一、苯乙烯生產(chǎn)工藝條件

苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解甲醇的理化性質(zhì)

了解甲醇的產(chǎn)量了解甲醇工業(yè)的基本情況

了解甲醇工業(yè)的發(fā)展趨勢能夠熟練運用學(xué)習(xí)資源進(jìn)行檢索能夠?qū)z索得到的信息和知識進(jìn)行篩選

通過本項目的學(xué)習(xí)，了解苯乙烯的基本性質(zhì)和用途，苯乙烯工業(yè)的基本情況及苯乙烯的生產(chǎn)方法，熟悉苯乙烯的工藝生產(chǎn)流程及苯乙烯生產(chǎn)的操作規(guī)程，掌握影響苯乙烯生產(chǎn)的工藝條件及影響因素。項目說明:1、了解苯乙烯的理化性質(zhì)及用途；2、了解苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法；3、熟悉苯乙烯的生產(chǎn)設(shè)備知識；4、熟悉苯乙烯的生產(chǎn)工藝流程；5、熟悉苯乙烯的生產(chǎn)職業(yè)崗位技能要求；6、掌握影響苯乙烯生產(chǎn)的工藝條件及影響因素。知識目標(biāo):1、能夠熟練運用專業(yè)工具書、期刊、專業(yè)書籍和網(wǎng)絡(luò)資源等；2、能對收集的苯乙烯生產(chǎn)的相關(guān)知識進(jìn)行合理的分類和歸納；3、能較熟練地運用外語進(jìn)行專業(yè)信息收信和處理；4、能對苯乙烯生產(chǎn)工藝條件進(jìn)行分析、判斷和選擇；5、能對苯乙烯生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行選擇；6、能讀懂苯乙烯生產(chǎn)工藝流程圖；7、能進(jìn)行苯乙烯生產(chǎn)過程中的有關(guān)計算；8、具有編制操作規(guī)程的初步能力。能力目標(biāo)：1、具有良好的語言表達(dá)和文字表達(dá)能力；2、培養(yǎng)安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)的意識；3、具有良好的團(tuán)隊協(xié)作精神。素質(zhì)目標(biāo)：實施建議:1、3～4人為一個小組來完成工作任務(wù)。2、可充分利用教材、圖書資料、文獻(xiàn)及網(wǎng)絡(luò)資源來查找完成工作任務(wù)；也可以采用實地參觀相關(guān)苯乙烯生產(chǎn)企業(yè)、向工廠技術(shù)人員咨詢請教的形式來完成工作任務(wù)。3、小組共同討論來完成表格內(nèi)容，并準(zhǔn)備進(jìn)行全班交流。4、教師進(jìn)行點評、總結(jié)和理論補充。苯乙烯工業(yè)概貌01教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯的理化性質(zhì)

了解苯乙烯的產(chǎn)量等基本情況

了解苯乙烯工業(yè)的發(fā)展趨勢能夠熟練運用專業(yè)資料進(jìn)行檢索能夠?qū)κ占男畔⑦M(jìn)行篩選和整理工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)苯乙烯的性質(zhì)、用途、產(chǎn)品價格、產(chǎn)量、工業(yè)發(fā)展的相關(guān)知識，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:問題內(nèi)容文獻(xiàn)資料來源苯乙烯有哪些工業(yè)用途？列出苯乙烯的理化性質(zhì)分析近年來世界及國內(nèi)苯乙烯的產(chǎn)量變化一、苯乙烯性質(zhì)與用途1、苯乙烯的用途

苯乙烯可用于生產(chǎn)聚苯乙烯（PS樹脂）；苯乙烯與丁二烯、丙烯腈共聚，其聚合物可以用來生產(chǎn)ABS工程塑料；與丁二烯共聚可以生成丁苯乳膠（SBL）和合成丁苯橡膠（SBR）；與丙烯腈共聚可得到AS樹脂；苯乙烯也可用于生產(chǎn)其它樹脂。苯乙烯還被廣泛用于制藥、涂料、紡織等工業(yè)。

2、苯乙烯的物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)性質(zhì)數(shù)據(jù)相對密度(20/4℃)沸點/℃凝固點/℃閃點/℃折射率(n)0.9606145.16-30.6130.121.5414黏度(298K)/Pa.s腐蝕性空氣中爆炸范圍(體積分?jǐn)?shù))/%液體熱容/[kJ/kg·K]汽化潛熱/[kJ/mol]0.725常溫?zé)o腐蝕性1.1～6.011．759155.063、苯乙烯的化學(xué)性質(zhì)苯乙烯容易發(fā)生聚合反應(yīng)(自聚、共聚）苯乙烯能與鹵化氫等發(fā)生加成反應(yīng)苯乙烯易與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)苯乙烯易被還原二、國內(nèi)外苯乙烯工業(yè)現(xiàn)狀

截至2006年底，世界苯乙烯總生產(chǎn)能力接近2800萬噸，總需求達(dá)2500萬噸。由于下游需求增長的推動，預(yù)計到2010年，世界苯乙烯產(chǎn)能將達(dá)到約3900萬噸，2015年達(dá)到約5100萬噸。屆時全球供應(yīng)能力將大于市場需求，競爭將加劇。2006年我國苯乙烯的總生產(chǎn)能力為290萬噸，預(yù)計2010年，我國苯乙烯的生產(chǎn)能力將達(dá)到600萬噸，消費量將達(dá)到580萬噸，屆時我國苯乙烯的供需將基本上達(dá)到平衡或略有缺口。苯乙烯生產(chǎn)工藝路線分析與選擇02教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯的生產(chǎn)方法和特點

理解苯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)原理能根據(jù)工藝要求進(jìn)行苯乙烯生產(chǎn)路線的選擇能對苯乙烯生產(chǎn)過程進(jìn)行動力學(xué)和熱力學(xué)分析工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)苯乙烯的生產(chǎn)方法、生產(chǎn)原理及苯乙烯生產(chǎn)動力學(xué)、熱力學(xué)分析的相關(guān)知識，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:問題內(nèi)容文獻(xiàn)資料來源苯乙烯有哪些工業(yè)生產(chǎn)方法？并寫出反應(yīng)原理。每種生產(chǎn)方法各有什么特點？從動力學(xué)和熱力學(xué)角度來分析溫度、壓力對苯乙烯轉(zhuǎn)化率的影響。生產(chǎn)方法乙苯催化脫氫法共氧化法乙苯氧化脫氫法乙烯和苯直接合成法原料乙苯乙苯乙苯苯、乙烯技術(shù)先進(jìn)性傳統(tǒng)先進(jìn)先進(jìn)先進(jìn)所占比例90%一、苯乙烯生產(chǎn)方法比較1、乙苯催化脫氫法主反應(yīng)：副反應(yīng)：工業(yè)上最早采用的生產(chǎn)方法。二、苯乙烯工業(yè)生產(chǎn)法在水蒸氣存在下，還可能發(fā)生下述反應(yīng)：高溫下有生碳反應(yīng)：2、共氧化法3、乙苯氧化脫氫法4、乙烯和苯直接合成法三、乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的熱力學(xué)和動力學(xué)分析乙苯脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系乙苯脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物組成與溫度關(guān)系

壓力（101.3kPa）壓力（10.1kPa）溫度/K平衡轉(zhuǎn)化率/(%)溫度/K平衡轉(zhuǎn)化率/(%)46556562067578010205070903904555055656301030507090壓力對乙苯脫氫反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的影響苯乙烯生產(chǎn)工藝參數(shù)的確定03教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯生產(chǎn)中的各種影響因素理解各種因素影響對苯乙烯的生產(chǎn)的影響能夠?qū)Ρ揭蚁┥a(chǎn)中各種工藝參數(shù)進(jìn)行分析、確定

工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)影響苯乙烯生產(chǎn)的工藝因素種類的相關(guān)知識

，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:問題內(nèi)容文獻(xiàn)資料來源苯烷基溫度壓力原料配比原料氣純度乙苯脫氫反應(yīng)溫度反應(yīng)壓力水蒸氣用量原料純度空間速率一、苯烷基化工藝條件的確定1、反應(yīng)溫度

烷基化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在較低的溫度下就有較好的平衡收率，隨溫度升高，一烷基苯收率反而下降。

乙烯轉(zhuǎn)化率與溫度及氣體通入量的關(guān)系溫度/K氣體通入量/m3每摩爾苯吸收乙烯的量*排出氣體乙烯含量/(%)33335335337337312123612360.440.470.540.700.8032～6210～1431～546～87～82、反應(yīng)壓力

壓力對氣液相反應(yīng)平衡影響不大，根據(jù)熱力學(xué)計算，在生產(chǎn)操作溫度下，乙烯在接近常壓5～6MPa下操作。在使用AlCl3催化劑時，乙烯與苯通常在常壓下進(jìn)行反應(yīng)。3、原料配比

隨著烯烴和苯比例的增加，一烷基苯收率開始是增加，到一定程度多烷基苯收率增加。4、原料純度常原料中存在下列雜質(zhì)時，必須除去：含氧化合物，如乙醛、乙醚等，它們會使催化絡(luò)合物鈍化。C4烯烴含量<1．０％(體積分?jǐn)?shù))，乙炔<0.5％(體積分?jǐn)?shù))?？偤蛄繎?yīng)小于0.1％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。在用乙烯烷基化時，要特別注意控制高碳烯烴的含量。苯中水分的加入量一定要精確計算，不可過量太多，一般含水量<500×10-6～700×10-6。二、脫氫反應(yīng)工藝條件的確定1、反應(yīng)溫度

提高反應(yīng)溫度有利于提高脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率；提高溫度也能加快反應(yīng)速率，但是溫度越高，相對地說更有利于活化能更高的裂解等副反應(yīng)，其速率增加得會更快，雖然轉(zhuǎn)化率提高，但選擇性會隨之下降。溫度過高，不僅苯和甲苯等副產(chǎn)物增加，而且隨著生焦反應(yīng)的增加，催化劑活性下降，再生周期縮短2、反應(yīng)壓力

降低壓力有利于脫氫反應(yīng)的平衡。因此脫氫反應(yīng)最好是在減壓下操作，但是高溫條件下減壓操作不安全，對反應(yīng)設(shè)備制造的要求高，投資增加。3、水蒸氣用量

加入稀釋劑水蒸氣是為了降低原料乙苯的分壓，有利于主反應(yīng)的進(jìn)行。4、原料純度5、空間速率

若原料氣的二乙苯在脫氫催化劑上能脫氫生成二乙烯基苯，在精制產(chǎn)品時容易聚合而堵塔。因此原料氣中二乙苯含量應(yīng)小于0.04％。

空間速率小，停留時間長，原料乙苯轉(zhuǎn)化率可以提高，但會使選擇性下降，催化劑運轉(zhuǎn)周期縮短；空速過大，產(chǎn)物收率太低，未轉(zhuǎn)化原料的循環(huán)量大，分離、回收消耗的能量也上升。催化劑的選擇與使用04教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯生產(chǎn)所用催化劑的種類、組成及發(fā)展理解催化劑在苯乙烯生產(chǎn)中的作用能夠苯乙烯生產(chǎn)中所用的催化劑進(jìn)行正確選擇和使用工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)苯乙烯生產(chǎn)所用催化劑種類、組成、使用等的相關(guān)知識，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:問題內(nèi)容文獻(xiàn)資料來源良好的催化劑應(yīng)具有什么條件？常用的脫氫的催化劑的組成是什么?如何提高催化劑的使用壽命？脫氫催化劑以氧化鐵為主體的催化劑，如Fe2O3-Cr2O3-KOH或Fe2O3-Cr2O3-K2CO3

以氧化鋅為主體的催化劑，如ZnO-Al2O3-CaO，ZnO-Al2O3-CaO-KOH-Cr2O3或ZnO-Al2O3-CaO-K2SO4

一、脫氫催化劑的種類二、催化劑的組成主催化劑助催化劑穩(wěn)定劑氧化鐵、氧化鋅

鈣和鉀的化合物：CaO、KOH、K2SO4

、K2CO3氧化鉻：Cr2O3

稀釋劑氧化鋁：Al2O3

我國采用氧化鐵系催化劑組成：

Fe2O38％

K2Cr2O711.4％

K2CO36.2％

CaO2.40％

典型設(shè)備的選擇05教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯生產(chǎn)所用的典型設(shè)備；熟悉苯乙烯合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用能夠根據(jù)苯乙烯脫氫反應(yīng)特點進(jìn)行典型設(shè)備的正確選擇和使用工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)苯乙烯生產(chǎn)設(shè)備的種類、設(shè)備結(jié)構(gòu)等知識，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:問題內(nèi)容文獻(xiàn)資料來源列出苯乙烯生產(chǎn)中所用典型設(shè)備的名稱寫出列管式等溫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點寫出絕熱式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點一、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)反應(yīng)特點工藝對反應(yīng)器的要求氣固相反應(yīng)氣固相反應(yīng)器強吸熱反應(yīng)1、溫度要求：高溫2、換熱要求：反應(yīng)熱應(yīng)及時移出，否則副反應(yīng)增加，催化劑易燒結(jié)，活性降低體積增加的反應(yīng)壓力要求：能承受高壓固體催化劑裝填量盡量多空速局部阻力小，流體阻力小，進(jìn)出口壓降小

根據(jù)移走熱量的操作方式：等溫式、絕熱式

二、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)類型乙苯脫氫列管式等溫反應(yīng)器1一列管反應(yīng)器；2一圓缺擋板；3一耐火磚砌成的加熱爐；4一燃燒噴嘴

三段絕熱式徑向反應(yīng)器1-混合室；2-中心室；3-催化劑室；4-收集室苯乙烯生產(chǎn)工藝流程組織06教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯的常見生產(chǎn)方法、工藝流程熟悉苯乙烯的典型生產(chǎn)工藝過程能夠?qū)Ρ揭蚁┥a(chǎn)工藝流程進(jìn)行解析工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)苯乙烯生產(chǎn)工藝流程及過程控制的知識

，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:問題內(nèi)容文獻(xiàn)資料來源對苯的烷基化過程進(jìn)行工藝解析對乙苯的脫氫過程進(jìn)行工藝解析對粗苯乙烯的分離與精制過程進(jìn)行工藝解析收集并整理各崗位的操作規(guī)程一、苯的烷基化工藝流程1-催化劑配置槽；2-烷基化反應(yīng)器；3,5,17,18,19-冷凝器；4-二乙苯吸收塔；6-沉降器；7,11-混合器；8,12-泵；9-水洗塔；10,13-分離器；14-蒸苯塔；16-二乙苯精餾塔；20,21,22-加熱器二、乙苯脫氫工藝流程列管式等溫反應(yīng)器乙苯脫氫的工藝流程1—脫氫反應(yīng)器；2一第二預(yù)熱器；3一第一預(yù)熱器；4一熱交換器；5一冷凝器；6一粗苯乙烯貯槽；7一煙囪；8一加熱器單段絕熱式反應(yīng)器乙苯脫氫的工藝流程1一水蒸汽過熱爐；2一脫氫反應(yīng)器；3,4一熱交換器；5一冷凝器；6一分離器三、苯乙烯的分離與精制工藝流程苯乙烯分離和精制流程圖1-乙苯蒸出塔；2，4，6，8，10-冷凝器；3-苯、甲苯回收塔；5-苯、甲苯分離塔；7-苯乙烯粗餾塔；9-苯乙烯精餾塔；11-蒸發(fā)釜崗位崗位職責(zé)烴化崗位

負(fù)責(zé)烴化液的生產(chǎn)，對原料投入到產(chǎn)品產(chǎn)出整個生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查、記錄、調(diào)節(jié)、控制、預(yù)防及處理事故，并協(xié)調(diào)崗位之間、工種之間的脫氫崗位負(fù)責(zé)爐油(粗苯乙烯)的生產(chǎn)，脫氫是其主體作業(yè)。它包括對乙苯投入到爐油采出的生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制、檢查、記錄，并預(yù)防和處理生產(chǎn)事故。苯乙烯精餾崗位負(fù)責(zé)苯乙烯、乙苯的生產(chǎn)；對爐油或烴化液投入到苯乙烯或乙苯產(chǎn)出的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查、記錄、調(diào)控，并預(yù)防和處理生產(chǎn)事故。四、崗位職責(zé)苯乙烯生產(chǎn)異常現(xiàn)象及故障排除07教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)了解苯乙烯的應(yīng)急處置辦法熟悉苯乙烯的運輸、貯存方法掌握苯乙烯使用、生產(chǎn)中事故產(chǎn)生的原因能夠正確分析和排除苯乙烯運輸、貯存、使用和生產(chǎn)中出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象工作任務(wù):

結(jié)合教材內(nèi)容，查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)苯乙烯運輸、貯存、應(yīng)急處置辦法、安全生產(chǎn)的知識的知識，并完成表格內(nèi)容。完成下表內(nèi)容并交流:收集苯乙烯運