乙苯生产工艺路线选择

• 优点：该法不产生污染环境的废料,反应温度低(一 般不超过300°C),乙苯中二甲苯杂质含量仅为 20~40×10-6,远远少于气相法。催化剂的运转周 期可长达一年,对原料纯度要求不高。使用后的催 化剂可以进行器外再生,再生条件缓和,使用寿命可 达3年。 • 缺点：但该法只能用于浓乙烯的烷基化反应,而不 适合FCC干气或焦炉尾气原料。空速低,催化剂用 量大,反应压力较高,使能耗增加,设备和操作复杂。
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2、主要用途： • • • • 用于有机合成和用作溶剂。 在医药上用作合霉素和氯霉素的中间体。 也用于香料。 此外，还可作溶剂使用。
生产工艺路线选择
• 生产现状 • 到目前为止,工业上乙苯主要由苯与乙烯的烷基化反 应来生产的。 • 由烷基化制乙苯的工艺至今经历了三个阶段 ,即由以 三氯化铝为催化剂的烷基化反应路线,以ZSM-5沸石分 子筛为催化剂的气相烷基化法以及由Y-沸石为催化剂 的液相法制乙苯工艺路线。 • 近几年来,国内也开展了以沸石为催化剂生产乙苯的 研究,并显示了良好的工业前景。同时,催化蒸馏技术 制乙苯的研究也取得了进展。
• （2）、均相AlCl3法 • 由于传统的AlCl3法存在着污染腐蚀严重及反应器内 两个液相等问题,1974年Monsanto/ Lummus公司提出 了均相AlCl3法。 • 该工艺通过控制乙烯的投料,使AlCl3催化剂的用量减 少到处于溶解度范围内,使反应可以在均一的液相中 进行,提高了乙苯的产率。 • 反应温度为95 ～ 100℃,压力0.6～0.8MPa ,乙烯与 苯的摩尔比为0.6。均相AlCl3法进料乙烯浓度范围可 为15%～100%。 • 优点：烷基化和烷基转移反应在两个反应器中进行, 乙苯收率高,副产焦油少,AlCl3用量少(仅为传统法的 1/3)。 • 缺点：这种方法也只是使设备腐蚀及环境污染问题有 所缓解,并未从根本上得到解决。
• 本项目选用：气相法 • 理由：该工艺采用ZSM-5沸石催化剂,完全避免
了AlCl3催化剂带来的一系列问题，该催化剂对苯 和乙烯的烃化反应及多乙苯与苯的反烃化反应均 具有较强的催化剂活性和良好的选择性,转化率可 达99.5%。 • 此工艺催化剂用量少,容易结焦而失活,但容易再生, 使用寿命长,生产中不存在环境污染和设备腐蚀问 题。此外,系统排放的废气和残液均可为装置提供 25%的燃料,输入系统的热量和反应生成的热量中 95%可回收。因此，物耗、能耗低。
• 3、Unocal/Lummus/ UOP液相法
• 20 世纪80 年代以来, 美国三个公司联 合开发了固体酸催化剂催化苯与乙烯 液相法制乙苯的新技术。 • 以Y-沸石为催化剂, Al2O3为粘合剂。 在232～316℃和2.79～6.99MPa下进 行反应, 苯的质量空速2～10/h ,苯/乙 烯摩尔比4～10。
• 优点： 该工艺可以用浓乙烯为原料,也可用稀乙烯混合气体 为原料,该工艺采用ZSM-5沸石催化剂,完全避免了AlCl3催化 剂带来的一系列问题。该催化剂对苯和乙烯的烃化反应及多 乙苯与苯的反烃化反应均具有较强的催化剂活性和良好的选 择性,可达99.5%。 • 此工艺催化剂用量少,容易结焦而失活,但容易再生,使用寿命 长,生产中不存在环境污染和设备腐蚀问题。此外,系统排放 的废气和残液均可为装置提供25%的燃料,输入系统的热量和 反应生成的热量中95%可回收。因此,物耗、能耗低。 • 缺点：在处理FCC干气或焦炉尾气原料时,为了延长催化剂单 程寿命,需对原料进行严格精制(原料气中丙烯、H2S、O2和 H2O等杂质均需净化至质量分数均为10-15以下)。且该工艺 装置投资和能耗相对较高(苯单耗0.749t/t乙苯,乙烯0.168t/t乙 苯)。产物中二甲苯含量较高(约2×10-3)，影响产品的品质。
• 生产方法
• 1、 AlCl3法
• （1）、 AlCl3液相法 • 此方法为传统的AlCl3法，使用AlCl3 - HCl催化剂，溶解于苯、乙 苯和多乙苯的混合物中，生成络和物。 • 该络和物在烷基化反应器中与液态苯形成两相反应体系，同时通 入乙烯气体，在温度130℃以下，常压至0.15MPa下发生烷基化反 应，生成乙苯和多乙苯，同时，多乙苯和乙苯发生烷基转移反应。 反应器中乙烯与苯摩尔比为0.30～0.35 ，乙烯转化率接近100%， 烷基化反应收率为97.5%。 • 催化剂、苯、多乙苯循环使用,每吨乙苯副产焦油1.8～2.7kg。 • 此反应中苯的烷基化反应和多乙苯的烷基转移反应在一台反应器 中完成。为限制多乙苯的生成,必须控制乙烯与苯的比例。工业生 产装置控制乙烯与苯的分子比为0.3～0.4 左右。 • 催化剂配合物呈红色,与液态芳烃不互溶,反应时乙烯鼓泡进入含 有两个液相的的反应器内,使它们分散混合。
乙苯生产工艺路线选择
乙苯性质：
1、理化特性
外观与性状： 无色液体，有芳香气味。 熔点(℃)： -94.9 沸点(℃)： 136.2 相对密度(水=1)： 0.87 相对蒸气密度(空气=1)： 3.66 饱和蒸气压(kPa)： 1.33(25.9℃) 闪点(℃)： 15 引燃温度(℃)： 432 爆炸上限%(V/V)： 6.7 爆炸下限%(V/V)： 1.0 溶解性： 不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多数有机溶 剂。
• 优点：乙烯的转化率接近100%,乙苯的收率较高,循 环苯和乙苯的量较小;苯与乙烯的烷基化反应和多乙 苯的烷基转移反应可在同一台反应器中完成。 • 缺点：反应介质的腐蚀性强,设备造价与维修费用高 以及反应产物有机相经水洗、碱洗后产生大量含有 氢氧化铝淤浆的废水,加上废催化剂,造成了严重的 环境污染。 由于传统的A1Cl3法存在着污染腐蚀严重及反应器 内两个液相等问题,l由于该法在降低成本上有较明 显的效果,不少传统的AlCl3法的装置进行了改造和 扩建。 • 该工艺特点是,烷基化和烷基转移反应在两个反应器 中进行,乙苯收率高,副产焦油少,Alcl3用量少(仅为 传统法的1/3)。 • 但这种方法也只是使设备腐蚀及环境污染问题有所 缓解,并未从根本上得到解决。
• 2、Mobil - Badger气相法 • 1976 年由Mobil 和Badger公司合作开发了以高硅 ZSM - 5沸石为催化剂制乙苯的气相法。1980年在美 国Hoechst公司实现了工业化,年产47.3万吨乙苯。 • 实际生产中,反应器有两种工艺。一是回收的多乙苯进 入同一反应器。另一种是进入另外一个烷基化反应器。 • 苯在温度为400 ℃左右,压力为1.2～1.6MPa下,以气 相进入顶部床层,进行苯和乙烯的气相烷基化反应,同 时也进行二乙苯和苯的烷基转移反应。苯与乙烯的重 量综合比为18.5 ,乙烯转化率达99.8 %。苯循环,回收 后的多乙苯进入烷基转移反应器进行烷基转移反应。 其操作条件为：压力0.6～0.7MPa ,温度440～445℃, 苯与多乙苯分子比为(1～1. 52) :1 ,苯单程转化率为 15%(Wt ) ,乙苯收率为98%。