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1、乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯第1页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯实验内容实验内容 一、一、实验目的与要求实验目的与要求 二、二、原料及产品性质原料及产品性质 三、三、主副反应及影响反应的因素主副反应及影响反应的因素 四、四、实验装置与流程实验装置与流程 五、五、操作步骤及反应条件操作步骤及反应条件 六、六、数据记录与处理数据记录与处理 七、问题思考七、问题思考第2页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯实验目的与要求实验目的与要求v了解苯乙烯制备过程，设计合理工艺流程，并安装好实验装置。了解苯乙烯制备过程，设计合理工艺流程，并安装
2、好实验装置。v掌握检查实验装置漏气的方法。掌握检查实验装置漏气的方法。v学会稳定操作条件的方法，正确取好数据，并计算其结果，学会稳定操作条件的方法，正确取好数据，并计算其结果，如空速，转化率、产率及收率。如空速，转化率、产率及收率。v学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。学会使用温度控制和流量控制的一般仪表、仪器。v作出反应温度对转化率，选择性、收率的影响曲线图。作出反应温度对转化率，选择性、收率的影响曲线图。第3页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯原料及产品性质原料及产品性质一、原料一、原料 乙基苯乙基苯 催化剂：氧化铁系催化剂催化剂：氧化铁系催化剂二、产品二、产品 苯乙
3、烯苯乙烯 相关副产品相关副产品第4页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯乙基苯性质乙基苯性质v 英文名：英文名：Phenylethanev【分子式】【分子式】C8-H10（C6H5CH2CH3）v【分子量】【分子量】106.16v【比重】【比重】0.8669(20)v【熔点】【熔点】-94.9 v【沸点】【沸点】136.2【自燃点】【自燃点】432.22v【蒸汽压】【蒸汽压】10毫米汞柱毫米汞柱(25.9)v【蒸汽密度】【蒸汽密度】3.66v【闪点】【闪点】15 v【爆炸极限】【爆炸极限】16.7%v【毒性分级】中毒【毒性分级】中毒v【爆轰气体危险特性】与空气混合可爆【爆轰气体危险
4、特性】与空气混合可爆v【可燃性危险特性】遇明火、高温、氧化剂易燃【可燃性危险特性】遇明火、高温、氧化剂易燃第5页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯脱氢催化剂脱氢催化剂 氧化铁系催化剂组成氧化铁系催化剂组成Fe2O3CuOK2OCr2O5CeO2 第6页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯苯乙烯性质苯乙烯性质v英 文 名：Styrene;Styrol;Vinylbenzene 别名 乙烯基苯 v分 子 式：C6H5CH:CH2 v产品用途：主要用于聚苯乙烯、合成橡胶、工程塑料、离子交换树脂等的原料 v物化性质 无色油状液体，有芳香气味。凝固点-30.6。沸点145。相对
5、密度0.9059(20/4)。闪点（开杯）31.11。自燃点490。折射率nD(20)1.5467。粘度（20）0.763mPas。不溶于水，溶于乙醇及乙醚。当加热或暴露日光下，或在过氧化物存在下容易聚合，聚合时释放热量，并能引起爆炸。爆炸极限1.1%6.1%（体积）。v毒性防护：本品有毒。毒性比苯弱。苯乙烯具有引人发笑的臭味，在0.000025就可以显明地察觉到。在0.00005就会感到不快，但在这样浓度下，尚无毒害作用。随浓度升高，则刺激性增强，可刺激皮肤，呼吸道。在通风不良的室内进食时会刺激胃粘膜。苯乙烯与苯不同，不会造成慢性中毒，因为苯乙烯在生物体内容易被氧化成苯甲酸、苯基甘醇、苯乙醇
6、酸等，进而成为马尿酸或葡萄糖酸酯而被排出体外。空气中最高容许浓度为420mg/m3。生产设备应密闭，防止跑、冒、滴、漏。注意个人防护，工作时应穿戴个人防护用具。操作人员进行定期检查，有呼吸系统疾病、肝脏病、肾脏病或血液病者，不宜从事本操作。第7页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯主反应主反应 H298K=115千焦/摩尔第8页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯副反应副反应 C6H5C2H5C6H6+C2H4等等v在水蒸汽存在下还能发生下列转化反应：在水蒸汽存在下还能发生下列转化反应：CH4+H2OCO+3H2，C6H5C2H5+2H2OC6H5CH3+CO2+3H2
7、 C2H4+2H2O2CO+4H2v此外还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合，生成焦油和焦炭，也可此外还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合，生成焦油和焦炭，也可能有深度裂解生成能有深度裂解生成C和和H2等副反应发生。等副反应发生。第9页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯影响因素影响因素v温度的影响温度的影响 乙苯脱氢反应为吸热反应，故温度对反应影响很大，本实验一般控制在乙苯脱氢反应为吸热反应，故温度对反应影响很大，本实验一般控制在540600。v压力的影响压力的影响 乙苯脱氢为增加体积的反应，降低压力有利于平衡向脱氢方向移动，本实验乙苯脱氢为增加体积的反应，降低压力有利于平衡向脱氢方向移动，本实
8、验加水蒸汽的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。较适宜的水蒸汽用量为加水蒸汽的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。较适宜的水蒸汽用量为水蒸汽：水蒸汽：乙苯乙苯=8:1（摩尔）（摩尔）=1.5:1（体积）（体积）v空速的影响空速的影响 乙苯脱氢反应系统中有平行副反应和连串副反应，随着接触时间的增加副反乙苯脱氢反应系统中有平行副反应和连串副反应，随着接触时间的增加副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，适宜的接触时间与催化剂的活性及反应温应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，适宜的接触时间与催化剂的活性及反应温度有关，在实验所用的铁系催化剂上，乙苯的液空速以度有关，在实验所用的铁系催化剂上，乙苯
9、的液空速以0.6hr-1为宜。为宜。第10页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯实验装置实验装置 第11页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯操作步骤操作步骤v安装好设备及电路，待教师检查后认为合格后，方可开始操作。检查反应系统的安装好设备及电路，待教师检查后认为合格后，方可开始操作。检查反应系统的密封性，用密封性，用0.1MPa压力表，数分钟内压力不变即符合要求，也可用肥皂泡试漏。压力表，数分钟内压力不变即符合要求，也可用肥皂泡试漏。v接通电源，使反应器的预热段、反应段分别逐步升温至预定的温度，同时打开冷接通电源，使反应器的预热段、反应段分别逐步升温至预定的温度，同时
10、打开冷却水。却水。v当预热温度达到当预热温度达到300，反应温度达，反应温度达400左右开始加入蒸馏水，校正水左右开始加入蒸馏水，校正水流量，（流量，（0.75ml/分），然后校正乙苯流量（分），然后校正乙苯流量（0.5ml/分）并使之稳定半小分）并使之稳定半小时。时。v反应开始每隔反应开始每隔1020分钟取一次样品，每个温度至少取二个样品，产品液从分离分钟取一次样品，每个温度至少取二个样品，产品液从分离器中放入量筒，然后用分液漏斗分去水层，称出烃液重量。器中放入量筒，然后用分液漏斗分去水层，称出烃液重量。v反应结束，停止加乙苯原料，反应温度维持在反应结束，停止加乙苯原料，反应温度维持在500
11、左右，继续通水蒸汽，左右，继续通水蒸汽，进行催化剂的清焦再生，约半小时后停止通水蒸汽，并降温。进行催化剂的清焦再生，约半小时后停止通水蒸汽，并降温。第12页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯控制反应条件控制反应条件v预热温度预热温度300,脱氢反应温度脱氢反应温度540600，水：乙，水：乙苯苯=1.5:1（体积比）。（体积比）。v相等于乙苯加料相等于乙苯加料0.5ml/分，蒸馏水分，蒸馏水0.75ml/分左右（分左右（50毫升催化剂）。毫升催化剂）。第13页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯数据记录与处理数据记录与处理原始记录原始记录时间时间 温温 度度 空空 速
12、速 尾尾 气气 脱氢产物脱氢产物 预热温度预热温度 投水量投水量 乙苯量乙苯量 水水 层层 量量 反应温度反应温度 烃层量烃层量 产品分析结果第14页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯计算结果计算结果第15页，本讲稿共16页乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯问题思考问题思考v乙苯脱氢反应中对于等温式反应器与绝热式反应器，它乙苯脱氢反应中对于等温式反应器与绝热式反应器，它们的催化剂床层反应温度分布情况如何，本实验装置的们的催化剂床层反应温度分布情况如何，本实验装置的温度差在哪里？温度差在哪里？v进行反应物料衡算，需要一些什么数据，已有的数据如进行反应物料衡算，需要一些什么数据，已有的数据如何来进行处理？何来进行处理？v为什么乙苯脱氢制苯乙烯反应需要控制适宜温度？为什么乙苯脱氢制苯乙烯反应需要控制适宜温度？第16页，本讲稿共16页