甲苯甲醇侧链烷基化制苯乙烯毕业设计

甲苯甲醇侧链烷基化制苯乙烯毕业设计

1 总论

1.1 概述

1.1.1 苯乙烯产品的性质和用途

1.1.1.1 苯乙烯的物理性质

苯乙烯为无色透明液体，常温下具有辛辣香味，易燃。难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。苯乙烯的主要物理性质如表1-1所示。

表1-1 苯乙烯的主要物理性质

Table 1-1 The main physical properties of styrene

物性数据数值

沸点（101.3kPa)/℃146

熔点（空气中，101.3kPa)/℃-30.6

相对密度（25℃/4℃)0.909

折射率（20℃） 1.5467

临界压力/MPa 3.81

溶解度（25℃，水）/%0.066

黏度（25℃）/(mPa·s)0.762

表面张力（20℃）/(mN/m)30.9

闪点（闭口）/℃31

燃点/℃490

临界温度/℃369

1.1.1.2 苯乙烯的化学性质

苯乙烯从结构上看是不对称取代物，但它具有乙烯基，乙烯基因带有极性而易于聚合，所以其反应性能极强。苯乙烯暴露于空气易发生聚合及氧化而成为醛及酮类。在高于100℃时即进行聚合，甚至在室温下也可产生缓慢的聚合。

在不受辐射的催化剂的作用下，苯乙烯迅速生成一种广泛用于模压制品的塑料，即聚苯乙烯；它还可以与丁二烯发生化学反应形成一种异分子聚合物，即合成橡胶；还有一些单分子体（如氯乙烯）可与苯乙烯发生共聚反应，生成质量更好的塑料或树脂。

苯乙烯分子中烯键较活泼，易受亲电试剂及自由基的进攻，催化氢化得到乙苯，然后得到乙基环己烷；在醇与钠中得乙苯；铬酸氧化可得苯甲酸；硝酸氧化得硝基苯甲酸；气相氧化得苯甲酸；五氧化二钒催化，400℃得顺丁稀乙酐；过氧酸作用得苯基环氧乙烷；

臭氧氧化得苯甲醛；氯化、溴化得α，β-二卤代乙苯；氢卤酸加成得α-卤代乙苯；硫酸存在下与甲醇反应生成α-甲氧基乙苯。

1.1.1.3 苯乙烯产品的用途

苯乙烯是含有饱和侧链的一种简单芳烃，是有机化工重要产品之一，是重要的基本有机原料，是苯最大用量的衍生物。苯乙烯主要用于生产聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）和苯乙烯-丙烯腈（SAN）树脂，也可用于制取苯乙烯-丁二烯（丁苯）橡胶（SBR）、不饱和聚酯树脂、离子交换树脂、合成树脂涂料及绝缘体等材料。这些材料在汽车制造、家电用器、纺织、建材、轻工、玩具等工业部门都有重要的用途。此外，苯乙烯也是生产涂料、染料、合成医药的重要原料。

1.1.2 我国苯乙烯上下游产业介绍

1.1.

2.1 上游原料

苯乙烯的主要原料是乙烯和苯，而乙烯和苯都来源于石油工业。石油作为世界工业的血液，是当前全球能源的主要来源。由于化石燃料的稀缺性和不可再生性，原料供应偏紧的状况近期无法得到解决[1]。且近年来不断上扬的国际原油价格对石油化工行业产生了深远的影响。尽管全球的炼化行业在不断地改进技术，改善管理，不遗余力地压缩生产成本，石化产品的价格还是不可避免地随着国际原油价格的高涨一路走高。目前，中国已取代日本成为全球第二大石油消耗国（仅次于美国）。预估计[2]，10年内中国的石油需求将从目前的每日600万桶膨胀近一倍至1150万桶。十年前中国进口石油占整体石油需求的比例才6%，现在已经提高到三分之一，到2020年预期将有60%的石油都必须来自进口。石油已经成为制约我国经济增长的“瓶颈”。

1.1.

2.2 下游行业

目前，我国苯乙烯主要应用于聚苯乙烯、ABS树脂的生产。其中[3]，聚苯乙烯约占总消费量的58%，ABS树脂约占17%。

聚苯乙烯是我国苯乙烯最重要的衍生物，可广泛应用于包装容器、电器等诸多领域。常见的电视机、空调、冰箱、电脑等的外壳或其他配件，建筑用保温材料和一次性餐具等都可以用聚苯乙烯来制造。这使我国聚苯乙烯需求量不断增长，近几年，其进口量都占国内消费总量的50%以上。

在我国，ABS和SAN树脂是仅次于聚苯乙烯的第二大苯乙烯的衍生物。主要用于电冰箱、电视机、电话、办公用品等电子、电器产品的配件。我国作为世界主要的家电、办公设备及玩具等产品的生产国，对ABS的需求量较大。近年来[3]，国内ABS装置增加较多，对苯乙烯的需求也保持旺盛势头。我国是世界上最大的SAN树脂消费国，但国内SAN 树脂供应不足，大部分需求缺口主要来自韩国、中国台湾和泰国的进口解决。

苯乙烯还是生产丁苯橡胶、丁苯乳胶的主要原料之一。随着橡胶下游行业的蓬勃发展，特别是汽车轮胎工业的飞速发展，近年来我国丁苯橡胶及乳胶的消费量呈现出跳跃式增长。

1.1.3 国内外苯乙烯供给及需求现状

1.1.3.1 国外苯乙烯供给及需求现状

由于聚苯乙烯和ABS树脂等苯乙烯下游产品消费的强劲增长，近年来世界苯乙烯的生产发展很快。据Tecnon公司统计[4]，2008年、2009年和2010年世界苯乙烯产能分别为3317万t·a-1、3535万t·a-1和3724万t·a-1，2012年全球苯乙烯生产能力达到3836万t·a-1，产量和消费量均约为2757万吨。2012年世界苯乙烯产能主要分布在亚太、西欧和北美地区。其中，亚洲地区1992万t·a-1，约占54%；西欧地区702万t·a-1，约占20%；北美地区662万t·a-1，约占18%。

截止目前，全球范围内已有30多个国家及地区建有百余套规模大小不一的苯乙烯生产装置。在这些生产苯乙烯的国家及地区中，美国的生产能力最大，中国位居第二位。从地区供需状况看，亚太地区是最主要的净进口地区，中南美洲及非洲也是苯乙烯的净进口地区，但数量较少。北美及中东地区仍是苯乙烯最主要的出口地区，西欧也略有出口，但基本保持供需平衡关系，出口量不大。

根据市场调查分析[5]，由于全球经济依旧没有从金融危机的阴影中完全摆脱，将导致全球对于苯乙烯的需求量不会有太大增长。预计未来几年，苯乙烯供应和消费将继续保持增长，但增速明显低于前5年。产能年平均增速降至2.2%，而需求的年平均增速为3.5%。据预计，到2017年全球苯乙烯产能将增至3940万吨，消费量将达到3274.0万吨。其中，亚洲苯乙烯需求量将达到1965.9万吨，约占世界苯乙烯总需求量的60%。统计显示，中国对苯乙烯的需求量最大；其次为美国、西欧、日本。由于受中东及北美地区生产量所占份额巨大等种种原因制约，使得未来几年苯乙烯的供求差加大的压力依然存在。

1.1.3.2 我国苯乙烯供给及需求现状

近年来，我国苯乙烯生产加速发展，近期有不少装置投产[6]。2008年我国苯乙烯总产能为317.4万吨，2009年总产能为382.4万吨。截止2010年，我国苯乙烯生产企业有20多家，总产能达到了605.9万吨，约占世界总产能的16.2%。2011年，我国苯乙烯扩能增速放缓，全年共有5套装置建成投产，包括常州新日(25万t·a-1)、延长石油（12万t·a-1）、青岛炼化（8.5万t·a-1）、茂名石化（3.0万t·a-1）、燕山石化（2.7万t·a-1），合计新增产能51.2万t·a-1。截止2011年年底，我国苯乙烯生产企业增至31家，总产能达到610.3万吨。2011年国内苯乙烯产量为450万吨（2010年为380万吨），同比增长18.4%，行业平均开工率为73.7%。至2012年年底，我国苯乙烯年产能已达到659.9万吨。

进入本世纪以来，在下游产品市场需求的强力推动下，我国已成为苯乙烯需求量增速最快的国家之一。2007~2012年[7]我国苯乙烯表观消费量年均增长速率为12.1%。预计2013~2017年我国苯乙烯的表观消费量年均增速将达到5.2%。2012年我国苯乙烯消费量为822.6万吨，同比增长3.3%，产品自给率达到59.85%。预计到2017年，我国对苯乙烯的总消费量将达到约1000万吨，届时年产能将达到860万吨，供应缺口仍将继续存在。据调查[8]，随着国外苯乙烯产能逐步向中国转移，国内苯乙烯产业将面临着越来越大的挑战，尤其是中东国家苯乙烯的进口比重将明显增加，鉴于其低成本优势，国内苯乙烯市场将面