【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鉬等。但這些催化劑在多處于研究階段，尚不具備工業(yè)化條件，有待進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。 (4)乙苯催化脫氫法 這是目前生產(chǎn)苯乙烯的主要方法，目前世界上大約 90%的苯乙烯采用該方法生產(chǎn)。它以乙苯為原料，在催化劑的作用下脫氫生成苯乙烯和氫氣。反應(yīng)方程式如下： 22565256 HC H C HHCHCHC ?? ?? 同時(shí)還有副反應(yīng)發(fā)生，如裂解反應(yīng)和加氫裂解反應(yīng)： 435625256 CHCHHCHHCHC ?? ??? 336625256 CHCHHCHHCHC ?? ??? 22665256 CHCHHCHCHC ?? ?? 高溫裂解生碳： 25256 58 HCHCHC ?? ?? 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 在水蒸汽存在下，發(fā)生水蒸汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)： 2235625256 32 HCOCHHCOHHCHC ??? ??? 此外還有高分子化合物的聚合反應(yīng)，如聚苯乙烯、對(duì)稱(chēng)二苯乙烯的衍生物等。 世界苯乙烯的生產(chǎn)與發(fā)展 生產(chǎn)情況 由于聚苯乙烯和 ABS樹(shù)脂等苯 乙烯下游產(chǎn)品消費(fèi)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，近年來(lái)世界苯乙烯的生產(chǎn)發(fā)展很快 [4]。 1999年世界苯乙烯的生產(chǎn)能力為 t， 2020年達(dá) 到 t，2020年進(jìn)一步增力 到 t， 2020年全球苯乙烯的總生產(chǎn)能力約為 t，產(chǎn)量約為 t，其中北美／南美地區(qū)的生產(chǎn)能力為 t／ a，約占世界苯乙烯總生產(chǎn)能力的 ％；歐洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為 t／ a，約占世界總生產(chǎn)能力的 ％；中東地區(qū)的生產(chǎn)能力為 t／ a，約占世界總生產(chǎn)能力的 ％；亞洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為 t，約占世界總生產(chǎn)能力的 ％。今后幾年，隨著中國(guó)和沙特阿拉伯等一大批新苯乙烯生產(chǎn)裝置的建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì) 到 2020年世界苯乙烯的總生產(chǎn)能力將達(dá)到約 3000萬(wàn) t／ a。 2020年國(guó)外苯乙烯主要生產(chǎn)廠家情況見(jiàn)表 12。 表 12 2020年國(guó)外苯乙烯主要生產(chǎn)廠家情況 生產(chǎn)廠家 生產(chǎn)能力／ (萬(wàn) 噸 ／ 年 ) 美國(guó) BP公司 美國(guó)雪佛龍．菲利普斯公司 美國(guó) Cos． Mar公司 美國(guó)陶氏化學(xué)公司 美國(guó) Lynden化學(xué)公司 美國(guó) Nova化學(xué)公司 美國(guó) Sterling化學(xué)公司 美國(guó) Westlake苯乙烯公司 加 拿大 Nova化學(xué)公司 加拿大殼牌公司 墨西哥 Premix公司 巴西 In nova公司 比利時(shí)巴斯夫公司 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 5 發(fā)展前景 世界苯乙烯主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯、 ABS／ SAN樹(shù)脂、 SBR／ SBR膠乳、不飽和聚酯 5樹(shù)脂以及熱塑性彈性體等， 2020年的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為： 54％用于生產(chǎn)聚苯乙烯、 12％用于生產(chǎn)發(fā)泡聚苯乙烯、 16％用于生產(chǎn) ABS／ SAN樹(shù)脂、 9％用于生產(chǎn) SBR橡膠及膠乳、 5％用于生產(chǎn)不飽和聚酯， 4％用于生產(chǎn)其它產(chǎn)品。近年來(lái)世界苯乙烯消費(fèi)現(xiàn)狀及需求預(yù)測(cè)情況見(jiàn)表 13。 表 13 近年來(lái)世界苯乙烯消費(fèi)現(xiàn)狀及需求預(yù)測(cè)情況 地區(qū)名稱(chēng) 消費(fèi)量 /萬(wàn) t 2020年 2020年 2020年 2020年 2020年 2020年 2020年 北美 /南美 歐洲 中東 亞洲 我國(guó)苯乙烯的發(fā)展前景與現(xiàn)狀 生產(chǎn)現(xiàn)狀 我國(guó)苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于 20世紀(jì) 50年代中期，自蘭州石油化工公司合成橡膠廠采用傳統(tǒng)的三氯化鋁液相烷基化工藝，建成一套 5000t／ a苯乙烯生產(chǎn)裝置以來(lái)，我國(guó)苯乙烯的生產(chǎn)得到了飛速發(fā)展 [6～ 9]。 2020年我國(guó)苯 乙烯的生產(chǎn)廠家有 12家，總生產(chǎn)能力達(dá)到 105萬(wàn) t，其中有 8套為引進(jìn)生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)能力合計(jì)為 72． 9萬(wàn) t／ a，約占國(guó)內(nèi)苯乙烯總生產(chǎn)能力的 69． 4％。揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯系列有限公司的 14． 5萬(wàn) t／ a裝置是目前國(guó)內(nèi)最大的苯乙烯生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)能力約占國(guó)內(nèi)苯乙烯總生產(chǎn)能力的 13． 8％；其次是吉林石化公司，生產(chǎn)能力為 t，約占國(guó)內(nèi)總生產(chǎn)能力的 13． 3％。 隨著我國(guó)苯乙烯生產(chǎn)能力的不斷增加，產(chǎn)量也不斷增加。 1995年我國(guó)苯乙烯的產(chǎn)量只有 2558萬(wàn) t， 1998年增 加到 t， 2020年增加到 76． 38萬(wàn) t， 1995～ 2020年產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率達(dá)到 ％。 2020年我國(guó)苯乙烯的產(chǎn)量進(jìn)一步增加到 t，比 2020年增長(zhǎng) ％， 1997～ 2020年產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率為 ％。 2020年我國(guó)苯乙烯產(chǎn)量達(dá)到 t，比 2020年增長(zhǎng) ％，其中中國(guó)石化集團(tuán)公司的產(chǎn)量為 t，約占總產(chǎn)量的 ％；中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司的產(chǎn)量為 t，約占總產(chǎn)量的 39． 96％。西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 中國(guó)石油吉林石化公司的產(chǎn)量最大，達(dá) 到 t，約占我國(guó)苯乙烯總產(chǎn)量的 ％，位居全國(guó)第一；其次是揚(yáng)予巴斯 夫苯乙烯系列有限公司，產(chǎn)量達(dá) 到 t，約占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的 ％；再次是中石化茂名石化公司，產(chǎn)量 到 t，約占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的 10． 97％。 發(fā)展前景 我國(guó)苯乙烯主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯、 ABS樹(shù)脂、 AS樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、丁苯橡膠、丁苯膠乳以及苯乙烯系熱塑性彈性體等。 2020年我國(guó)苯乙烯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：％用于生產(chǎn)聚苯乙烯； ％用于生產(chǎn) ABS／ SAN樹(shù)脂； ％用于生產(chǎn)丁苯橡膠／丁苯膠乳； ％用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹(shù)脂； ％用于生產(chǎn)苯乙烯系熱塑性彈性體；％用 于生產(chǎn)農(nóng)藥、醫(yī)藥和離子交換樹(shù)脂等其它產(chǎn)品 [11]。年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 7 2 苯乙烯主要 生產(chǎn)工藝說(shuō)明 產(chǎn)品及原料性能 苯乙烯 (1)生產(chǎn)規(guī)模 本裝置以苯和乙烯為原料，通過(guò)液相烷基化反應(yīng)生產(chǎn)乙苯，然后，乙苯直接催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)苯乙烯 25萬(wàn)噸 (2)苯乙烯產(chǎn)品 化學(xué)名稱(chēng)：苯乙烯 別名：乙烯基苯 分子式： C6H5C2H3 分子量 ： (3)物理，化學(xué)性質(zhì) a．物理性質(zhì) 外觀：無(wú)色透明芳香性液體 沸點(diǎn)： ℃ () 凝固點(diǎn)： 3063℃ () 閃 點(diǎn)： 31℃ 自燃點(diǎn) (ASTM法 )：在空氣中 490℃ ，在氧氣中 450℃ 臨界溫度： 374℃ 臨界壓力： 液體比重： 黏度： SlmPa? (25℃ ) 熱容： ／ mol℃ 比熱： ／ g.℃ (25℃ ) 燃燒熱： ／ g 折光指數(shù)： 與空氣混合的爆炸極限： (v)) 聚合熱： ／ mol(25℃ ) 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 熔解熱： ／ g 汽化潛熱： 37． 03MJ／ mol 溶于乙 醇和乙醛，不溶與水 b．化學(xué)性質(zhì)： 還原反應(yīng)： 32562256 CHCHHCHCHCHHC ?? ???? 觸媒 部分還原： 32562256 4 CHCHHCHCHCHHC ?? ???? 觸媒 完全還原： C O O HHCH C H OOCHCHHC OC 56r2256 32 ??? ???? 氧化反應(yīng)： ClC H C lC HHCClCHCHHC C H C l 2562256 3?? ???? 加 成反應(yīng)： 3562256 l CHC H CHCH C lCHCHHC ??? ???? 溶劑 (4)用途 苯乙烯是重要的有機(jī)化工原料．苯乙烯聚合生產(chǎn)通用級(jí)聚苯乙烯 (GPPS)，經(jīng)處理能生成高抗沖聚苯乙烯 (HIPS)與丁二烯，丙烯睛三聚生成 ABS；與丙烯睛共聚聲稱(chēng)SAN，與丁二烯共聚生成丁苯橡膠 (SBR)。其次在紡織，印染，涂料，農(nóng)藥和醫(yī)藥等方面也有廣泛的用途 [13]。 苯乙烯系列樹(shù)脂的產(chǎn)量在世界三大合成材料的產(chǎn)量中排名第三，僅次于聚乙烯，聚氯乙烯樹(shù)脂 。 因此隨著對(duì)苯乙烯系列樹(shù)脂需求量的日益增加，苯乙烯應(yīng)用將會(huì)更加廣泛 [10]。 乙苯 分子量： 分子式： C6H5C2H5 (1)物理性質(zhì)： 比重： (℃ ) 閃點(diǎn)： 15℃ (蒸汽 ) 臨界溫度： ℃ 液體熱容量： ／ kg℃ 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 9 蒸發(fā)潛熱： 8． 57kcal／ kg℃ 液體黏度： 燃燒熱： 101kcal/克分子 爆炸范圍： (體積％ ) 沸點(diǎn)： ／ 760mrnHg 凝固點(diǎn)： 4C／ 760mmHg 臨界壓力： (絕壓 ) 蒸汽熱容量： ／ kg℃ 蒸汽壓力： (20℃ ) 在水中的溶解度： %(1 5℃ ) 自燃點(diǎn)： 553℃ 廠房允許濃度： 0． 05mg／ l (2) 化學(xué)性質(zhì) 1)脫氫 ： 242565256 22 HHCHCHCHC ?? ?? 2)烴化： 25246245256 )( HCHCHCHCHC ? ??? 3)用途：作為苯乙烯的原料 (含水 900ppm) 外觀：透明 介質(zhì)酸堿性：中型 比重： ． 88(20℃ ) 揮發(fā)度：無(wú)殘?jiān)? 沸程： ℃ 凝固點(diǎn)： ℃ 二乙苯 外觀：無(wú)色透明液體，無(wú)機(jī)械染質(zhì) 初沸點(diǎn)： =175℃ 終沸點(diǎn)： =185℃ 分子量： 餾出物體積： =95％ 低沸物含量： =3％ 高沸物含量： =2％ 二乙苯含量： =99％ 三乙苯 含二乙苯： =，含三乙苯： =，焦油：痕量 其中苯含量： ％，甲苯： ％，乙苯： ％ 烴化液 外觀：淺褐色液體 含苯： 5560％ 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 含乙苯： =40％；含二乙苯： =10％ (wt％ )；含多乙苯： =2％ 輔料 (1)無(wú)水氯化鋁： 外觀：白色或淺黃色粉末；氯化鋁 =98． 5％ 氧化鐵： =％；水中石容物： 一 O． 1％；顆粒度： 5mm (2)對(duì)叔丁基鄰苯二酚 (TBC) 外觀：白色或淺褐色粉末；凝點(diǎn)： 50℃ ；灰 粉： 0． 25％ (wt) Ca和 Mn ： =5ppm 組成：對(duì) TBC： =95％；鄰 TBC： =2％； ： =3％ 對(duì)叔丁基苯酚： =％；其他： =％ (wt) (3)T315觸媒 (蘭化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ) 直徑： ；長(zhǎng)度： 20mm；主要成分：氧化鐵： 堆密度： ／ l；分解收率： 88％ 轉(zhuǎn)化率： 46％；苯乙烯收率： 49％ (4)苛性鈉 NaOH 含量： 20％； NaC03含量： 1％ (wt) NaCl 含量： 2％ (wt)； FeC03含量： ％ (wt) (5)消泡劑： NaC071D5 顏色：暗稻草色；嗅味：微芳香味；比重： ／ cm3 黏度： (℃ )；閃點(diǎn)： 126． 68℃ 固化點(diǎn)： ℃ ，對(duì)金屬腐蝕．但應(yīng)避免與天然橡膠接觸，有毒，貯藏溫度 21℃為宜。 (6)阻聚劑： D劑 含量： =95％； NaO ： =； H20： 0． 3％ 熔點(diǎn)： 109111℃ (7)GS01催化 劑 形狀：圓柱型：顆粒度：直徑 ；長(zhǎng)度 610mm； 堆密度： 177。 ／ dm3；反應(yīng)溫度： 500600℃ 水：乙苯 =： 1(wt)；乙苯液態(tài)空速： — (v) 乙苯轉(zhuǎn)化率： 4047％ 苯乙烯選擇性： 9496％ 年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸苯乙烯工藝設(shè)計(jì) 11 (8)M劑： 外觀：棕褐色，粒狀；純度： =90％ (wt) 含水： =1％ (wt)；灰粉 =1％ (wt)；熔點(diǎn)： =l 80℃ 熱敏性物質(zhì)，低于 50℃ 存放；使用溫度： =120℃ 分子量： 137 烷基化 (催化劑為氯化鋁 ) 乙苯脫氫： (催化劑為 XHD2或 GS01) 苯乙烯生產(chǎn)原理 本裝置采用液相烷基化 (烴化 )法制取乙苯，然后乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯。液相烷基化法，制取乙苯，是以苯和乙烯為原料，并以無(wú)水三氯化鋁和二乙苯或三乙苯配置成的絡(luò)合物 (復(fù)合體 )為催化劑，在烴化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行液相烷基化反應(yīng)，其產(chǎn)物 ?烴化液 (粗乙苯 )，采用精餾的方法，從烴化液中分離出來(lái)乙苯 [14,15]。乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯是裂解吸熱，體積增加的反應(yīng)，此反應(yīng)采用水蒸氣為稀釋劑，降低乙苯分壓使反應(yīng)向生成苯乙烯的方向進(jìn)行，乙苯與水蒸氣混合加熱，在脫氫催化劑作用下，乙苯高溫脫氫制取乙烯， 并減壓精餾精制產(chǎn)品苯乙烯。 烷基化反應(yīng)（烴化） 主反應(yīng)： 32562266 3 CHCHHCCHCHHC A l C l?? ???? 副反應(yīng)： 324623223256 3 CHCHHCCHCHCHCHCHCHHC A l C l?? ???? 烷基化反應(yīng)： 3256664623 2 CHCHHCHCHCCHCH ? ??? ? 水解反應(yīng)： H C lOHAlOHA lC l 3)(3 323 ?? ??? 中和反應(yīng)： OHN a C lN a O HH C l 2?? ??? 乙苯脫氫反應(yīng) 主反應(yīng)： 22566005203256 HCHCHHCCHCHHC ?