芳烃转化、催化脱氢浅析.ppt

五、脱氢催化剂 4、国内外苯乙烯工业现状 截至2006年底，世界苯乙烯总生产能力接近2800万吨，总需求达2500万吨。由于下游需求增长的推动，预计到2010年，世界苯乙烯产能将达到约3900万吨，2015年达到约5100万吨。届时全球供应能力将大于市场需求，竞争将加剧。2006年我国苯乙烯的总生产能力为290万吨，预计2010年，我国苯乙烯的生产能力将达到600万吨，消费量将达到580万吨，届时我国苯乙烯的供需将基本上达到平衡或略有缺口。 先进 乙苯 乙苯氧化脱氢法 90% 传统 乙苯 乙苯催化脱氢法 先进 苯、乙烯 乙烯和苯直接合成法 所占比例 先进 技术 先进性 乙苯 原料 共氧化法 生产方法 一、苯乙烯工业生产方法比较 1、乙苯催化脱氢法 副反应： 工业上最早采用的生产方法。 主反应（吸热反应）： 在水蒸气存在下，还可能发生下述反应： 高温下有生碳反应： 2、共氧化法 3、乙苯氧化脱氢法 4、乙烯和苯直接合成法 二、乙苯脱氢生产苯乙烯的热力学和动力学分析 乙苯脱氢反应的平衡转化率与温度关系 乙苯脱氢反应的产物组成与温度关系 10 30 50 70 90 390 455 505 565 630 10 20 50 70 90 465 565 620 675 780 平衡转化率/(%) 温度/K 平衡转化率/(%) 温度/K 压力（10.1kPa） 压力（101.3kPa） 压力对乙苯脱氢反应平衡转化率的影响 三、脱氢反应工艺条件的确定 1、反应温度 提高反应温度有利于提高脱氢反应的平衡转化率；提高温度也能加快反应速率，但是温度越高，相对地说更有利于活化能更高的裂解等副反应，其速率增加得会更快，虽然转化率提高，但选择性会随之下降。温度过高，不仅苯和甲苯等副产物增加，而且随着生焦反应的增加，催化剂活性下降，再生周期缩短。 2、反应压力 降低压力有利于脱氢反应的平衡。因此脱氢反应最好是在减压下操作，但是高温条件下减压操作不安全，对反应设备制造的要求高，投资增加 。 3、水蒸气用量 加入稀释剂水蒸气是为了降低原料乙苯的分压，有利于主反应的进行。 4、原料纯度 若原料气的二乙苯在脱氢催化剂上能脱氢生成二乙烯基苯，在精制产品时容易聚合而堵塔。因此原料气中二乙苯含量应小于0.04％。 5、空间速率 空间速率小，停留时间长，原料乙苯转化率可以提高，但会使选择性下降，催化剂运转周期缩短；空速过大，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。 脱氢催化 剂种类 以氧化铁为主体的催化剂，如Fe2O3-Cr2O3-KOH或Fe2O3-Cr2O3-K2CO3 以氧化锌为主体的催化剂，如ZnO-Al 2O3-CaO，ZnO-Al2O3-CaO-KOH -Cr2O3或ZnO-Al2O3-CaO-K2SO4 主催化剂 助催化剂 稳定剂 氧化铁、氧化锌 钙和钾的化合物：CaO、KOH、 K2SO4 、K2CO3 氧化铬：Cr2O3 稀释剂 氧化铝：Al2O3 组 成 我国采用氧化铁系催化剂组成： Fe2O3 8％ K2Cr2O7 11.4％ K2CO3 6.2％ CaO 2.40％ 六、反应器 装填量尽量多 固体催化剂 局部阻力小，流体阻力小，进出口压降小 空速 气固相反应器 气固相反应 压力要求：能承受高压 体积增加的反应 1、温度要求：高温 2、换热要求：反应热应及时移出，否则副反应增加，催化剂易烧结，活性降低 强吸热反应 工艺对反应器的要求 反应特点 根据移走热量的操作方式：等温式、绝热式 乙苯脱氢列管式等温反应器 1一列管反应器； 2一圆缺挡板； 3一耐火砖砌成的加热炉； 4一燃烧喷嘴 三段绝热式径向反应器 1-混合室； 2-中心室； 3-催化剂室； 4-收集室 七、工艺流程 列管式等温反应器乙苯脱氢的工艺流程 1—脱氢反应器；2一第二预热器；3一第一预热器；4一热交换器； 5一冷凝器；6一粗苯乙烯贮槽；7一烟囱；8一加热器 单段绝热式反应器乙苯脱氢的工艺流程 1一水蒸汽过热炉；2一脱氢反应器；3,4一热交换器； 5一冷凝器；6一分离器 苯乙烯的分离与精制工艺流程 苯乙烯分离和精制流程图 1-乙苯蒸出塔；2，4，6，8，10-冷凝器；3-苯、甲苯回收塔；5-苯、甲苯分离塔；7-苯乙烯粗馏塔； 9-苯乙烯精馏塔； 11- 蒸发釜 * 化学工业出版社 化学工业出版社 第六、五章 芳烃转化及催化脱氢 芳烃的含义及工业来源 （1） 芳烃(aromatic hydrocarbons)：分子结构中含有苯环的烃类。（含有一个苯环的称为苯系芳烃，含有两个或两个以上苯环的称为多核芳烃，含有两个及两个以上