【苯乙烯的性质及生产工艺综述3300字】

第四章案例分析苯乙烯的性质及生产工艺综述目录TOC\o"1-3"\h\u24687苯乙烯的性质及生产工艺综述 1260981.1研究背景 122271.1.1苯乙烯的性质 3112091.1.2苯乙烯的用途 5289051.2苯乙烯生产工艺 61.1研究背景苯乙烯在国内的发展前景如下：苯乙烯作为大宗基础化工原料，下游行业的主要产品被广泛应用于建筑、家庭电器及汽车等工业，与人民日常生活密切相关，下游行业的快速繁荣发展，促使了中国苯乙烯的行业也迅速发展[1]。从国内苯乙烯的生产现状来看，近几年随着我国的苯乙烯行业生产技术进步了，国内的生产能力也不断增加，产量也明显的增加[2]。图1.12014-2020年国内苯乙烯产能增长趋势图从苯乙烯的产能情况来看2009年，我国苯乙烯产能为476.9万吨，之后一直保持稳定增长的势力，2009-2018年的产能年均复合增长为7.46%，2018年产能增长76万吨/年，全年产能仅有10.8万吨产能投产，产能达到979.5万吨[3]。近年来，纵观国际市场，苯乙烯的生产走向丰富，可是在国内苯乙烯的产能严重不足，无法适应新时代下的消费用量，苯乙烯的生产依旧任重道远。中国是世界最大苯乙烯的消费国，苯乙烯生产不能满足市场的需求，需要大量的进口。苯乙烯产业主要就是不断地进行关停重组，以进行更好的资源整合。表1-12010-2019年国内苯乙烯消费量和产量增长2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年中国产量380453474503477498570650761794进口量369361334368373374350321291324表观消费量74880780486584887292096510111113国内苯乙烯消费量和产量不断的增长，我国已经成为全世界苯乙烯生产和消费的重要市场，国内苯乙烯生产厂家的平均产量由2010年的380万吨增长了至2019年的794.33万吨，年均复合增长率是8.54%；苯乙烯的表观消费量由2010年的748.7万吨增长了至2019年的1113万吨，年均复合增长率是4.51%。同时，进口量由2010年的369万吨下降了至2019年的324万吨，年均复合增长率是-1.42%[4]。随着未来国内苯乙烯的产能继续扩张，我国苯乙烯的自足率将进一步提升。国内苯乙烯的快速发展，充分保证了聚苯乙烯生产的原材料供应[5]。苯乙烯在国外的发展前景：近年来，随着地区的产业结构已经发生了重大结构调整，北美及亚洲西欧地区大型聚苯乙烯的实体产业逐渐向东北亚地区转移，海外大型聚苯乙烯的产能也基本不再被限制扩张，甚至还普遍存在一些产能已经全部退出，因此，近年来聚苯乙烯产能的新增主要集中在东北亚地区[6]。全球各地的生产纯苯乙烯产量主要集中分布于欧洲东亚、北美和亚太其他发达地区，这几个发达地区的纯苯产量占到了每年全球总产量的78.7%。另外，亚太大陆地区的纯苯产量约将成为目前全球平均的总产量的62.4%。从全球纯苯乙烯对外贸易的流向检测情况分析来看，东亚及亚太其他大陆地区都已经是主要的纯苯乙烯出口地，中国和其他北美地区都是已经是主要的纯苯乙烯进口地，其中对于中国进口纯苯的每年进口量也一直呈逐年增加趋势，北美地区2017年进口纯苯乙烯也大幅度有所下落[7]。从全球主要地区苯乙烯供需平衡来看，中东地区是全球范筹内苯乙烯供应过剩程度最高的地区，也是全球苯乙烯主要的出口地区，作为全球苯乙烯需求主要消费国，中国大陆地区在2019−2020年期间，每年从沙特进口的苯乙烯数量就高达100万吨左右。除了中国大陆，沙特的主要出口国还有印度、韩国等地。而印度地区进口苯乙烯来源国主要有沙特、韩国、美国等地[8]。2020年由于美国飓风、全球公共卫生事件的影响，美国当地苯乙烯供应量减少，导致2020年美国苯乙烯出口数量出现小幅下滑，至180万吨左右。1.1.1苯乙烯的性质图1.2苯乙烯的外观，性状与溶解性（1）苯乙烯的物理性质如下表1−2苯乙烯的物理性质分子式C分子量104.149熔点（℃）－30.6℃沸点（℃）145.2℃想密度（水=1）0.9060(20/4℃)相对蒸汽密度（空气=1）3.6折光率1.5467饱和蒸气压（KPa）1.33KPa(30℃)，0.7KPa(20℃)燃烧热（kJ/mol）4376.9kJ/mol临界温度（℃）369℃临界压力（MPa）3.81MPa闲电（℃）34.4℃引燃温度（℃）490℃（2）苯乙烯的化学性质：苯乙烯的结构式：图1.3苯乙烯的结构式苯乙烯具有毒但是苯乙烯的毒性比苯弱，对人类的眼睛，皮肤还有呼吸有刺激性，对人类的血液和肝有轻度的损害，苯乙烯遇到火的时候容易燃烧[9]。受光，热或存苯乙烯的裂解性和燃烧性：苯乙烯在高温条件下很容易发生裂解和燃烧，生成了丁苯橡胶（SBR）、聚苯乙烯（PS）等[10]。苯乙烯在室温条件下能够缓慢地聚合，因此在运输贮存过程中都与需要适当地添加阻聚剂。苯乙烯在常温的情况下挥发性很快，聚合的速度很慢，但是在单体由于苯乙烯具有挥发性和反应性强，在干燥的大气中易被光解，即能被特意的细菌菌丛破坏，苯乙烯是如还原，氯化和氧化等各种反应都均可以进行也就是可被化学降解或生物降解[11]。1.1.2苯乙烯的用途苯乙烯的用途广泛可以合成AS树脂和丁苯乳胶等，和不同的化学物结合就能分别产生出新的物质。聚苯乙烯的制作过程中，苯乙烯最大程度上的发挥了自身用途，除此之外，包括苯乙烯、丁二烯、丙烯腈共聚等等也都能够投入到ABS工程塑料的生产中；苯乙烯除了化工领域外，在医药制作方面和涂料领域等都有涉及。苯乙烯有广泛的用途，苯乙烯已经是我国有机化工的一项重要产品是有机化工的重要产品之一。苯乙烯其中的最关键用途是制作合成橡胶以及塑料，生产SBR、PS和EPS等[12]。不但如此，适当用量的苯乙烯也用作香料等中间体（中间体用煤焦油和石油产品为原料制造医药、农药、助剂和树脂等）。苯乙烯在制药上，主要用于是制造一些西药的原料成分，例如：2−溴苯乙烯原料药的主要的成分就是苯乙烯[13]。苯乙烯在选矿时，还可以用做选矿药剂的制造。例如：在选矿中最主要的药剂LF型锡石细泥捕收剂（苯乙烯磷酸）的主要重要的原料也是苯乙烯。还有，苯乙烯还可以用于涂料，纺织等工业，苯乙烯还可用于制造强酸性阳离子交换树脂等，所以说苯乙烯的用途十分的广泛。1.2苯乙烯生产工艺图1.4苯乙烯的生产方法（1）环氧丙烷−苯乙烯联产法：此方法的别名又叫做共氧化法，反应的温度区间应该在130℃到160℃之间，压力0.3－0.5MPa，乙苯在反应器内同氧气发生反应，得到乙苯过氧化物，温度和压力分别定在110℃和4.05MPa，同丙烯相互反应，生成环氧基苄醇[14]。通过蒸馏的方式让环氧化反应液产生环氧丙烷，压力无需过多干预，在正常数值即可，温度控制在260℃，脱水最终得到苯乙（2）裂解汽油抽提法：苯乙烯是可以通过一定方式回收利用的，依靠石脑油和瓦斯油蒸汽得到热解汽油，后通过蒸馏方式就可实现苯乙烯的回收[15]。世界上最优秀的裂解装置可以通过一系列操作回收大约2.6万t/a和7.6万t/a混合C8H10。通过这种方式在汽油中收回苯乙烯。收回后再进行后续加工处理，最终可以得到高纯度的苯乙烯产品，后续加氢步骤中的氢气损耗可以一定程度进行控制，还能够让整个工艺的安全程度更上一个台阶，避免工作人员中毒，所得苯乙烯的量也有所提高，优点多多。（3）乙苯脱氢法：这种方法其背后原理是依靠低温背景下的放热反应取代高温背景的吸热反应，把能耗控制在最优的界限内，让效率大幅增高。乙苯脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的90%[16]。此方法包括乙苯催化脱氢与乙苯氧化脱氢两种。乙苯脱氢法主要解决以往乙苯脱氢所用的催化剂中铈含量较高导致催化剂成本较高，而直接降低铈含量又导致催化剂活性下降的技术问题。影响乙苯脱氢法的因素：①温度的影响；②压力的影响；③空速的影响；该环节的工作设备包括四个精馏装置和一个蒲膜蒸发器组成。首先将粗苯乙烯进入乙苯−苯乙烯分馏塔，进行分离过程，让装置塔顶得到未反应的乙苯和轻组分（苯−甲苯）作为乙苯回收塔的加料。乙苯−苯乙烯分离塔是可以随时加入反应物的，让苯乙烯尽可能不发生自身的凝聚过程，而分离完成后塔底主要是苯乙烯与一部分焦油，将其送回苯乙烯塔，同样能够随时加入反应物，压力条件也与前者一致。塔顶生成物为高纯度的苯乙烯，塔底的焦油用作蒸汽过热器的燃料。再将焦油中存在的苯乙烯提取出来，而剩余部分可以用于反应热量的提供。(该环节的详细过程见图1.5)。图1.5工艺流程图（4）世界上苯乙烯单体的需求和生产能力（Mt）如下表1-3和1-4所示：表1-3全球苯乙烯的需求量地区2009年2010年2011年2012年2013年美国5.8245.4025.6966.0017.52欧洲5.6125.3035.5635.6426.11中东0.3480.3510.3680.3740.5亚洲9.2089.5539.91910.51611.8全球需求合计20.99220.60921.54622.53325.98表1-4全球苯乙烯的实际生