年产30万吨苯乙烯工艺设计(5)

苯乙烯(St)是一种重要的化学物质,由于苯乙烯的乙烯基基团的具有高反应性,其很容易产生聚合物和共聚物。苯与乙烯的烷基化产生乙苯(EB),乙苯可以进


苯乙烯(St)是一种重要的化学物质,由于苯乙烯的乙烯基基团的具有高反应性,其很容易产生聚合物和共聚物。苯与乙烯的烷基化产生乙苯(EB),乙苯可以进一步脱氢生成苯乙烯(St),因此,在石化工业中,苯乙烯(St)与乙苯(EB)的分离是非常重要的。由于它们沸点的细微差别,通常很难用普通的方法将苯乙烯(St)从乙苯(EB)分离出来。作为新型功能材料,MOFs对苯乙烯(St)和乙苯(EB)的分离具有较强的鲁棒性和有效性。例如,MIL-53已被证明具有选择性吸附苯乙烯/乙苯的高分离性能,因此获得吸附剂和吸附物之间的空间接近性和相互作用来提高反应效率是非常可取的。

苯乙烯是一种用于聚苯乙烯和合成橡胶的贵重商品,它是由乙苯脱氢法生产的。第一个苯乙烯生产的工业过程在20世纪30年代就已经开始了。从那时起,苯乙烯生产继续增加满足市场需求。目前,苯乙烯的全球生产能力每年超过2500万吨,预计将进一步增长。因此,为了满足不断增长的世界人口的需求,重要的研究和发展倡议正在增加,以开发更有效的催化剂、反应堆和过程。

在工业常规固定床单元中,苯乙烯生产的增加是可以实现的,只要保证设计、操作参数和催化剂的选择合适。催化剂的开发仍然是解决与商业促进Fe2O3基催化剂相关问题的一项重要研究:Fe的活性氧化态的不稳定性;赤铁矿(α-Fe2O3)是首选的苯乙烯的形成的催化剂,但该催化剂本身倾向于降低氧化态甚至元素铁(促进焦炭的形成和脱烷基化作用),而且有非常低的表面积,和炭快速失活。

在脱氢催化剂失活过程可能发生结果的几个因素,包括:高温烧结,中毒的反应原料的杂质和催化剂之间,和焦炭沉积在催化剂表面。所有被提及的失活的原因都是严格的相互关联的,并与转换的减少相一致,在某些情况下改变了产品的选择性。然而,在正常反应条件下,焦炭的形成是影响催化剂活性的最重要因素。随着催化过程的进展,催化剂的活性位点被焦炭覆盖,导致催化剂活性的衰减。焦炭的形成也导致了选择性的损失,因为它来自于原料乙苯和/或产品苯乙烯。

工艺的发展过程中,选择性膜的应用进一步增加了苯乙烯的选择性,从而降低了甲苯的收率,因为通过膜去除了氢。在流化床中,乙苯脱氢比常规固定床操作有三个重要的优势:短接触时间,最大限度地减少了对苯乙烯选择性的裂化反应,对催化剂颗粒进行适当的温度控制,连续催化剂再生。氟化FeOx-meso-Al2O3催化剂具有良好的应用前景。即使在低温操作流化床条件下(350°C)催化剂的效果表现也是十分明显的。最重要的是,在催化剂运行后,通过催化剂床上的空气可以很方便地再生催化剂。在高温裂解反应中,焦炭的形成与乙苯转化的线性度偏差较小。目前最先进的商业苯乙烯精馏方案,采用常规精馏柱净化苯乙烯,采用能源、火用和经济分析。ZrB2O5的改性促进了甲醛的形成,增加了甲苯的转化,抑制了苯乙烯与乙苯的主要途径甲醇的转移加氢,从而提高了苯乙烯的选择性。

膜反应器可以显著提高苯乙烯的收率和选择性。科学家曾大量研究了催化膜反应器中扫气流速对苯乙烯脱氢的影响,并在膜反应器中观察到乙苯转化、苯乙烯产量和选择性的显著增强。而且科学家还发现,随着压力的增加,苯乙烯选择性没有明显降低。

乙苯脱氢制苯乙烯将氢从脱氢侧移出,并从氢化反应热中向同侧提供热量,在提高苯乙烯产量方面起着非常重要的作用。

苯乙烯和苯胺是石化行业的贵重产品。苯乙烯用于各种聚合物的生产。其商业化生产主要是乙苯脱氢。这种脱氢反应是可逆的,热力学上的限制是最大可实现的大约50%的转换。