乙苯主要工业生产方法及其危险性分析.docx

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1、乙苯主要工业生产方法及其危险性分析安全071李锦洋摘要：本文概括介绍了工业上乙苯的主要生产方法及对其中危险性的分析关键词：工业生产、乙苯、烷基化、工艺技术、危险性　　乙苯是生产苯乙烯的中间产品,少量的乙苯也用于溶剂、稀释剂以及生产二乙基苯等。目前在工业生产中,除极少数(≯4%)乙苯来源于重整轻油C8芳烃馏份抽提外,其余90%以上是在适当催化剂存在下由苯与乙烯烷基化反应来制取。1工业生产乙苯工艺到目前为止,工业上乙苯主要由苯与乙烯的烷基化反应来生产的。由烷基化制乙苯的工艺至今经历了三个阶段,即由三氯化铝为催化剂的烷基化反应路线,以ZSM-5沸石为催化剂的气相烷基化法以及由Y-沸石为催化剂的液

2、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。1.1AlCl3法AlCl3法采用的是典型的Friedel-Crafts工艺,用AlCl3配合物为催化剂。反应的副产物主要为二乙苯和多乙苯,有AlCl3液相法和均相AlCl3法之分。1.1.1AlCl3液相法传统的AlCl3液相法是DOW化学公司于1935年开发的最早的乙苯生产工艺,在工业生产中占有重要地位。国外多家化学公司都在此基础上开发了自己的技术(Basf、Shell、Monsanto、UCC等)。其中,使用最广泛的是UCC/Badger工艺。传

3、统的AlCl3液相法使用AlCl3-HCl催化剂,AlCl3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%。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～

4、0.4左右。反应产物的平衡组成只与反应混合物中烷基和苯核有关。工艺流程见图1。1.1.2均相AlCl3法由于传统的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160～180℃,压力0.6～0.8MPa,乙烯与苯的摩尔比为0.8。均相AlCl3法进料乙烯浓度范围可为15%～100%。当用稀乙烯为原料时,原料气中H2S、O2、CO2和H2O均需净化至质量分数约为5×10-6以下。1.1

5、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。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,进行气相烷基化反应,同时也进行烷基转移反应。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

6、子比为(1～1.52):1,苯单程转化率为15%(Wt),乙苯收率为98%。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,但在处理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10-5以下)。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)。第一套利用炼厂气为原料生产乙苯的工业化试验装置建成于1977年,并于1991年在英国Stanlow建成投产了16万吨/年乙苯的第一套大型工业装置。工艺流程见图2。1.2Unocal/Lummus/UOP液相法20世纪80

7、年代以来,美国Unocal/Lummus/UOP公司联合开发了固体酸催化剂上苯与乙烯液相法制乙苯的新技术,以USY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。该法不产生污染环境的废料,反应温度低(一般不超过300℃),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。