乙苯催化脱氢制苯乙烯32页PPT
乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应
乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应
乙苯催化脱氢制苯乙烯是一种重要的化学反应，常用于工业生产中。
这种反应通过催化剂的作用，将乙苯分子中的氢原子去除，形成苯乙烯分子。
苯乙烯是一种重要的有机化合物，广泛应用于橡胶、塑料、合成纤维等领域。
乙苯脱氢制苯乙烯的反应机理是一个复杂的过程，需要催化剂的参与。
常用的催化剂包括氧化锌、氧化铬、氧化铝等。
这些催化剂能够提高反应速率，降低反应温度，减少能量消耗，提高产物纯度。
在乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程中，催化剂起着至关重要的作用。
首先，催化剂能够吸附乙苯分子，并使其发生脱氢反应，生成苯乙烯和氢气。
其次，催化剂能够促进反应物分子之间的相互作用，降低反应活化能，提高反应速率。
最后，催化剂还能够防止副反应的发生，提高产物的选择性和纯度。
乙苯脱氢制苯乙烯的反应条件包括温度、压力、催化剂种类和用量等因素。
通常情况下，反应温度在400-600摄氏度之间，压力在1-3大气压之间。
选择合适的催化剂种类和用量，可以有效提高反应效率和产物纯度。
总的来说，乙苯脱氢制苯乙烯是一种重要的工业化学反应，具有广泛的应用前景。
通过优化反应条件和催化剂的选择，可以提高产物的质量和产率，降低生产成本，推动相关行业的发展。
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！
苯乙烯生产工艺ppt课件
8
适宜的反应温度必须在催化剂活性的起始温度以上。 而且应在低于终极温度。
升高温度
利（有利于提高平衡转化率）
（有利于提高反应速率）
弊（有利于副反应）
吸热
T↑， XEB↑， SS↓， cat失活
降低温度
利 副反应少，SS↑。
弊 反应速率低，产率低。
9
在一定的温度下，随着水蒸汽用量的增加，乙苯的转化 率也随之提高，但增加到一定用量之后，乙苯转化率的提高 就不太明显，而且水蒸汽用量过大，能量消耗也增加，产物 分离时用来使水蒸汽冷凝耗用的冷却水量也很大，因此水蒸 汽与乙苯的比例应综合考虑。如工艺路线、能耗等。
10
乙苯液空速
乙苯液空速是指每小时单位体积催化剂通过的乙苯液体 体积。液空速小，停留时间长，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，导致产物收率太低，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。
苯乙烯生产工艺
1
1、苯乙烯的性质
苯乙烯（又名：乙烯基苯；乙烯苯，SM等。），分子式 C6H5-CH=CH2。三维模型芳烃的一种，在常温下为为带辛辣味 无色至黄色油状液体，有高折射性和特殊芳香气味；溶于乙 醇、乙醚、甲醇、丙酮、二硫化碳，不溶于水(<1%) ；毒性 中等，在空气中最大允许浓度为100ppm。在空气中的爆炸极 限上限为6.1%（体积），下限为1.1%（体积）。
11
乙苯脱氢法
苯
环氧丙烷联产法
乙
热解汽油回收法
烯
丁二烯合成法
实验 乙苯脱氢制苯乙烯
实验乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯是一种重要的化学反应，可用于生产苯乙烯。
苯乙烯是一种重要的化学原料，广泛用于塑料、橡胶、纺织和涂料等行业。
本实验旨在使用催化剂将乙苯脱氢制为苯乙烯，同时研究不同反应条件对反应产物的影响。
实验步骤：1. 实验仪器：采用多项仪器进行实验操作，主要包括反应釜、加热器、冷却器、气体净化器、漏斗等。
2. 实验材料：本实验中使用的材料有苯乙烯、乙苯，催化剂、溶剂，以及各种实验用的试剂。
3. 反应条件：反应釜温度在350至450℃之间，催化剂量为反应物的5%，氢气流量控制在0.5至1L/min，同时保持反应时间在2到6小时。
4. 实验流程：将乙苯和催化剂加到反应釜中，逐步加热至设定的反应温度。
当达到一定的温度时，开始向反应釜中通入氢气，同时控制氢气流量和反应时间，完成反应后，用氮气吹干反应釜，并用氢气清洗。
5. 实验分析：收集反应产物，通过色谱分析、质谱分析等手段，分析反应物和产物的组成，探究不同反应条件对产物生成的影响。
实验原理：乙苯脱氢制苯乙烯是将乙苯中的甲基基团和芳香基团分离，生成苯乙烯的反应。
催化剂是反应中的关键，可以选择镍、铂、钒等金属作为催化剂。
氢气在反应中也起着重要作用，通过提供氢离子，防止反应中的芳香基团被进一步氧化。
实验结果：实验结果表明，催化剂种类、温度、氢气流量和反应时间等因素都会影响反应产物的生成。
在相同温度下，镍催化剂的反应活性高于钒催化剂。
同时，反应温度越高，产物的产量越高，但也会导致副反应的增加。
氢气流量和反应时间的控制也在一定程度上影响着反应产物的生成。
结论：本实验的结果表明，乙苯脱氢制苯乙烯是一种复杂的化学反应，受多种因素的影响。
通过对实验过程和产物的分析，可以对反应条件进行优化，使得反应产物的产量和纯度得到提高。
同时，本实验也为进一步的苯乙烯生产工艺研究提供了基础数据。
乙苯脱氢制备苯乙烯实验讲义
乙苯脱氢制备苯乙烯实验讲义苯乙烯是重要的高分子聚合物单体，是能够进行自由基、阴离子、阳离子、配位等多种机理聚合的少有单体，主要用于生产聚苯乙烯。
此外，还可与其他单体共聚得到共聚树脂，如与丙烯腈、1,3-丁二烯共聚可制备ABS 工程塑料，与1,3-丁二烯共聚可制备丁苯橡胶，与丙烯腈共聚得到AS 树脂等。
目前其工业制备方法主要是乙苯催化脱氢，此方法最早由美国陶氏（Dow ）公司开发，其产量约占总产量的90%。
此外，在制药、农药合成、选矿、燃料等领域也有应用。
了解其制备过程和实验室操作方法，对改进生产工艺有重要的作用。
一、实验目的：1. 了解以乙苯为原料，固定床反应器中铁系催化剂催化下制备苯乙烯的过程，理解实验装置的组成，熟悉相关各部分的操作及仪表数据的读取；2. 理解乙苯脱氢的反应机理及操作条件对产物收率的影响，掌握获得稳定操作工艺条件的步骤和方法；3. 了解气相色谱的原理和结构，掌握气相色谱的常规操作和谱图分析方法。
二、实验原理：乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个可逆的强烈吸热反应，为提高反应正向进行的程度，反应需在高温条件下催化剂催化下进行，其主反应如式(1)：C 6H 5C 2H 5 → C 6H 5C 2H 3 + H 2 (1) 副反应主要包括：C 6H 5C 2H 5 → C 6H 6 + C 2H 4 (2) C 2H 4 + H 2 → C 2H 6 (3) C 6H 5C 2H 5 + H 2 → C 6H 6 + C 2H 6 (4) C 6H 5C 2H 5 → C 6H 5CH 3 + CH 4 (5)水蒸汽存在下还可能发生如下副反应：CH 4 + H 2O → CO + 3H 2 (6)C 6H 5C 2H 5 + 2H 2O → C 6H 5CH 3 + CO 2 + 3H 2 (7)C 2H 4 + 2H 2O → 2CO + 4H 2 (8)此外，反应中还发生了少部分芳烃脱氢缩合产生焦油或焦炭，以及苯乙烯聚合生成少量聚合物、发生深度裂解产生碳和氢气等。
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。
乙苯脱氢制苯乙烯讲解
毒性很轻微它的黏度 比矿物油小
无机熔盐 比热容小 加热
1.温度在380~530℃ 2.装置气密性很高，用 惰性气体保护
3.避免和有机物质接触
烟道气加 易获取，能产生高温 热
温度在500~1000℃之间
常用冷却 特点 剂
适用情况及温度范围
水 1.获取方便
1.只适用冷却温度在15~30℃以上
适用情况：两种流体在进行换热时不能有混 合的场合
典型设备：列管式换热器、套管式换热器
• 传热基本方式 • 常用加热剂 • 常用冷却剂
传热基本方式
传热原理
热传导
是借助物质的分子·原子或自由电子 的运动，将热能以动能的形式传递给 相邻温度较低的分子的过程
对流传热 辐射传热
由于流体质点之间产生宏观相对位移 而位移而引起的热量传递
缺点：单位传热面积的金属消耗较大，管 子接头多，易泄漏，占地面积大，检修清 洗不方便。
套管式换热器
板式换热器
• 优点：结构紧凑，版面很薄，传热面积
达，传热效率高，拆装方便。
• 缺点：处理量小，受垫片材料性能限制，
操作压力和温度不能过高
• 板式换热器
浮头式换热器
优点：当壳程与管束因温度不同而引起 热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内 沿轴向自由伸缩，不会产生温差应力； 且管束可以从壳内抽出，便于管内和 管间的清洗。
适用情况：适用于两流体允许直接混合的场 合
典型设备：凉水塔、喷洒式冷却塔、喷射式 冷凝器
蓄热式换热
原理：在此类换热器中，热、冷流体交替进 入蓄热室，热流体将热量储存在蓄热体中， 然后通入冷流体吸取热量，从而达到换热 目的
适用情况：常用于高温气体热量的回收或冷 却
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。
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。