文档介绍：乙苯催化脱氢制苯乙烯
1 引言
苯乙烯是现代石油化工最重要的单体之一,；
苯乙烯系列合成树脂的产量继聚乙烯和聚***乙烯之后位居第三位；
主要下游产品为：聚苯乙烯、ABS树脂、SAN树脂、乙苯催化脱氢制苯乙烯
1 引言
苯乙烯是现代石油化工最重要的单体之一,；
苯乙烯系列合成树脂的产量继聚乙烯和聚***乙烯之后位居第三位；
主要下游产品为：聚苯乙烯、ABS树脂、SAN树脂、丁苯共聚乳胶等，
2 乙苯转化为苯乙烯 的反应途径
乙苯催化脱氢法
乙苯丙烯共氧化法
1966美国Haicon公司开发；1973西班牙建成第一套工业装置；
此工艺生产的苯乙烯占世界产量10%，
乙苯 过氧化氢乙苯 ***苄醇 苯乙烯 联产环氧丙烷
氧化
丙烯
脱水
以氧气为氧源的 乙苯氧化脱氢法
较低温度下的放热反应,能耗低；
目前仍处于实验室研究阶段,关键是催化剂的研究；
氧化剂的参与不可避免深度氧化产物,选择性低，
3 乙苯催化脱氢法 制苯乙烯
热力学
强吸热可逆反应,需高温；
低分压有利于提高乙苯转化率,通过通入水蒸气或氮气实现；
主要副产物是苯和甲苯；
主反应与水汽变换反应、热裂解、催化裂解等反应相伴随，
乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
1960年：Fe-K-Cr
1970年代中期：Fe-K-Ce-Mo
1980年代左右：高钾、低水比
第四代：低钾、镁结构助剂、低水比
广泛使用的新型号催化剂：Styromax-1, Styromax-4等，
乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
催化剂主活性组分：
对催化剂活性相的几种看法：
KFeO2活性相 大多数学者支持
活性相结构不稳定,呈多相动态体系：K2Fe2O4, K2Fe22O34, Fe3O4
K2Fe22O34活性相
Fe3O4活性相
碳-氧物种活性相
乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
钾的助剂作用 电子型 ：
作为半导体催化剂的杂质,促进催化脱氢活性；
作为C-H2O反应助催化剂使催化剂具有自再生能力 碱金属助剂可抑制积炭,并促进积炭与大量水蒸气反应除碳 ；
作为选择性助剂抑制苯的生成 碱金属助剂可部分中和催化剂酸中心,减少酸中心上的烷基苯按正碳离子机理脱烷基 ，
Cr2O3的助剂作用 结构型 ：
通过与氧化铁形成固溶体等形式分散于氧化铁的结构中,由于铬比铁难还原,可阻止由于还原导致的氧化铁烧结，
乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
水蒸气的作用：
消除积炭及焦油；
为吸热反应提供热量；
防止铁被还原成金属铁；
降低乙苯的热裂解；
作为稀释剂提供低压，
乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
催化脱氢反应机理 酸碱协同作用机理 ：
乙苯分子 苯环 吸附于酸性位Fe3+上被活化；
乙苯分子的乙基被碱性位O夺取两个氢原子生成两个羟基；
碱性位上的电子转移到酸性位Fe3+上,使之变成Fe2+；
减弱的酸性位促使苯乙烯逸出；
最后：两个羟基上的氢结合形成氢分子离开催化剂表面,碱性位恢复； Fe2+被重新氧化成Fe3+ ,酸性位恢复，
乙苯催化脱氢催化剂 -氧化铁系催化剂
4 乙苯催化脱氢反应 研究新进展
钯膜反应器的应用
二氧化碳气氛下的氧化脱氢
钯膜反应器的应用
三种膜反应器：
分离型膜反应器：将反应产物 之一 分离出反应区域,提高产率，
分散性膜反应器：将反应物 之一 通过膜引入反应区,常用于选择性氧化反应，
接触作用的膜反应器：增加反应物和催化剂的接触，
膜反应器的三个影响因素：
膜
催化剂
反应器设计 多为固定床反应器
对于分离型膜反应器来说,特别强调膜和催化剂性能的匹配，
对于生成氢气的反应来说,致密 复合 钯膜是首选，
钯膜的透氢的机理：“溶解-扩散”机理，
钯膜反应器的应用
一种乙苯脱氢与钯膜集成试验装置
分离型钯膜反应器的应用对乙苯脱氢催化反应结果的影响：
将反应产物氢气选择性移出使平衡移动；
将反应产物氢气选择性移出抑制氢解副反应,提高苯乙烯选择性；
促进催化剂失活或改变催化剂失活机理，
钯膜反应器的应用
典型的膜反应器中 乙苯脱氢反应结果
难题：
催化剂低温活性低,致使低温下膜反应器的优势不明显；
膜通量低；
膜稳定性差；
膜反应器中的催化剂的失活研究，