石油化工产品生产技术苯乙烯的生产11课件.pptxVIP

石油化工产品生产技术项目十苯乙烯的生产主讲老师：窦岩湖南石油化工职业技术学院

知识点1：乙苯脱氢生产原理应用生产原理确定工艺条件任务二

乙苯脱氢生产原理1.主反应与此同时,发生的连串反应主要是产物苯乙烯的聚合或脱氢生焦以及苯乙烯产物的加氢裂解等。聚合副反应的发生,不但会使苯乙烯的选择性下降,消耗原料量增加,而且还会使催化剂因表面覆盖聚合物而活性下降。乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热的体积增大的反应。2.主要副反应

乙苯脱氢生产原理3.乙苯脱氢反应的催化剂满足下列条件要求：①有良好的活性和选择性，能加快脱氢主反应的速度，而又能抑制聚合、裂解等副反应的进行；②高温条件下有良好的热稳定性，通常金属氧化物比金属具有更高的热稳定性；③有良好的化学稳定性，以免金属氧化物被氢气还原为金属，同时在大量水蒸气的存在下，不致被破坏结构，能保持一定的强度；④不易在催化剂表面结焦，且结焦后易于再生。常用的脱氢催化剂主要有两类：一类是以氧化铁为主体的催化剂，如Fe2O3-Cr2O3-KOH或Fe2O3-Cr2O3-K2CO3等；另一类是以氧化锌为主体的催化剂，如ZnO-A12O3-CaO，ZnO-A12O3-CaO-KOH-Cr2O3或ZnO-A12O3-CaO-K2SO4等。

热力学和动力学分析1.热力学分析乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应,其平衡常数在温度较低时很小,由表10-3可见,平衡常数随温度的升高而增大。可以用提高温度的办法来提高苯乙烯的平衡转化率，但是即使在高温下，平衡常数仍然较小。表10-3乙苯脱氢反应的平衡常数温度/K70080090010001100Kp3.30×10-34.71×10-23.75×10-12.007.87

热力学和动力学分析1.热力学分析温度对乙苯脱氢生成苯乙烯反应的平衡转化率和平衡组成的影响如图10-1和图10-2所示。提高温度可以提高苯乙烯的平衡转化率,但是，要获得较高的平衡转化率，需要采用高温。

热力学和动力学分析1.热力学分析平衡转化率随压力下降而提高压力从101.3kPa降低到10.1kPa，若要获得相同的平衡转化率，所需要的脱氢温度大约可以降低100℃左右；而在相同的温度条件时，由于压力从101.3kPa降低到10.1kPa，平衡转化率则可提高约20％～40％。压力:101.3kPa压力:10.1kPa温度/℃平衡转化率/%温度/℃平衡转化率/%46510390105653045530620505055067570565707809063090表10-4压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影响

热力学和动力学分析2.动力学分析乙苯在氧化铁催化剂条件下的脱氢反应动力学图式：大量实验认为,烃类在固体催化剂表面的脱氢反应是表面反应速度所控制并认为主副反应是在相同的活性中心上发生,而乙苯和氢的吸附都比苯乙烯弱得多,氢的吸附更弱。根据此动力学图式,副产物苯和甲苯可以由平行或连串副反应生成,连串副反应的活化能比平行副反应小,其反应速率常数比平行副反应大,甚至比主反应也大。这样,当乙苯转化率达到一定值时,连串副反应的竞争必然变得很激烈,使选择性明显下降。在连串副反应中,由于k5k4,苯乙烯氢解的主要倾向是生成甲苯,且随着温度的升高,其倾向愈大。

热力学和动力学分析2.动力学分析表10-5乙苯脱氢主副反应的动力学参数注:1atm=101325Pa,1cal=4.18J。反应温度/℃反应速度常数/[mol/(kg·atm·h)]活化能E/(kcal/mol126015.5486546065838.8560264041.1在催化剂的作用下,乙苯脱氢生成苯乙烯的主反应比乙苯裂解生成苯和水蒸气转化生成甲苯的副反应的活化能都降低了,主反应的反应速率常数大大提高了,改善了动力学因素,有利于乙苯脱氢反应。

热力学和动力学分析2.动力学分析随着反应温度的升高,平衡转化率提高,反应速率加快。但烃类物质在高温下(尤其t600℃时)极不稳定,易发生许多副反应,甚至分解成C+H。反应温度升高,不仅使选择性显著下降,并使催化剂表面结焦速度也加快,催化剂再生周期缩短。在氧化铁催化剂存在下,乙苯在500℃左右脱氢几乎没有裂解副产物生成。高温为取得高产率苯乙烯提供了可能性,要使其变为现实则必须借助催化剂,活性、选择性具佳的催化剂,能使脱氢在某一高温下进行,使r主r副(加快主反应速度,使副反应来不及反应或进行得很慢)获取高产率苯乙烯,提高设备生产能力,减少副产物便于精制分离。

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