程中温度的波动较大，可能会影响反应的效果。
2. 催化剂的选择：在实验中，我们使用了一种常用的催化剂，但其选择是否最优仍有待研究。
可能存在更适合的催化剂，能够提高反应效率。
3. 产物分离和纯化问题：在实验中，我们只对产物进行了简单的分离和纯化处理，可能存在杂质的残留。
在工业生产中，对产物的纯化工艺更为复杂，需要进一步优化。
四、改进方向针对上述问题，我们提出以下改进方向：1. 温度控制的优化：尝试使用更先进的反应装置，提高温度控制的精度，降低温度波动。
2. 催化剂的研究：进一步研究和优化催化剂的选择，寻找更高效、更稳定的催化剂。
3. 产物分离和纯化技术的改进：借鉴工业生产中的分离和纯化工艺，对产物进行更彻底的处理，提高产物的纯度。
五、实验收获通过本次实验，我们对乙苯脱氢制备苯乙烯的原理和实验过程有了更深入的了解。
同时，我们也发现了实验中存在的问题，并提出了改进方向。
这对于我们今后进行相关研究和工作具有重要的指导意义。
六、结论乙苯脱氢制备苯乙烯是一种重要的工业反应，通过本次实验，我们对其原理和实验过程有了更深入的了解。
同时，我们也发现了实验中存在的问题，并提出了相应的改进方向。
苯乙烯合成方法
苯乙烯生产方法目前，世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯脱氢法、环氧丙烷-苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等。
1 乙苯脱氢法乙苯脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的90%。
它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺。
1.1 乙苯氧化脱氢法乙苯氧化脱氢法是目前尚处于研究阶段生产苯乙烯的方法。
在催化剂和过热蒸汽的存在下进行氧化脱氢反应的，即：2C6H5C2H5 + O2↑→ 2C6H5CHCH2 + 2H2O此方法可以从乙苯直接生成苯乙烯，还可以利用氧化反应放出的热量产生蒸汽，反应温度也较催化脱氢为低。
研究的催化剂种类较多，如氧化镉，氧化锗，钨、铬、铌、钾、锂等混合氧化物，钼酸铵、硫化钼及载在氧化镁上的钴、钼等。
但这些催化剂在多处于研究阶段，尚不具备工业化条件，有待进一步研究开发。
1.2 乙苯催化脱氢法这是目前生产苯乙烯的主要方法，目前世界上大约90%的苯乙烯采用该方法生产。
它以乙苯为原料，在催化剂的作用下脱氢生成苯乙烯和氢气。
反应方程式如下：C6H5C2H5→ C6H5CHCH2 + H2↑同时还有副反应发生，如裂解反应和加氢裂解反应：C6H5C2H5 + H2↑→ C6H5CH3+ CH4C6H5C2H5 + H2↑→C6H6 + CH3CH3C6H5C2H5→ C6H6 + CH2CH2高温裂解生碳：C6H5C2H5→8C + 5H2↑在水蒸汽存在下，发生水蒸汽的转化反应：C6H5C2H5 + 2H2O →C6H5CH3 + CO2 + 3H2此外还有高分子化合物的聚合反应，如聚苯乙烯、对称二苯乙烯的衍生物等。
2 环氧丙烷-苯乙烯联产法环氧丙烷-苯乙烯（简称PO/SM）联产法又称共氧化法，由Halcon公司开发成功，并于1973年在西班牙首次实现工业化生产。
在130-160℃、0.3-0.5MPa下，乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物，生成的乙苯过氧化物经提浓到17%后进入环氧化工序，在反应温度为110℃、压力为4.05MPa条件下，与丙烯发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。
实验一 乙苯脱氢制苯乙烯
4.2 实验一 乙苯脱氢制苯乙烯一 实验目的（1）了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。
（2）学会稳定工艺操作条件的方法。
二 实验原理1．本实验的主副反应 主反应：副反应：在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：此外还有芳烃脱氢缩合苯乙烯聚合生成焦油和焦等。
这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。
（1）影响本反应的因素 1）温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应，00>∆H，从平衡常数与温度的关系式20ln RT H T K pp ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂可知，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。
但是温度过高副反应增加，使苯乙烯选择性下降，能耗增大，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。
本实验的反应温度为：540~600℃。
2）压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应，从平衡常数与压力的关系式n p K K =γ∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛∑i nP 总可知，当γ∆>时，降低总压总P 可使n K 增大，从而增加了反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。
本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。
较适宜的水蒸气用量为：水∶乙苯=1.5∶1（体积比）或8∶1（摩尔比）。
3）空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平衡副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以0.6h-1为宜。
（2）催化剂本实验采用氧化铁系催化剂其组成为：Fe2O3—CuO—K2O3—CeO2。
三预习与思考（1）乙苯脱氢生成苯乙烯反应是吸热还是放热反应？如何判断？如果是吸热反应，则反应温度为多少？实验室是如何来实现的？工业上又是如何实现的？（2）对本反应而言是体积增大还是减小？加压有利还是减压有利？工业上是如何来实现加减压操作的？本实验采用什么方法？为什么加入水蒸气可以降低烃分压？（3）在本实验中你认为有哪几种液体产物生成？哪几种气体产物生成？如何分析？四实验装置及流程见图4.2-1。
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
苯乙烯生产原理
苯乙烯生产原理1.1.1乙苯脱氢反应机理1.2.1.1脱氢反应乙苯通过强吸热脱氢反应生成苯乙烯，C6H5C2H5=C6H5C2H3+H2反应进行程度受化学平衡制约，气相状态下的平衡常数是P（苯乙烯）× P（氢）Kp = ————————————P（乙苯）PT×Y（苯乙烯）×Y（氢）= ————————————Y（乙苯）这里：P：表示分压；Y：表示摩尔分数；PT：表示总压。
对于气相吸热反应而言，反应平衡常数随温度上升而增加，温度与平衡常数的关系如下：lnKp=A-B/T这里：T:K ；Kp:atm；A=15.685；B=14990(根据API工程数据手册44页)。
所以高温有利于乙苯向苯乙烯转化。
1.2.1.2热反应：乙苯能在高温没有催化剂条件下转化生成苯乙烯。
在目前的催化工艺中，如果温度太高也会发生热反应。
在乙苯生成苯乙烯的热反应中，主要的副产物是苯及其转化生成的复杂的高级芳烃混合物（例如：蒽或芘）和焦碳。
低于600℃以下，热反应发生并不明显，在655℃以上时，就成为影响总产率的重要因素。
甚至在有蒸汽存在下（它能够吹走焦碳），在催化剂床层中，只要温度过高，这些热反应都将发生。
减弱热反应的方法之一就是在乙苯进入催化剂床层之前避免将乙苯加热足够的反应温度（超过620℃），就是说，将乙苯和部分用来抑制结焦的稀释蒸汽过热到低于580℃，然后在催化剂床层入口与大部分稀释蒸汽混合。
主蒸汽被加热的温度必须保证过热乙苯/水蒸气混合物达到催化剂床层入口温度要求。
在二级反应系统中，二段床层入口处安装一台反应器出料再加热器有利于抑制热反应。
再加热器安装在二段反应器顶部。
在催化剂床层顶部，从一段出口到二段反应器之间的体积对热反应影响不大，因为温度正好低于580℃。
控制热反应最重要的一点就是催化剂床层的结构。
径向外流式比轴流或径向内流具有较底的入口容积，当气相进料通过催化剂床层时可获得理想的分布。
苯乙烯的合成工艺
二、乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程脱氢反应：强吸热反应；反应需要在高温下进行；反应需要在高温条件下向反应系统供给大量的热量。
由于供热方式不同，采用的反应器型式也不同。
工业上采用的反应器型式有两种：一种是多管等温型反应器，是以烟道气为热载体，反应器放在加热炉内，由高温烟道气，将反应所需要的热量通过管壁传递给催化剂床层。
另一种是绝热型反应器，所需要的热源是由过热水蒸气直接带入反应系统。
采用这两种不同型式反应器的工艺流程，主要差别：脱氢部分的水蒸气用量不同；热量的供给和回收利用方式不同。
（一）多管等温反应器脱氢部分的工艺流程反应器构成：是由许多耐高温的镍铬不锈钢钢管组成；或者内衬以铜锰合金的耐热钢管组成；管径为100～185mm；管长为3m；管内装填催化剂；管外用烟道气加热（见图4-9，P182）。
多管等温反应器脱氢部分的工艺流程图见图4-10（P182）所示。
反应条件及流程：1.原料乙苯蒸气和一定量的水蒸气混合；2.预热温度(反应进口)：540℃；3.反应温度(反应出口)：580～620℃；4.反应产物冷却冷凝：液体分去水后送到粗苯乙烯贮槽；不凝气体含有90%左右的H2，其余为CO2和少量C1及C2 可作为燃料气，也可以用作氢源。
5.水蒸气与乙苯的用量比（摩尔比）为6～9:1； (等温反应器脱氢，水蒸气仅作为稀释剂用)。
6.讨论：(1)等温反应器:要使反应器达到等温，沿反应器的反应管传热速率的改变，必须与反应所需要吸收热量的递减速率的改变同步。
(2)一般情况下，出口温度可能比进口温度高出几十度(传递给催化剂床层的热量，大于反应时需要吸收的热量。
)(3)催化剂床层的最佳温度分布以保持等温为好。
(4)在反应初期, 温度比较低有利:在反应初期,乙苯浓度高，平行副反应竞争激烈。
温度比较低，有利于抑制活化能比较高的裂解和水蒸气转化等副反应的进行。
(5) 接近反应器的出口，温度比较高有利:接近反应器的出口，乙苯浓度降低，反应的推动力减小，提高反应温度，不仅可以增大反应速度常数，也可以提高反应的推动力，从而加快脱氢反应速度，使乙苯能达到比较高的转化率。
乙苯制取苯乙烯方程式
乙苯制取苯乙烯方程式乙苯制取苯乙烯方程式一、介绍乙苯制取苯乙烯是一种重要的有机化工反应，也是工业上生产苯乙烯的主要方法之一。
本文将从反应原理、反应条件、反应机理等方面详细介绍乙苯制取苯乙烯的相关知识。
二、反应原理在高温条件下，乙苯可以发生脱氢反应，生成苯乙烯和氢气。
其化学方程式为：C6H5CH3 → C6H5CH=CH2 + H2三、反应条件1.温度：该反应需要在高温下进行，通常在400-500℃左右。
2.催化剂：常用的催化剂为氧化铝、硅铝酸盐等。
3.压力：该反应需要在较低的压力下进行，通常为0.1-0.3MPa。
四、反应机理该反应属于脱氢反应，其机理如下：首先，通过吸收能量（如热能）使得乙苯中的碳-氢键断裂，形成一个自由基。
这个自由基随后与催化剂表面上的一个吸附态氧原子结合，形成一个临时的碳-氧键。
接着，自由基中的另一个氢原子被催化剂上的吸附态氧原子夺取，生成水分子和一个新的自由基。
最后，这个自由基与催化剂表面上的另一个吸附态氧原子结合，形成苯乙烯和催化剂表面上的活性位点。
五、反应优化1.提高反应温度可以促进反应速率，但过高的温度会导致产物分解或失活。
2.选择合适的催化剂可以提高反应效率和选择性。
3.控制反应压力可以避免产物分解或失活。
4.采用循环式反应可以提高产物收率。
六、总结乙苯制取苯乙烯是一种重要的有机化工反应，其原理是通过脱氢反应将乙苯转化为苯乙烯和氢气。
该反应需要在高温下进行，并使用适当的催化剂和较低压力。
通过优化反应条件可以提高产物收率和选择性。
乙苯脱氢制苯乙烯
实验7 乙苯脱氢制苯乙烯苯乙烯，C 6H 5CH=CH 2，C 8H 8，是不饱和芳烃最简单，最重要的成员，广泛用作生产塑料和合成橡胶的原料，如结晶型苯乙烯，橡胶改性抗冲聚苯乙烯，丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS ），苯乙烯—丙烯腈共聚物(SAN)，苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚物(SMA)和丁苯橡胶(SBR)等。
苯乙烯的生产方法很多，主要有乙苯脱氢法和共氧化法（联产环氧丙烷），乙苯脱氢法占世界苯乙烯总产量的90％。
本实验是以乙苯为原料，用气—固相催化脱氢法制苯乙烯。
一．实验目的１．掌握乙苯气相催化脱氢的基本原理和实验方法，掌握乙苯脱氢操作条件对产物收率的影响；2． 熟悉反应器、汽化器等结构特点；3． 了解反应温度控制和测量方法以及加料的控制与计量方法； 4． 了解反应产物的分析测试方法。
二．实验原理乙苯脱氢为可逆吸热反应：主反应: C 8H 10 C 8H 8 + H 2 △H 873K = 125 kJ/mol （１）除脱氢反应外，还发生一系列副反应，生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、烯烃、焦油等，如：C 8H 10 C 6H 6+ C 2H 4 △H 873K = 102 kJ/mol （２）C 8H 10 + H 2 C 7H 8 + CH 4 △H 873K = - 64.4 kJ/mol （３） C 8H 10 + H 2 C 6H 6 + C 2H 6 △H 873K = - 41.8 kJ/mol （４） C 8H 10 8C + 5H 2 △H 873K = - 1.72kJ/mol （５） 乙苯脱氢反应是一个吸热、摩尔数增多并需要催化剂的复杂过程。
由于反应是吸热反应，随着温度的升高，脱氢反应加快，苯乙烯收率也迅速增加。
反应温度过高，脱氢反应加快，但苯乙烯收率增加变慢，即副反应大大加快，所以反应温度一般控制在550-62０℃范围内。
反应（2）、（3）是两个主要的平行副反应，这两个副反应的平衡常数大于乙苯脱氢生成苯乙烯的平衡常数，因此，如果从热力学分析看，乙苯脱氢生产苯乙烯的可能性确实不大,所以要采用高选择性的催化剂，增加主反应的反应速率，反应是可以实现的。
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。
苯乙烯基本资料
苯乙烯苯乙烯，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 - 基本信息中文名称：苯乙烯。
英文名称：Phenylethylene；Styrene。
别名：乙烯苯。
CAS No.：100-42-5。
分子式：C8H8；C6H5CHCH2。
分子量：104.14。
危险标记：7（易燃液体）。
包装方法：小开口钢桶；薄钢板桶或镀锡薄钢板桶（罐）外花格箱；安瓿瓶外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱。
苯乙烯 - 沿革液态碳氢化合物的芳香族有机化合物，因易发生聚合反应而倍受瞩目，苯乙烯则是用来制造塑料、树脂、橡胶等由单分子体构成的大分子物质的，同时也可用于制造聚脂和乳胶漆。
纯净的苯乙烯透明、无色、易燃、略带毒性，沸点为145，冰点为-30.6。
它的方程式是C8H8，早在1850年人们就已知道苯乙烯不与天然树脂发生反应但要发生聚合作用。
但直到19世纪30年代，它才被应用于工业生产，苯乙烯是通过对苯乙烷进行除氢作用而生成的（苯乙烷是汽油中提取的乙烯和苯的化合物）。
德国法本公司和美国陶氏化学公司于1937年采用乙苯脱氢法进行了苯乙烯工业化生产。
第二次世界大战期间，由于生产合成橡胶的需要，产量迅速扩大。
战后，由于苯乙烯系塑料的发展，苯乙烯产量直线上升，并出现了一些其他的生产方法。
例如：1966年，美国哈康公司开发了乙苯共氧化法；70年代初，日本等国采用萃取精馏从裂解汽油中分离苯乙烯，制得的苯乙烯量取决于乙烯生产的规模。
1981年，世界苯乙烯装置的总能力达17.13Mt，其中90％以上采用乙苯催化脱氢法制造的。
苯乙烯的生产
苯乙烯的生产生产苯乙烯的原料是乙苯。
目前，世界上90%以上的乙苯是由苯和乙烯烷基化生产制得，一分子乙烯在适当条件下与一分子苯作用生成一分子乙苯。
乙苯乙基苯的俗称，无色，具有芳香气味的可燃液体，沸点136.19°C。
熔点(℃) -94.9，可由苯通过烷基化或直接从碳八芳烃分离获得，主要用于制造苯乙烯，少量用于有机合成工业，如制成苯乙酮用于香料、医药等方面。
现在工业上约有90％的乙苯是通过苯烷基化生产的。
1.生产工艺方法液相法液相法使用的催化剂为三氯化铝，反应器为塔式，反应温度范围在125～140℃，反应压力在0.2～0.4Mpa，使乙烯与苯反应生成乙苯：副反应是乙苯进一步用乙烯烷基化生成多乙苯。
工业上将苯的转化率限制在52％～55％左右，并采用高的苯与乙烯配料比（摩尔比一般为2左右），以防止生成更多的二乙苯与多乙苯。
乙苯的平均收率为94％～96％。
应严格控制原料苯和乙烯中的硫化物、乙炔等杂质，以减少三氯化铝的消耗。
一般烃化液的组成(质量％）：苯40，乙苯47，多乙苯(主要是二乙苯)13。
反应前应将苯干燥至水含量30mg/kg以下，乙烯纯度为99.9%。
反应产物（粗乙苯）用精馏分离得到乙苯，分离得到的苯再循环使用。
气相法气相法的设备是固定床式，催化剂为磷酸负载在硅藻土构成的催化剂。
反应温度为200～250℃，反应压力为1.4Mpa.关于乙烯的综合纯度指标高低不是关键，关键是应在预处理中除掉硫及硫化物，氮化物和乙炔。
纯化后的乙烯与气-液混合物苯混合后通过负载催化剂的固定床反应器，并产生放热反应，将反应生成物进行冷凝和冷却。
未参加反应的惰性气体循环并与进料反应物混合重新被使用。
被冷凝下来的液相反应产物用精馏分离，被分离出的苯再循环使用，乙苯进入罐压。
这种工艺的问题是需采用高苯/乙烯比例，以防止多烷基苯的产生（因对多烷基苯后处理有难度）。
这种工艺的优势是反应器成本低（用低碳钢），催化剂成本低，对催化剂再生处理工序少。
毕业设计-15万吨年生产-乙苯脱氢制苯乙烯
乙苯在脱氢反应器中主要发生下列反应：
主反应：C6H5C2H5→ C6H5CHCH2+ H2
副反应：C6H5C2H5+ H2↑ → C6H5CH3+ CH4
C6H5C2H5+ H2=↑ → C6H6+ CH3CH3
C6H5C2H5→ C6H6+ CH2CH2
4、原理、化学组成及化学性质
2.3乙苯氧化脱氢法
乙苯氧化脱氢法是目前尚处于研究阶段生产苯乙烯的方法。在催化剂和过热蒸汽的存在下进行氧化脱氢反应的，即：
2C6H5C2H5+ O2↑→2C6H5CHCH2+ 2H2O
此方法可以从乙苯直接生成苯乙烯，还可以利用氧化反应放出的热量产生蒸汽，反应温度也较催化脱氢为低。研究的催化剂种类较多，如氧化镉，氧化锗，钨、铬、铌、钾、锂等混合氧化物，钼酸铵、硫化钼及载在氧化镁上的钴、钼等。但这些催化剂在多处于研究阶段，尚不具备工业化条件，有待进一步研究开发。
5、流程叙述
5.1脱氢反应总述：
EB蒸汽/蒸汽混合物与EB/蒸汽过热器二级反应器流出物进行热交换而产生过热，并进入一级反应器进口，在这里与主过热蒸汽混合，以便达到理想的一级反应器的进口温度。EB和蒸汽混合物径向从内向外地进入催化剂床层，一部分EB反应生成SM，由于进行吸热反应，温度降低。混合流出物与过热蒸汽进行换热而得到重新加热并径向通过第二个催化剂床层。大部分EB反应生成SM（受平衡限制）和少量副产品。
一．绪论
1、苯乙烯的性质和用途
苯乙烯（SM）是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是基本有机化工的重要产品之一。苯乙烯为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃。苯乙烯难溶于水，25℃时其溶解度为0.066%。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。
乙苯脱氢制取苯乙烯
、实验目的1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。
2、学会稳定工艺操作条件的方法。
二、实验原理1、本实验的主副反应主反应：乙苯? 苯乙烯+ 氢气mol 副反应：乙苯? 苯+ 乙烯mol 乙苯+氢气? 苯+乙烷mol乙苯+ 氢气? 甲苯+ 乙烯mol在水蒸汽存在的条件下，还可能发生下列反应：乙苯+ 2水? 甲苯+ 二氧化碳+ 3氢气此外，还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油和焦等。
这些连串反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。
2、影响反应的因素（1）温度的影响乙苯脱氢为吸热反应，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。
但是温度过高副反应增加，使苯乙烯的选择性下降，能耗增加，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。
本实验的反应温度为540~600oC。
（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增大的反应，降低总压可使平衡常数增大，从而增加反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。
本实验加水蒸汽的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。
较适宜的水蒸汽用量为：水/乙苯二1 （体积比）（3）空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平衡副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以为止。
3、本实验采用氧化铁系催化剂，其组成为：Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。
三、实验装置及流程实验装置及流程如图1 所示。
图1 乙苯脱氢制苯乙烯工艺实验流程图1－乙苯流量计；2、4－加料泵；3－水计量管；5－混合器；6－汽化器；7－反应器；8－电热夹套；9、11－冷凝器；10－分离器；12－热电偶四、反应条件控制汽化温度300oC,脱氢反应温度540〜600OC,水：乙苯二：1 （体积比），相当于乙苯加料min，蒸馏水min （50ml催化剂）。
五、实验步骤1、注入原料乙苯和水，接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定温度，同时打开循环冷却水。
10万吨年乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计与实现可行性方案
一、引言乙苯脱氢制苯乙烯是一种常见的化工生产工艺，苯乙烯是一种重要的有机合成原料，广泛应用于橡胶、塑料、合成纤维等领域。
本文针对一座10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置的工艺设计与实现可行性进行研究，通过详细的工艺流程设计和技术方案分析，探讨了装置的生产能力、能源消耗，以及环境保护等方面的可行性。
二、工艺设计1.原料储备及预处理：本装置的原料为乙苯，通过管道输送至储罐进行储备，并进行预处理，包括除水、除杂质等工序，以确保原料质量符合要求。
2.脱氢反应：乙苯在脱氢反应器中与催化剂发生反应，生成苯乙烯和副产物苯。
脱氢反应器采用固定床催化剂技术，通过控制反应温度、压力、气体流速等参数，使得反应达到最佳效果。
3.产物分离与精馏：脱氢反应产生的混合气体经过冷凝器冷却后，进行分离，得到苯乙烯和苯的混合物。
随后进行精馏分离，得到纯苯乙烯和纯苯产品。
4.尾气处理：脱氢反应后的尾气含有少量有害气体，需要进行处理，采用干式废气处理技术，通过吸附剂吸附有害气体，使废气排放符合环保标准。
5.产品储存与出库：生产的苯乙烯和苯产品经过质量检验后，分别储存在相应的产品罐中，并按照客户需求进行出库。
三、可行性分析1.技术可行性：乙苯脱氢制苯乙烯是一种成熟的化工生产工艺，本装置工艺设计合理，技术成熟，具有较高的可操作性和稳定性。
2.生产能力：本装置设计生产能力为10万吨/年，可满足市场需求，并具有一定的扩展潜力。
3.能源消耗：乙苯脱氢制苯乙烯是一种高能耗的工艺，装置生产过程中需要大量的能源，需要优化运行参数和设备，降低能源消耗。
4.环境保护：装置运行过程中会产生少量废气和废水，需要采取有效的处理措施，保护环境，符合环保要求。
四、结论本文对一座10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置的工艺设计与实现可行性进行了分析，通过详细的工艺流程设计和技术方案研究，揭示了装置的生产能力、能源消耗，以及环境保护等方面的可行性。
通过合理的工艺设计和管理措施，可以确保装置稳定高效地运行，生产出优质的苯乙烯产品。
乙苯脱氢制苯乙烯
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：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 → C6H5 CH3＋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。
年产16万吨乙苯脱氢制苯乙烯精馏工艺设计(可编辑)
年产16万吨乙苯脱氢制苯乙烯精馏工艺设计第一章绪论1.1原料的主要性质与用途1.1.1乙苯的主要性质乙苯是无色液体,具有芳香气味,可溶于乙醇、苯、四氯化碳和乙醚,几乎不溶于水,易燃易爆,对皮肤、眼睛、粘膜有刺激性,在空气中最大允许浓度为100PPM。
乙苯侧链易被氧化,氧化产物随氧化剂的强弱及反应条件的不同而异。
在强氧化剂(如高锰酸钾)或催化剂作用下,用空气或氧气氧化,生成苯甲酸;若用缓和氧化剂或温和的反应条件氧化,则生成苯乙酮。
乙苯的其它性质如下表所示:表1 乙苯的相关性质序号常数名称计量单位常数值备注1 分子量106.1672 液体比重0.882 0℃3 沸点℃ 136.2 101325Pa4 熔点℃ -94.4 101325Pa5 液体热容量kJ/(kg K) 1.754 298.15K6 蒸汽热容量Kcal/(kg K) 0.285 27℃7 蒸发热kJ /mol 35.59 正常沸点下8 液体粘度 104kgSee/M2 0.679 20℃9 生成热Kcal/mol 2.98 20℃10 在水中溶解度11 燃烧热Kcal/mol 1101.1 气体12 闪点℃ 1513 自然点℃ 553.014 爆炸范围 %体积2.3~7.41.1.2乙苯的主要用途乙苯是一个重要的中间体,主要用来生产苯乙烯,其次用作溶剂、稀释剂以及用于生产二乙苯、苯乙酮、乙基蒽醌等;同时它又是制药工业的主要原料。
1.2 苯乙烯的性质和用途苯乙烯(SM)是含有饱和侧链的一种简单芳烃,是基本有机化工的重要产品之一。
苯乙烯为无色透明液体,常温下具有辛辣香味,易燃。
苯乙烯难溶于水,25℃时其溶解度为0.066%。
苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。
苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/l。
浓度过高、接触时间过长则对人体有一定的危害。
苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧。
苯乙烯蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物,其爆炸范围为1.1~6.01%(体积分数)。
实验讲义-乙苯脱氢制备苯乙烯
实验十三乙苯脱氢制备苯乙烯一、实验目的1.了解以乙苯为原料，使用氧化铁系催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。
2.学会稳定工艺操作条件的方法。
3.掌握乙苯脱氢制苯乙烯的转化率、选择性、收率与反应温度之间的关系；找出最适宜的反应温度区域。
4.学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。
5.了解气相色谱分析及使用方法。
二、实验内容了解并熟悉实验装置及流程，搞清物料走向及加料、出料方法。
学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。
测定不同温度下乙苯脱氢反应的转化率、苯乙烯的选择性和收率，考察温度对乙苯脱氢反应转化率、苯乙烯选择性和收率的影响。
三、基本原理1.本实验的主副反应主反应：副反应：在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：此外还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油等。
这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦导致活性下降。
2.影响本反应的因素（1）温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应，∆H o＞0，从平衡常数与温度的关系式20ln RT H T K pp ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂可知，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。
但是温度过高使得副反应增加，导致苯乙烯选择性下降，能耗增大，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。
本实验的反应温度范围为：540~600℃。
（2）压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应，降低总压P 总可增加反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。
本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压，以提高乙苯的平衡转化率。
较适宜的水蒸气用量为：水﹕乙苯＝1.5﹕1(体积比)或8﹕1(摩尔比)。
（3）空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平行副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也随之增加，苯乙烯的选择性下降，故需采用较高的空速，以提高选择性。
适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以0.6h -1为宜。
3.催化剂本实验采用以Fe 、K 为主要活性组分，添加少量的I A 、ⅡA 、I B 族氧化物为助剂的GS-08催化剂。
乙苯-苯乙烯装置生产原理与过程
1.11.1.1.1 生成乙苯: C H +C H =C H C H2 4 6 6 6 5 2 5在沸石催化剂上存在 Lewis 酸中心，可以吸附干气中的乙烯份子，生成正碳离子L-CH CH + ，再与苯进行加成反应生成乙苯。
这一反应是可逆反应，但是在反应条件下，正向2 2反应(烃化)比逆反应(反烃化)更有利。
烃化反应是放热反应。
反应热△H=-106.2KJ/ mol。
1.1.1.2 生成多乙苯:如： C H C H +C H =C H (C H )6 5 2 5 2 4 6 4 2 5 2乙苯可以进一步烷基化生成二乙苯、三乙苯等。
(有邻、间、对三种异构体)1.1.1.3 多乙苯反烃化: C H (C H ) +C H =2C H C H6 4 2 5 2 6 6 6 5 2 5在反烃化反应器中，在沸石催化剂上同样存在Lewis酸中心，吸附多乙苯份子生成正碳离子，发生烷基转移反应生成乙苯，并达到稳态浓度。
1.1.1.4 生成丙苯和丁苯: C H +C H =C H C H3 6 6 6 6 5 3 7C H +C H =C H C H4 8 6 6 65 4 9干气中除含 10~30(V)%的乙烯外，还含有少量的丙烯和丁烯，在烃化催化剂上，同样发生烷基化反应，生成同相应组分呈平衡的丙苯(异丙苯和正丙苯)和丁苯(4 个异构体：正丁苯、异丁苯仲丁苯和叔丁基苯)；丙苯和丁苯之类较高级的烷基苯不象乙苯那样稳定，在反烃化反应器中，在 Lewis 酸中心作用下，它们较易脱烷基，也能较容易发生相互转变，而且在低空速时，较易经过烯烃聚合和裂解转变为乙苯。
C H C H +C H →C H C H +C H CH +C H6 5 37 6 6 6 5 2 5 6 5 3 3 6C H C H +C H →C H C H +C H C H +C H CH +C H6 5 4 9 6 6 6 5 2 5 6 5 37 6 5 3 4 81.1.1.5 生成甲苯:甲苯可以由非芳烃、乙苯和二甲苯生成的，且主要是由丙苯和丁苯之类较高级烷基苯生成的。
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南京工业大学化学化工学院《化工过程与工艺设计》设计题目乙苯脱氢制苯乙烯装置工艺设计学生姓名吴美妍班级、学号化工100704 指导教师姓名林陵设计时间 2013年 6 月27日-2013 年7月12日课程设计成绩：指导教师签字目录第一部分设计说明书前言·······················错误!未定义书签。
第一章概述····················错误!未定义书签。
工艺路线与产品················错误!未定义书签。
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第二章原料与产品的性质··············错误!未定义书签。
原料性质···················错误!未定义书签。
产品性质···················错误!未定义书签。
第四章安全和工业卫生···············错误!未定义书签。
第五章三废排放及治理方案·············错误!未定义书签。
第七章主要设备一览表···············错误!未定义书签。
表一非定型设备一览表（一）··········错误!未定义书签。
表二非定型设备一览表（二）·········错误!未定义书签。
第八章原料、动力消耗及排出一览表·········错误!未定义书签。
第二部分设计计算书第一章物料衡算··················错误!未定义书签。
第二章主要设备物料衡算、热量衡算和设备计算····错误!未定义书签。
进料泵····················错误!未定义书签。
液体汽化器H1 ·················错误!未定义书签。
反应器R1 ···················错误!未定义书签。
气气换热器H2 ·················错误!未定义书签。
第三章设备计算程序及说明·············错误!未定义书签。
反应器计算程序················错误!未定义书签。
回流比与塔板数作图··············错误!未定义书签。
第三部分附录附录1 符号说明··················错误!未定义书签。
附录2 参考文献··················错误!未定义书签。
附录3 ASPEN PLUS模拟计算结果···········错误!未定义书签。
附录4 PFD图附录5 PID图附录5 平面布置图附录6 立面布置图（可选）第一部分设计说明书前言苯乙烯是一种重要的石油化工基本原料，是除聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)以外的第四大乙烯衍生产品。
其主要用于生产和制备聚苯乙烯(PS)、丁苯橡胶 (SBR)、丙二烯—丁二烯—苯乙烯(ABS)树脂、苯乙烯—顺丁烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯—丙烯腈(SAN)树脂和不饱和聚酯等，并广泛用在电子、汽车、建筑、包装、日用轻工等领域中。
在世界上，苯乙烯的主要生产方法为乙苯脱氢法、乙苯共氧化法、甲苯为原料合成苯乙烯法、乙烯和苯直接合成苯乙烯法和乙苯氧化脱氢法等。
其中，工业化的生产方法为乙苯催化脱氢法和乙苯共氧化法，两种方法所生产的苯乙烯分别占苯乙烯总产量的85%和15%。
目前，国内外生产苯乙烯的主要方法是乙苯脱氢法，它又包括Lummus/UOP乙苯脱氢工艺、Fina/Badger乙苯脱氢工艺和乙苯脱氢选择性氧化工艺（Smart工艺）3种工艺。
化工流程模拟(过程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析并做出环境和经济评价的一门新兴技术。
它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术等学科相互结合的产物，在近几十年中发展迅速，并广泛应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合领域。
Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。
Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目被命名为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了Aspen Tech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
第一章概述生产方法苯乙烯的工业生产方法有：①烯和苯烷基化生成乙苯，乙苯经催化脱氢制苯乙烯；②乙苯氧化生成生成乙苯过氧化氢，然后与丙烯反应生成α—甲基苯甲醇和环氧丙烷，α—甲基苯甲醇脱水生成苯乙烯；目前，乙苯催化脱氢法制苯乙烯约占世界苯乙烯总产量的90%；乙苯过氧化氢法是70年代后越来越多采用的新工艺，其优点是联产环氧丙烷。
本设计计算采用乙苯脱氢法生产工艺。
工艺流程生产流程示意如下：图1-2 乙苯脱氢制苯乙烯流程图乙苯脱氢生产方法乙苯催化脱氢采用氧化铁（Fe2O3）作为催化剂，这种催化剂一般含有Cr2O3,并以KOH或K2O3为助催化剂，脱氢反应温度600℃左右。
巴斯夫法（等温过程）催化剂装在列管式反应器中，由外部可燃气体为反应器供热；绝热反应过程则直接加入过热水蒸汽于反应器中，为脱氢反应提供所需的热量。