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1、第24卷第5期石化技术与应用Vol.24No.52006年9月PetrochemicalTechnology&ApplicationSep.2006研究与开发(353～356)LH375催化剂乙苯脱氢动力学模型1221邹隐文,王继龙,辛国萍,顾雄毅(1.华东理工大学联合化学反应工程研究所,上海200237;2.中国石油兰州石化分公司石油化工研究院,甘肃兰州730060)摘要:采用绝热固定床反应器,在负压条件下,研究了乙苯脱氢在催化剂LH375上的反应规律,并在此基础上建立了反应动力学模型。结果表明:
2、由动力学方程计算的反应结果与实验结果基本吻合,转化率的最大相对误差为2.8%,平均相对误差为1.1%;选择性的最大相对误差为1.6%,平均相对误差为0.64%。并采用所建模型考察了温度、空速、水油比、出口压力等工艺条件对反应转化率和选择性的影响,发现模型模拟规律完全符合工业生产中乙苯脱氢的反应规律。关键词:乙苯;苯乙烯;绝热;动力学模型+中图分类号:TQ241.21文献标识码:B文章编号:1009-0045(2006)05-0353-04LH375型乙苯脱氢催化剂由中国石油兰州加热,使保温层的温度接
3、近反应器床层的温度,石化分公司石油化工研究院(以下简称兰州石化以保证绝热效果。每个反应器的上部和下部分研究院)研制开发,它具有高性能和低水比的特别装有加热铁块,用以调节反应原料温度和防止点。为进一步掌握LH375催化剂的性能,了解轴向热散失。第1段反应器进口处设有1台预混使用该催化剂时乙苯脱氢的反应规律,以便为其合器,以保证水与乙苯在反应前能够充分混合,工业应用提供技术指导,华东理工大学与兰州石达到反应要求。化研究院合作,在中试实验装置上对LH375催化剂的乙苯脱氢反应动力学进行了研究。乙苯催化脱氢
4、制苯乙烯为吸热反应,两段脱氢反应的总绝热温降约为100℃,若采用等温积分反应器进行工业用催化剂的动力学研究,反应器的径向和轴向的等温条件将很难保证。另外,只有采用与工业反应器型式相近的实验室反应器进行工程动力学研究,获取的动力学数据才会[1]可靠。鉴于以上原因,实验采用与工业生产相1,2—水罐;3—乙苯罐;4,5—汽化器;6,7—过热器;似的两段绝热负压反应器,在负压条件下,对乙8—预混合器;9—第1段反应器;10—第2段反应器;11—冷凝器;苯脱氢制苯乙烯的反应动力学规律进行了研究。12,13—冷
5、凝液收集罐;14—取样瓶;15—缓冲罐;16—真空泵图1乙苯脱氢制苯乙烯实验装置1实验部分①1.1实验装置实验装置工艺流程如图1所示。第1段和①收稿日期:2006-04-11;修回日期:2006-06-10第2段反应器的直径均为50mm,两段催化剂床作者简介:邹隐文(1981—),男,湖北武汉人。华东理工大学在读硕士,研究方向为化学反应工程。层总高为900mm。每个反应器均设置了厚度约基金项目:中国石油天然气总公司基金资助项目(项目编号:为150mm的保温层,保温层外分3段用电热丝050403-14
6、-00)。·354·石化技术与应用第24卷1.2工艺流程产品分析采用GC-14C型岛津气相色谱反应原料水和乙苯的进料量由计量泵控制。仪对液体收集罐中的液体产物进行物性分析。约占总进水量60%(质量分数)的水经泵计量后1.4实验方案依次进入汽化器、过热器,被加热到600℃以上,乙苯负压绝热脱氢过程中,影响反应结果的成为过热水蒸气;其他约占总进水量40%(质量主要因素有:入口温度、空速、水油比(原料水与[2-6]分数)的水与原料乙苯混合后依次进入汽化器、乙苯的质量比,下同)和出口压力。由于在过热器,被加
7、热到560℃左右,然后与600℃以上工业生产中,工艺操作条件的变化范围较窄,反的过热水蒸气共同进入预混合器。2股物料在此应结果(乙苯转化率和苯乙烯选择性,以下分别混合均匀,然后经第1段反应器上部加热铁块加简称转化率、选择性)随工艺条件的变化接近于[2-3,6]热至所需温度后进入催化剂床层,进行脱氢反线性关系,因此确定采用正交实验法设计应,反应后物料的温度明显下降。降温后的物料实验。再经第2段反应器上部的铁块加热至规定温度实验方案按4因素、2水平的正交实验表设计,后进入第2段脱氢反应器进行反应,第2段
8、反应不考虑各因素之间的相互影响,共设计实施了8组器的出口产物经冷凝后进入液体收集罐,氢气等实验条件,每个因素的变化范围依据实际生产中的不凝性气体则由真空泵抽出,排入大气。工艺操作参数确定,如兰州石化分公司合成橡胶厂1.3实验原料及产品分析苯乙烯装置的工艺操作条件如下:反应器的入口温-1实验原料LH375型乙苯脱氢催化剂,兰州度为600～630℃,体积空速为0.32～0.45h,水油石化研究院生产,外观为红褐色圆柱体,粒径为比为1.5～1.8,出口压力为0.055MPa
