实用文档之乙苯脱氢实验

实用文档之"乙苯脱氢实验"

摘要

苯乙烯(SM)是生产塑料和合成橡胶的重要基本有机原料，主要用于生产聚苯乙烯，也可用于制备丁苯橡胶、苯乙烯一顺丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、不饱和聚酯等。乙苯催化脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，采用的催化剂主要是Fe-K系催化剂，其中Fe2O3。是活性组分、K2O是活性促进剂，K2O 的引入使铁系催化剂的活性有了显著提高，可以在较低的水比下应用，但K2O 含量过高存在着钾的流失问题。.为了解决催化剂在使用过程中存在的问题，作者采用固定床反应器，以自制的高铁低钾氧化铁为催化剂，考察反应温度、进料比和催化剂活性对乙苯转化率、苯乙烯选择性和苯乙烯收率的影响，确定了最佳的工艺条件。

乙苯脱氢制苯乙烯催化剂的主要组分是铁和钾。在新鲜催化剂中,铁和钾形成铁钾化合物,最稳定的结构为KFe11O17(或K2Fe22O34).添加铈、钼、镁等，改善催化活性，提高反应产率。

关键词：乙苯脱氢，催化剂，铁化合物

Abstract

Styrene (SM) is the production of plastics and synthetic ru bber in important basic organic raw materials, mainly for the p roduction of polystyrene, can also be used for the preparation of a styrene-butadiene rubber, maleate-styrene block copolym ers, unsaturated polyester, etc. Ethylbenzene catalytic dehydr ogenation method is by far the major domestic and foreign pro duction of styrene, used catalyst methodology mainly Fe-K cat alysts, Fe2O3. Is the active component, K2O is active promoter

s, K2O introduction to iron-based catalyst's activity has been s ignificantly improved, can lower water ratios apply, K2O conte nt too high potassium loss exists.. in order to solve the catalys t in the use process problems, the author takes a fixed bed rea ctor to self-made iron and low potassium oxide as a catalyst, v isit reaction temperature, feed ratio and catalyst activity on Eth ylbenzene conversion rate, the selectivity of polystyrene and s tyrene yield, determine the best process conditions.

• Keywords: Ethylbenzene; catalyst;iron compound;

一、实验目的

1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，利用固定床反应器

装置制备苯乙烯的过程。

2、熟悉催化剂的制备、成型及表征方法；认识催化基本原理的

应用。

3、掌握反应管催化剂装填及安装，装置各部件连接，以及常用

化工仪表的使用。

4、学习“三传一反”在实际反应体系中的应用。

5、熟悉气相色谱法检测各反应组分的方法，确定乙苯转化率、

苯乙烯收率与选择性；关联脱氢反应的转化率、选择性、收率及化学平衡组成与反应温度、压力的关系。

二、实验的综合知识点

完成本实验的测试和数据处理与分析需要综合应用以下知识：

（1）《化工热力学》关于反应工艺参数对平衡常数的影响，工艺参数与平衡组成间的关系。

（2）《化学反应工程》关于反应转化率、收率、选择性等概念及其计算、绝热式固定床催化反应器的特点。

（3）《化工工艺学》关于加氢、脱氢反应的一般规律，乙苯脱氢制苯乙烯的基本原理、反应条件选择、工艺流程和反应器等。

（4）《催化剂工程导论》关于工业催化剂的失活原因及再生方法。

（5）《仪器分析》关于气相色谱分析的测试方法。

三、实验原理

1、本实验的主副反应

主反应：

125 kJ/mol

副反应：

副反应

在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：

此外，可能存在的副反应有芳烃脱氢缩合、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积碳，进而导致催化剂活性下降。

本实验装置是固定床反应器，它是一个典型的管式积分反应装置，一般简称管式反应器。该反应器包括反应管和预热管。反应管上部都是预热器，用于气化水生成蒸汽。为了防止乙苯和水蒸气混合不均匀，乙苯和水同时进入汽化器上部进行汽化，预热器内填有瓷环，可以提高传热面积和加热面积。汽化后的水和乙苯在预热器内混合，进入到反应器的瓷环部分，在经过充分的混合，通过催化剂床层进行反应。

料液乙苯和水按照1:1.5，分别由两台泵分别计量流量后进入预热器，在充分混合后，预热汽化直接进入反应器的反应阶段。反应完后的产物经冰水冷凝后进入到分离器，分成油、水两相。并取油相用气相液谱进行产物分析。

1) 乙苯储料罐1个

2) 计量泵1支

3) 反应器及电热偶1套

4) 碎瓷环

5) 催化剂

6) 碎瓷环

7) 石棉

8) 冷凝器1个

9) 冰水混合物

10) 废液瓶1支

主要试剂和仪器：

试剂：乙苯，水，铁系催化剂（自制）

仪器：固定床反应器，蠕动泵，冷凝器，气象色谱仪

2、乙苯脱氢反应条件选择

（1）温度