苯乙烯中主要的阻聚劑是對(duì)苯二酚,可以通過(guò)減壓蒸餾除去。先用10%NaOH洗一到兩次,再用水洗直至檢測(cè)到水為中性,用無(wú)水硫酸鎂干燥一夜,過(guò)濾以后再減壓蒸餾。用水泵一直抽,溫度大約為68-70度。純的苯乙烯是無(wú)色液體,如果聚了會(huì)變成淡黃色,并且液體黏度也會(huì)變大,所以需要低溫保存。
主要有乙苯催化脫氫法和乙苯共氧化法兩種。
乙苯催化脫氫法
乙苯在催化劑作用下,達(dá)到550~600℃時(shí)脫氫生成苯乙烯:
乙苯脫氫是一個(gè)可逆吸熱增分子反應(yīng),加熱減壓有利于反應(yīng)向生成苯乙烯方向進(jìn)行。工業(yè)上采用的方法是在進(jìn)料中摻入大量高溫水蒸氣,以降低烴分壓,并提供反應(yīng)所需的部分熱量,水蒸氣與烴的摩爾比(簡(jiǎn)稱水比)視反應(yīng)器類型的不同而異,范圍約在6~14之間。
①催化劑
早期采用的有美國(guó)加利福尼亞標(biāo)準(zhǔn)油公司的鎂系催化劑和德國(guó)法本公司的鋅系催化劑。第二次世界大戰(zhàn)后,廣泛采用美國(guó)殼牌石油公司開發(fā)的以氧化鐵為主要成分的催化劑(Fe2O3:K2O:Cr2O3=87:10:3),乙苯轉(zhuǎn)化率約60%,選擇性約87%。1978年,又出現(xiàn)了一種加有多種助催化劑的鐵系催化劑,苯乙烯選擇性可達(dá)95%,加入的助催化劑多為堿金屬或堿土金屬,如鉀、釩、鉬、鎢、鈰、鉻等。80年代工業(yè)上仍在繼續(xù)努力開發(fā)適用于低水比的催化劑,以節(jié)約能耗。
②反應(yīng)器
乙苯脫氫反應(yīng)器有等溫和絕熱兩種。等溫反應(yīng)器為列管式,已很少采用。使用絕熱反應(yīng)器時(shí),反應(yīng)所需的熱量由提高進(jìn)料溫度(610~660℃)和加大水比(≈14)而帶入。但溫度過(guò)高將引起乙苯的熱裂解,通常采用徑向反應(yīng)器,以減小氣體通過(guò)催化劑層的溫度降、壓力降,并分段引入過(guò)熱蒸汽,使軸向溫度分布均勻。
③工藝流程
包括乙苯脫氫和苯乙烯精餾分離兩部分。乙苯在反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)化率約在35%~40%,脫氫液約含乙苯55%~60%,苯乙烯35%~40%以及少量苯、甲苯及焦油等。用精餾方法可分出苯乙烯成品。由于乙苯和苯乙烯的沸點(diǎn)比較接近,分離時(shí)所需塔板數(shù)較多,而苯乙烯在較高溫度下又極易聚合。為了減少聚合反應(yīng)的發(fā)生,除加對(duì)苯二酚或硫等阻聚劑外,尚需采用減壓操作,并使用塔板效率高、阻力小的新型塔器或新型高效填充塔,使塔釜溫度不超過(guò)90℃。
乙苯共氧化法
苯乙烯也通過(guò)POSM法進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn),以乙苯和丙烯為原料,得到苯乙烯和環(huán)氧丙烷。在該生產(chǎn)路線中,乙苯被氧氣氧化生成乙苯的過(guò)氧化物,之后,該過(guò)氧化物被用來(lái)氧化丙烯,得到1-苯基乙醇和環(huán)氧丙烷。最終,苯基乙醇脫水后就可以得到苯乙烯。
此法的特點(diǎn)是生產(chǎn)每噸苯乙烯的同時(shí),可聯(lián)產(chǎn)0.4t環(huán)氧丙烷。它既不需脫氫法那樣的高溫,又可避免氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的污染問(wèn)題。但反應(yīng)復(fù)雜、副產(chǎn)物多、工藝過(guò)程長(zhǎng),乙苯單耗較脫氫法高。
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