【《苯乙烯的制备方法分析概述》2000字】

苯乙烯的制备方法分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u12182苯乙烯的制备方法分析概述 115191.1乙苯催化脱氢法 151421.2UOP/Lummus的Classic工艺 3195791.3Lummus/UOP

的“SMART”SM工艺 4305811.4乙苯共氧化法 4271811.5GT-Styrene法 5目前，现行的苯乙烯生产路线主要有(1)乙苯催化脱氢，此路线采用多床层绝热负压反应器，乙苯通过催化剂作用，在蒸汽存在的条件下脱氢生成苯乙烯；(2)丙烯与乙苯过氧化制苯乙烯；(3)从蒸汽裂解汽油中抽提蒸馏回收苯乙烯。1.1乙苯催化脱氢法由美国陶氏化学公司开发成功的乙苯催化脱氢技术是当今生产苯乙烯的主要方法，通过该法制取了市场上约90%的苯乙烯。乙苯脱氢是可逆吸热的反应，要想使反应向生成苯乙烯方向进行，最简单有利的方式就是加热减压。工业上常采用的方法是在进料中掺入大量高温水蒸气，通过降低烃分压并提供反应所需的部分热量的方式，使乙苯在催化剂作用下，在620℃~635℃时脱氢生成苯乙烯，反应式如下图所示。乙苯催化脱氢催化机理有两种反应途径存在在二氧化碳氧化乙苯脱氢反应的体系中：一步反应是指乙苯吸附在催化剂的酸性位上，与碱性位上活化的CO2反应生成苯乙烯、CO和H2O，其中CO2可用作氧化剂氧化乙苯或补充催化剂中的晶格氧。第一步，乙苯直接脱氢生成苯乙烯和氢气。在第二步中，二氧化碳与氢气在逆水气中反应，将脱氢平衡推向右边。两种途径的示意图如图1-5所示：图1-5两种合成工艺简图在乙苯脱氢的主反应中，提高温度和降低系统压力有利于平衡，因此负压装置在工业上应用较多。但是，反应温度的提高受到很大的限制，因为过高的反应温度不仅容易导致乙苯裂解产生苯、甲苯、C0、CO2等副产物，而且消耗大量的能源，在经济上是不合理的。因此，必须依靠催化剂开发技术的不断改进和反应器型式的改进来解决问题。然而，乙苯脱氢仍然是生产苯乙烯的主要方法。市场上很大一部分的苯乙烯是用这种方法得到的。目前，世界上乙苯制苯乙烯的典型工艺主要有Fina/badger法和Lummus/UOP法。此外，还有BASF工艺与国内自主研发的负压绝热技术，两者具有相同的基本原理。1.2UOP/Lummus的Classic工艺UOP/Lummus的典型工艺流程如图1-6所示。主要设备包括过热器、绝热反应器、气体压缩机和乙苯/苯乙烯分离塔。过热器把蒸汽过热到800度℃然后带着原料和过热蒸汽进入反应器。脱氢工艺条件为550～650℃负压操作。反应出口冷凝后进入乙苯/苯乙烯分离塔。苯乙烯从塔底分离，乙苯从塔顶蒸馏。图1-6UOP/Lummus的Classic工艺流程1.3Lummus/UOP

的“SMART”SM工艺“SMART”技术的优点是通过提高乙苯转化率，减少未转化乙苯的回收量，提高装置的生产能力，降低分离部分的能耗和单耗；中间换热由氢氧化热代替，节约能源；甲苯的生成需要氢气，氢气的脱除减少了副反应的发生；采用氧化中间加热，通过反应流或热泵回收潜热，提高了能源效率，降低了电力成本，经济性明显优于传统工艺。该技术可用于改造原生产装置，操作简单，成本低。表1-7SMART与Classic工艺比较反应条件和结果ClassicSMART工艺苯乙烯选择性/%95.695.6乙苯转化率/%69.885水比1.71.3蒸汽/苯乙烯/t/t2.31.3燃料油/苯乙烯/kg/t114.069.01.4乙苯共氧化法乙苯共氧化是苯乙烯单体工业生产的另一种重要方法，其产量约占世界苯乙烯总产量的10%。这一方法在工业生产中具有特殊的意义，因为它可以在生产苯乙烯的同时获得另一种重要的有机化工产品环氧丙烷。苯乙烯与乙苯共氧化过程中，以乙苯为原料，在130-160℃，0.3-0.5MPa的液相反应器中用氧气氧化乙苯生成乙苯过氧化物。乙苯过氧化物浓缩至17%，然后在110℃和4.05MPa下与丙烯环氧化生成环氧丙烷和甲基苯甲醇。环氧化反应液经蒸馏得到环氧丙烷。甲基苯甲醇在260℃，常压条件下脱水生成苯乙烯。反应产物中苯乙烯与环氧丙烷的质量比为2.5:1，每吨苯乙烯可联产环氧丙烷0.4t。1966年Halcon公司成功地开发了乙苯共氧化法，故又称“Halcon”法，又称PO-SM联产法。

图1-8Halcon共氧化法工艺流程1.过氧化塔；2.提浓塔；3.环氧化塔；4、5.分馏塔；6.环氧丙烷提浓塔；7.甲基苄醇脱水塔；8.苯乙烯提浓塔；9.苯乙酮加氢器在不锈钢反应器中发生过氧化乙苯反应，在乙苯过氧化氢钠和碳酸钠的催化下，乙苯的单程转化率为10%，乙苯过氧化氢的选择性为83.5%。副产物为苯乙酮、苯甲醇、苯酚、有机酸等。采用闪蒸法制备了含乙苯过氧化氢的浓缩液，浓缩液送入环氧化反应器，与过量丙烯接触，在环烷酸钼催化下反应生成甲基苯甲醇和环氧丙烷。副产物丙酮、丙醛、丙烯醛醇、苯甲醛、甲醇、异丙醇和苯乙酮的含量约为10%。环氧化反应液送入五塔精馏系统。低沸塔脱除低沸物和丙烯，再经环氧丙烷塔分离粗环氧丙烷、甲基苯甲醇和苯乙酮。然后，残液进入甲基苯甲醇蒸馏塔，分离出甲基苯甲醇和苯乙酮。粗环氧丙烷进入精制塔，得到成品环氧丙烷。高沸点物质用作燃料。甲基苄基醇被预热并送入脱水反应器。以TiO2/Al2o3为催化剂，在260℃常压下脱水制备苯乙烯。精制后得到高纯度苯乙烯，转化率为95.8%，苯乙烯选择性为94%。副产物苯乙酮氢化生成苯甲醇，然后返回脱水反应器脱水生成苯乙烯。1.5GT-Styrene法由石脑油、柴油、液化天然气为原料