乙苯脱氢制苯乙烯

一．热力学分析：

问题3：乙苯脱氢时发生哪些副反应？ 问题4：用热力学分析的方法说明反应温度、反应压力、稀释挤兑乙苯脱氢的影响？ 1． 化学反应：

C6H5-CH2-CH3==C6H5-CH=CH2+H2① 副反应：

平行副反应：

C6H5-CH2-CH3——>C6H6+C2H4 ② C6H5-CH2-CH3——>C6H5-CH3+CH4 ③ 连串副反应：

nC6H5-CH=CH2——>-[-CH-CH2-]n-

| C6H6

C6H5-CH=CH2+2H2——>C6H5-CH3+CH4

10C6H5C2H51C6H6+C2H410^6Kp10^(-1)10^(-2)C6H5C2H5C6H5CH3+CH410^410^(-3)10^33004005006007008009001000温度，°C图4-5 乙苯脱氢主副反应平衡常数比较KpC6H5C2H5C6H5C2H3+H210^5 2． 温度对乙苯脱氢的影响

表4-2乙苯脱氢反应的平衡常数 温度，K Kp 700 3. 30*10^(-2) 800 4. 71*10^(-2) 900 3. 75*10^(-1) 1000 2. 00 1100 7. 87 表4-6 乙苯脱氢反应温度的影响

催化剂 反应温度 转化率， 选择性 XH—02 580 53. 0 94. 3 600 62. 0 93. 5 620 72. 5 92. 0 640 87. 0 89. 4 G4—1 580 47. 0 98. 0 600 63. 5 95. 6 620 76. 1 95. 0 640 85. 1 93. 0 乙苯液空速（LHSV）1hr^(-1),乙苯/H2O (体积比)=1/1. 3

(dlnKp/dT)p=(△H/R)*(1/T^2) dlnKp=(△H/R)*(dT/T^2)

=(△H/R)*[(-1/T2)-(-1/T1)] =(△H/R)*(-1/T2+1/T1) >0

dlnKp>0,T升高，则Kp也升高。

20聚合速度，%每小时1086421.00.80.60.40.20.160708090100110120130140温度，°C图4-15 各温度下的苯乙烯聚合速度 3． 压力对乙苯脱氢的影响 a——>b+c

Kp=(PB^b)*(PC^c)/(PA^a)

=[(yB^b)*(yC^c)/(yA^a)]*[P^(b+c-a)] =[(yB^b)*(yC^c)/(yA^a)]*P^△V

表4-3压力对乙苯脱氢生成苯乙烯反应平衡

转化率的影响

压力/Kpa 101. 3 10.1 平衡转化率% 温度/K 10 465 390 30 565 455 50 620 505 70 675 565 90 780 630 4． 惰性气体的影响

（1） 惰性气体起稀释剂作用 （2） 通常用水蒸气作稀释剂，其优

点是油水易分离。

（3） 烃和水的比例： 对于等温反应器：

水/乙苯 = 1.0～1.5(质量)

= 6 ～９( mol )

对于绝热反应器：

水/乙苯 =2.6(质量)

=15 ( mol )

表4-7乙苯液空速的影响 乙苯液空速1 0. 6 （LHSV）,1/h 乙苯/水蒸气1/1. 3 1/1. 3 （体积比） 反映温度， 转化选择转化选择摄氏度 率，% 性，% 率，% 性，% 580 53. 0 94. 3 59. 8 93. 6 600 62. 0 93. 5 72. 1 92. 4 620 72. 5 92. 0 81. 4 89. 3 640 87. 0 89. 4 87. 1 84. 8 二.催化剂

1. 对催化剂的要求:

适宜的活性；高的选择性；热稳定性好（催化剂不融熔）；化学稳定性好（不会被水蒸气破坏）；抗结焦性能好；易再生。 2．催化剂类型： （1） 氧化镁系： 组成：

MgO72.4%－Fe2O318.4%－CuO4.6%－K2O4.6% （2） Fe系

（3） 贵重金属催化剂:例如Pt …… 2. 催化剂中各组分的作用: (1) Fe Fe3O4 (活性组分)

(2)氧化铬 Cr2O3 能使催化剂不熔融,但

它有毒

(3)氧化钾

(4)多组份: Mo2O3 CeO2

Fe2O3－Mo2O3－CeO2－K2O

无铬催化剂

三.动力学分析 1. 反应机理

双位吸附机理 E+ * ——>E*

E*+ *’——>S*+H*’

————表面反应；控制步骤

S*——>S+* H*’——>H+*’ 2. 动力学方程： r=r1-r-1

=k1*λE*(PE-PS*PH/K’)/ (1+λE*PE+λS*PS)^2

λE*(PE-PS*PH/K’)是推动力项；

(1+λE*PE+λS*PS)^2是阻力项。 K’:总括平衡常数=KP*λE/(λS*λH) 俄罗斯：r=k1*(PE-a/KP*PS*PH2)/

(1+λS*PS)^2

此时：λE<<λS

兰化：条件：315#氧化铁系

粒度：45—55目 水油比：2.45

r=kE*[PE-PS*PH/kP]+PE*(kT+kB)/ (1+λE*PE+λS*PS)^2

扩散：催化剂颗粒大小对脱氢反应速度及选择性的影响。

10025-30筛孔953.2mm选择性，%908580757.95mm70550560570580590600610620630640650660温度，°C图4-6 催化剂的颗粒度对乙苯脱氢选择性的影响4.8mm 10000650600550速率*10^3,mol/s*g催化剂100025-30筛孔1003.2mm4.8mm7.0mm01.061.081.101.121.141.161.181.201.221.24温度 10^3/T,K图4-7 催化剂的颗粒度对乙苯反应速度的影响