第七章 芳烃系列典型产品的生产工艺
【学习目标】
了解芳烃的结构特点及其工业来源。 掌握乙苯、 苯乙烯、 二甲苯和苯酐生产的反应 原理、 工艺条件、 工艺流程以及安全生产技术。
第七章 芳烃系列典型产品的生产工艺
第一节 苯烷基化生产乙苯
乙苯是具有芳香气味的无色透明液体，沸点为 409.2K，凝固点为178.5K。可溶于乙醇、苯、四氯 化碳和乙醚，几乎不溶于水。乙苯易燃，其蒸气与 空气能形成爆炸性混合物，爆炸范围 (体积分数)为 2.3%~7.4%。乙苯有毒，其蒸气能刺激眼睛、呼吸 器官和黏膜，并能使中枢神经系统先兴奋而后呈麻 醉状态。工作场所最高允许浓度为100mL/m3。
乙苯催化脱氢是工业上生产苯乙烯的传统工 艺，由美国 Dow 化学公司首次开发成功。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
一、反应原理 1. 主、 副反应 主反应为：乙苯在催化剂氧化锌或氧化铁的作 用下，高温脱氢生成产物苯乙烯。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
苯乙烯由于分子侧链中有 C=C双键，因此化学 性质较为活泼。本身可以自聚生成聚苯乙烯 (PS)树 脂，也可以和其他不饱和化合物发生共聚。如与丙 烯腈共聚为 AS塑料，与丁二烯共聚为丁苯橡胶，与 丁二烯、丙烯腈共聚生成 ABS工程塑料，与顺丁烯 二酸酐、乙二醇以及邻苯二甲酸酐等共聚生成聚酯 树脂等，所以苯乙烯是三大合成工业的重要单体， 另外，苯乙烯还广泛用于制药、涂料、颜料和纺织 等工业。
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第一节 苯烷基化生产乙苯
气相法工艺因具有原料普适性好 (适用于稀乙烯， 可利用炼油厂尾气)、催化剂用量省、工艺流程简单以 及装置灵活性等优点受到关注。
液相分子筛法生产乙苯是国外采用的主要生产技 术。由于稀乙烯资源广、价格比较便宜，稀乙烯、苯 烷基化生产乙苯技术经济指标先进，生产技术成熟可 靠，所以现在国内多数运行和在建的装置多采用第五 代干气制乙苯技术。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
一、反应原理 2. 催化剂 在工业上，脱氢催化剂主要有两类，一类是以 氧化锌为主体的催化剂；另一类是以氧化铁为主体 的催化剂。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
第七章 芳烃系列典型产品的流程 苯烷基化生产乙苯工艺流程 (以国内干气制乙苯 技术为例)如图7-1所示。 烷基化反应为气相，烷基转移反应为液相，分 别在两个反应器中进行，催化剂为国产CDM-5分子 筛。
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第一节 苯烷基化生产乙苯
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第一节 苯烷基化生产乙苯
二、工艺条件 1. 烷基化反应工艺条件 (1)反应温度：适宜的反应温度一般为593~693K， 依据所选用催化剂不同略有差异。 (2)原料配比：适宜的苯烯比为4~8。 (3)乙烯空速：适宜空速的选择既要保证较高的乙烯 转化率，又要考虑反应器生产能力，具体控制参数还与 所选原料乙烯的浓度有关。 (4)原料纯度：对硫化氢、一氧化碳、水以及丙烯等 杂质含量要严格控制 。 (5)反应压力：适宜的操作压力范围为1.0~2.8MPa。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
目前，世界范围内苯乙烯的生产主要包括乙 苯催化脱氢法、乙苯氧化脱氢法、环氧丙烷-苯乙 烯联产法、裂解汽油抽提法等生产技术。其中， 乙苯脱氢是目前国内外生产苯乙烯的主要方法， 世界上约有90%的苯乙烯通过该方法进行生产。
一、反应原理 1. 主、 副反应 (1)平行副反应 由于乙苯中的苯环比较稳定，故 反应都发生在侧链上。平行副反应主要有裂解反应 和加氢裂解反应两种。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
一、反应原理 1. 主、 副反应 (2)连串副反应 主要是脱氢产物的聚合、缩聚 生成焦油和焦，以及脱氢产物加氢裂解生成甲苯和 甲烷。 在水蒸气存在的条件下，乙苯还可能发生水蒸 气的转化反应。
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第一节 苯烷基化生产乙苯
乙苯是一个重要的中间体，主要用于脱氢制造 三大合成材料的重要单体苯乙烯；其次用作溶剂、 稀释剂以及用于生产二乙基苯、苯乙酮、乙基蒽醌 等。乙苯还是医药工业的重要原料。
工业上乙苯生产主要以苯与乙烯为原料，在催 化剂作用下，经烷基化反应制得。目前，以苯和乙 烯为原料烷基化生产乙苯工艺主要有 AlCl3 液相烃 化法和分子筛多相催化烃化法。其中，分子筛多相 催化法又分为气相催化法和液相催化法。
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第一节 苯烷基化生产乙苯
一、反应原理 1. 主反应和副反应 主反应
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第一节 苯烷基化生产乙苯
一、反应原理 1. 主反应和副反应 副反应
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第一节 苯烷基化生产乙苯
一、反应原理 1. 主反应和副反应 烷基转移
第七章 芳烃系列典型产品的生产工艺
第一节 苯烷基化生产乙苯
二、工艺条件 2. 烷基转移反应工艺条件 (1)反应温度：适宜反应温度 (液相)一般为 443~515K。 (2)苯与多乙苯比率：液相烷基转移反应器设计的苯 与多乙苯的质量比大约是3~6。 (3)水含量：要求越低越好。 (4)空速：空速选择有一个上限，以防止床层流动。 (5)反应压力：生产中一般控制操作压力为 2.6~3.8MPa。
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第二节 乙苯脱氢生产苯乙烯
苯乙烯又名乙烯基苯，无色油状液体，沸点为 418K，凝固点为242.6K，在298K 时的密度为 901.9kg/m3。难溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚 等溶剂。毒性中等，在空气中最大允许浓度为 100mg/kg。能与空气形成保证性混合物，爆炸极限 (体积分数)为1.1%~6.1%。