燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。
（3）、乙苯 外观与性状：无色液体，有芳香气味。 熔点(℃)：-94.9 沸点(℃)：136.2 相对密度(水=1)：0.87 相对蒸气密度(空气=1)：3.66 饱和蒸气压(kPa)：1.33(25.9℃) 临界温度(℃)：343.1 临界压力(MPa)：3.70 闪点(℃)：15 引燃温度(℃)：432 爆炸上限%(V/V)：6.7 爆炸下限%(V/V)：1.0
4、原料配比
乙烯与苯的比例对烷基化产 品的组成影响很大。
图中是乙烯与苯的分子比对 产品的影响。由图中可知， 乙苯产率随乙烯与苯比例的 增加而增加，多乙苯的产率 也相应随之提高。当两者比 例超过0.6时，乙苯产率的增 加显著减小，而多乙苯产率 的增加却显著加大。
所以乙烯与苯的摩尔比以 0.5～0.6为宜。
优点： 该工艺可以用浓乙烯为原料,也可用稀乙烯混合气体 为原料,该工艺采用ZSM-5沸石催化剂,完全避免了AlCl3催化 剂带来的一系列问题。该催化剂对苯和乙烯的烃化反应及多 乙苯与苯的反烃化反应均具有较强的催化剂活性和良好的选 择性,可达99.5%。
此工艺催化剂用量少,容易结焦而失活,但容易再生,使用寿命 长,生产中不存在环境污染和设备腐蚀问题。此外,系统排放 的废气和残液均可为装置提供25%的燃料,输入系统的热量和 反应生成的热量中95%可回收。因此,物耗、能耗低。
本项目选用：气相法
理由：该工艺采用ZSM-5沸石催化剂,完全避免
了AlCl3催化剂带来的一系列问题，该催化剂对苯 和乙烯的烃化反应及多乙苯与苯的反烃化反应均 具有较强的催化剂活性和良好的选择性,转化率可 达99.5%。
此工艺催化剂用量少,容易结焦而失活,但容易再生, 使用寿命长,生产中不存在环境污染和设备腐蚀问 题。此外,系统排放的废气和残液均可为装置提供 25%的燃料,输入系统的热量和反应生成的热量中 95%可回收。因此，物耗、能耗低。
典型设备的选择
1、物料性质 （1）、乙烯
健康危害 侵入途径：吸入。 健康危害：具有较强的麻醉作用。
毒理学资料及环境行为 毒性：属低毒类。 急性毒性：LC95000ppm(小鼠吸入) 亚急性和慢性毒性：大鼠吸入11.5g/m3，1年， 生长发育与对照组有差别。
危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混 合物。遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起 燃烧爆炸的危险。与氟、氯等接触会发生剧烈 的化学反应。
挥发度：挥发度大
（4）、 ZSM-5沸石
纳米ZSM-5分子筛具有较大的外表面积，其吸 附和转化大分子的能力强；其表面原子周围缺 少相邻的原子，有许多悬空键（处于不饱和状 态），即更多更接近的活性中心位，使反应物 分子易于扩散并与活性中心接触引发催化反应， 故具有大的化学活性。其在催化、离子交换吸 附、复合材料方面显示出优异的性能，因而被 更广泛的应用于工业生产中。
3、Unocal/Lummus/ UOP液相法
20 世纪80 年代以来, 美国三个公司联合开发了固体酸催化剂催化苯与 乙烯液相法制乙苯的新技术,以Y-沸石为催化剂, Al2O3为粘合剂。在 232～316℃和2.79～6.99MPa下进行反应, 苯的质量空速2～10/h ,苯/ 乙烯摩尔比4～10。
个阶段 ,即由以
三氯化铝为催化剂的烷基化反应路线,以ZSM-5沸石 分子筛为催化剂的气相烷基化法以及由Y-沸石为催化 剂的液相法制乙苯工艺路线。 近几年来,国内也开展了以沸石为催化剂生产乙苯的研 究,并显示了良好的工业前景。同时,催化蒸馏技术制 乙苯的研究也取得了进展。
5、催化剂
该工艺采用ZSM-5沸石催化剂,完全避免了 AlCl3催化剂带来的一系列问题。但由于 ZSM-5催化剂的活性温度较高,因此反应要 在较高温度下进行。在较高温度下,烷基化 反应速率较快,该催化剂对苯和乙烯的烃化 反应及多乙苯与苯的反烃化反应均具有较 强的催化剂活性和良好的选择性,可达 99.5%。
项目A03：50kt/a乙苯的生产 工艺组织与实施
第二组： 周文仙、孔琴琴、孙敏、吴林飞、马俊、 徐晨、殷斐
目录
A0301生产工艺路线选择 A0302生产工艺条件影响因素分析 A0303典型设备的选择 A0304生产中安全、环保、节能措施
生产工艺路线选择
生产现状 到目前为止,工业上乙苯主要由苯与乙烯的烷基化反应
2、工艺条件
乙苯单元由烷基化反应、烷基转移反应和乙苯精馏部分 构成。
烷基化反应部分的任务是在分子筛催化剂的作用下使乙 烯和苯烷基化生成乙苯、多乙苯等物质。
烷基转移反应部分的任务则是在分子筛催化剂的作用下 使苯、多乙苯发生烷基转移反应，生成乙苯。
烷基化反应和烷基转移反应部分的出料中含有乙苯、多 乙苯、重质物及未反应的原料苯，都被送到乙苯精馏预 分馏塔。
溶解性：不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多数 有机溶剂。
主要用途：用于有机合成和用作溶剂。
毒性：有毒
危险特性：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性 混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引 起燃烧爆炸的危险。与氧化剂接触猛烈反应。 流速过快，容易产生和积聚静电。其蒸气比空 气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火 源会着火回燃。
优点：该法不产生污染环境的废料,反应温度低(一 般不超过300°C),乙苯中二甲苯杂质含量仅为 20~40×10-6,远远少于气相法。催化剂的运转周 期可长达一年,对原料纯度要求不高。使用后的催 化剂可以进行器外再生,再生条件缓和,使用寿命可 达3年。
缺点：但该法只能用于浓乙烯的烷基化反应,而不 适合FCC干气或焦炉尾气原料。空速低,催化剂用 量大,反应压力较高,使能耗增加,设备和操作复杂。
缺点：在处理FCC干气或焦炉尾气原料时,为了延长催化剂单 程寿命,需对原料进行严格精制(原料气中丙烯、H2S、O2和 H2O等杂质均需净化至质量分数均为10-15以下)。且该工艺 装置投资和能耗相对较高(苯单耗0.749t/t乙苯,乙烯0.168t/t乙 苯)。产物中二甲苯含量较高(约2×10-3)，影响产品的品质。
从动力学方面分析，反应温度低，反应速度低，对反 应进行不利。
适宜的温度随所用催化剂不同而不同。我组选用 ZSM-5催化剂，反应温度主要满足催化剂发挥催化活 性和延长使用寿命的需要,一般为440～445℃,过高的 反应温度同样会发生生成焦油等副反应,结果导致催化 剂因表面结炭而失活。
2、压力
催化剂、苯、多乙苯循环使用,每吨乙苯副产焦油1.8～2.7kg。
此反应中苯的烷基化反应和多乙苯的烷基转移反应在一台反应器 中完成。为限制多乙苯的生成,必须控制乙烯与苯的比例。工业生 产装置控制乙烯与苯的分子比为0.3～0.4 左右。
催化剂配合物呈红色,与液态芳烃不互溶,反应时乙烯鼓泡进入含有 两个液相的的反应器内,使它们分散混合。
实际生产中,反应器有两种工艺。一是回收的多乙苯进 入同一反应器。另一种是进入另外一个烷基化反应器。
苯在温度为400 ℃左右,压力为1.2～1.6MPa下,以气 相进入顶部床层,进行苯和乙烯的气相烷基化反应,同 时也进行二乙苯和苯的烷基转移反应。苯与乙烯的重 量综合比为18.5 ,乙烯转化率达99.8 %。苯循环,回收 后的多乙苯进入烷基转移反应器进行烷基转移反应。 其操作条件为：压力0.6～0.7MPa ,温度440～445℃, 苯与多乙苯分子比为(1～1. 52) :1 ,苯单程转化率为 15%(Wt ) ,乙苯收率为98%。
由于传统的AlCl3法存在着污染腐蚀严重及反应器内两 个液相等问题,1974年Monsanto/ Lummus公司提出 了均相AlCl3法。
该工艺通过控制乙烯的投料,使AlCl3催化剂的用量减 少到处于溶解度范围内,使反应可以在均一的液相中进 行,提高了乙苯的产率。
反应温度为95 ～ 100℃,压力0.6～0.8MPa ,乙烯与苯 的摩尔比为0.6。均相AlCl3法进料乙烯浓度范围可为 15%～100%。
生产方法
1、 AlCl3法
（1）、 AlCl3液相法 此方法为传统的AlCl3法，使用AlCl3 - HCl催化剂，溶解于苯、乙
苯和多乙苯的混合物中，生成络和物。
该络和物在烷基化反应器中与液态苯形成两相反应体系，同时通 入乙烯气体，在温度130℃以下，常压至0.15MPa下发生烷基化反 应，生成乙苯和多乙苯，同时，多乙苯和乙苯发生烷基转移反应。 反应器中乙烯与苯摩尔比为0.30～0.35 ，乙烯转化率接近100%， 烷基化反应收率为97.5%。
优点：烷基化和烷基转移反应在两个反应器中进行,乙 苯收率高,副产焦油少,AlCl3用量少(仅为传统法的1/3)。
缺点：这种方法也只是使设备腐蚀及环境污染问题有 所缓解,并未从根本上得到解决。
2、Mobil - Badger气相法
1976 年由Mobil 和Badger公司合作开发了以高硅 ZSM - 5沸石为催化剂制乙苯的气相法。1980年在美 国Hoechst公司实现了工业化,年产47.3万吨乙苯。
由表3可以看出，压力对反应的影响十分显著，即 随反应压力的增加，乙烯转化率明显增加。反应 压力增加有利于乙烯在液相中的溶解吸收，而乙 烯在液相中的溶解吸收是整个过程的控制步骤， 所以烷基化反应相应加快，乙烯转化率提高。
3、乙烯浓度
由表2可知,乙烯浓度对催化精馏过程有影响。干气中乙烯 浓度提高,乙烯的转化率提高,乙苯选择性降低。这是由于 在反应压力一定的情况下,干气中乙烯浓度增加,乙烯分压 增大,有利于乙烯在液相中的溶解吸收,提高了乙烯的转化 率。又由于乙烯在液相中的溶解度增加,继续烷基化反应 速率增大,生成更多的二乙苯和多烷基苯等,降低了乙苯的 选择性
优点：乙烯的转化率接近100%,乙苯的收率较高,循环苯和乙 苯的量较小;苯与乙烯的烷基化反应和多乙苯的烷基转移反应 可在同一台反应器中完成。 缺点：反应介质的腐蚀性强,设备造价与维修费用高以及反应 产物有机相经水洗、碱洗后产生大量含有氢氧化铝淤浆的废 水,加上废催化剂,造成了严重的环境污染。