苯乙烯生产中存在的问题及解决措施

董新军，任振亭

（山东华星石油化工集团有限公司，山东东营 257000）

因为苯乙烯用途广泛，其与其余物质混合制作的产品在人们生活生产中也较为常见，所以苯乙烯的制取工艺也较为重要。随着我国苯乙烯生产技术的更新，苯乙烯的生产量也逐年增多，但是我国的苯乙烯生产量不能完全满足国内生产商的需求，需要从别国进口。近几年，我国苯乙烯每年的进口量已经增长为500多万吨，所以为进一步满足我国的生产需求，应该优化苯乙烯的生产工艺，提高苯乙烯的年生产量，减少进口量。

1 苯乙烯生产过程概述

1.1 苯乙烯概述

苯乙烯就是苯取代乙烯中的一个氢原子组成的一种有机化合物，其化学式为C8H8，该化合物属于油脂，不易溶于水、乙醇或乙醚等，长时间暴露在空气中易发生聚合反应和氧化反应。苯乙烯是合成橡胶和塑料的生产物质之一，可以用其生产丁苯橡胶、聚苯乙烯以及泡沫聚苯乙烯等物质，除此之外，还可以与其余单体发生反应，形成不同的原料，如苯乙烯与丙烯腈、丁二烯混合制成ABS 树脂，与丁二烯制成SBS 热塑性橡胶等。正因为苯乙烯的用途广泛，所以我国每年才需要大量的苯乙烯作为生产原料。目前生产苯乙烯的方式较多，但是大多数都是利用乙烯催化脱氢法，此种生产方式反应较为简单，工艺要求不高且生产效率更高。采用乙烯共氧化法虽然不用高温脱氢，也没有较大的工业污染，但是其反应复杂、副产物多，需要较高的工艺水平才可以生产，并且其生产效率不高，所以基本不采用该方式。

1.2 苯乙烯生产流程

本文主要研究利用乙烯催化脱氢法制取苯乙烯的生产过程，其生产流程大致可以分为两个部分，分别为乙烯脱氢和苯乙烯精馏分离。在整个过程中需要采用催化剂让乙烯在高温情况下发生脱氢反应。关于催化剂的选择是一个非常重要的问题，也是提高反应效率的重点，目前主要以铁系催化剂为主催化剂，再添加多种碱性金属作为辅助催化剂，借助复合催化剂提高反应效率，将物质放入反应器中，等待反应发生。反应器可分为两种形式，一种为等温反应器，另一种为绝热反应器，通常采用绝热反应器作为整个生产的反应器，整个反应的热量是由进料温度和加大水比提供的，温度升高后可使乙烯发生热裂解反应。据相关统计，乙烯在反应器中的转化率仅为35%～40%，将脱氢液精馏，分离苯乙烯。

2 苯乙烯生产存在问题

2.1 脱氢液精馏期间易聚合

在化学生产过程中，单体容易发生聚合反应，影响工业生产原料的制取。所以聚合反应就是将低分子量单体转换为高分子量聚合物的过程，在苯乙烯的制取过程中就容易发生聚合反应。引发剂、生产负荷以及停车等因素都会引起聚乙烯的聚合反应。由生产负荷引起苯乙烯聚合主要是依靠液态的苯乙烯在反应器中停留的时间考虑的，即使反应器中并不具备聚合反应的发生条件，也会引发液态苯乙烯聚合。在生产负荷较高的情况下，脱氢液在重力沉降的过程中应减少溶液中水的比例，如果含水量过大，超过水系统的处理能力，会引发大量的苯乙烯聚合。在脱氢液中，不仅含有苯乙烯，还包含乙烯、二乙烯以及苯乙炔等，如果操作过程温度过高会引起热反应，影响乙烯的纯度。在生产过程中，因为停车后未对乙烯作出处理导致乙烯反应聚合的现象屡见不鲜，在停车过程中应保证水系统在每个罐中的油相有效进入油水分离器，借此减少乙烯的聚合反应。

2.2 反应设备操作异常

脱氢反应是整个苯乙烯制取的重要反应，其主要在高温的条件下进行，并且作为一个节能设备，反应物会在出口处迅速冷却，从而生成冷凝液，吸附有机物。在脱氢反应中，经常出现设备操作异常导致生产过程暂停的案例，这严重影响苯乙烯的生产效率。由于生产过程是不断进行的，所以随着冷凝液的不断增加，脱氢液分离罐的进料量也逐渐增加，导致分离时间减少，分离的效果也大打折扣。脱氢液分离效率过低会使物料中带水，影响精馏操作，凝液中也会有掺杂的物料，进而堵塞凝液系统，严重时会导致整个生产装置无法工作。

3 苯乙烯生产优化措施

3.1 优化生产装置

在生产的过程中，对苯乙烯的生产效率影响最深的应该是生产装置，如果有较好的的生产装置会极大地提高反应速率，进而提高苯乙烯的生产效率。如果有较好的生产装置，可以提高每一步骤的反应精度，提高生产质量，进而影响苯乙烯的生产质量。如在脱氢液精馏的过程中优化生产装置，提高生产质量，就可以避免苯乙烯发生聚合反应。在优化生产装置时，应该让装置更加节能、环保，提高苯乙烯的生产效率。如在反应装置中添加低压降导流喷嘴型混合装置，就可以提高反应速率，提高苯乙烯的生产效率。该装置在上方会有一个圆锥型导管，水蒸气由此从顶部进入混合腔内，应该让乙烯从环管和喷嘴中进入。该装置是可以在低压的状况下保证水蒸气和乙烯两种物质迅速混合，进而提高乙烯的反应速率。为提高乙烯向苯乙烯的转化率，应该将几个乙烯脱氢反应器串联，并且持续增加多个氢氧化钠反应器，使更多的乙烯可以同时脱氢，提高转化率，提高生产速率。

3.2 提高生产工艺

为进一步提高反应速率，应该优化生产工艺，不让不必要的因素影响生产速率。该反应的主要原料为乙烯，将乙烯与催化剂混合就可以提高反应效率。在生产过程中，如果提高催化剂的抗压强度和抗分化性能，就可以提高反应活性，进而提高反应速率，如果在反应过程中不使用过多水蒸气，反应温度就会降低，其转化速率也会提高。在反应的过程中，乙烯作为重要的反应原料应该分别将其放置在多个脱氢反应器中。在放置原料之时，会让第一反应器出口的气体进入第二脱氢反应器中，所以可以减少水蒸气的用量，降低生产成本，提高乙烯的转换率。乙烯反应需要的催化剂是拥有固定体系的，如果降低铈元素含量，采用锰和镍代替就可以降低成本，提高转化率。通过提高生产工艺，可以降低生产成本，提高生产效率，提高定量乙烯生成苯乙烯的质量。

3.3 优化催化剂性能

制取苯乙烯，让乙烯发生脱氢反应的过程中最重要的物质就是催化剂，反应过程中催化剂的反应活性将直接影响反应速率，所以可以提高催化剂的反应活性，加快反应速率，进而提高单位时间内乙烯的转化率。催化剂最早是采用镁系催化剂和锌系催化剂，在20世纪70年代末期才开始使用多种助催化剂的铁系催化剂，在20世纪80年代就开始研究低水比、节能耗的催化剂。随着时代的发展，希望催化剂既可以加快反应速率，还可以节约能耗，降低生产成本。目前，我国工业中有各种各样的催化剂，都可以使得反应速率加快，并且还可以保证乙烯的转化率得到提高，如碱性分子筛催化剂稳定性较高，催化性能也好，可以使得反应加快，催化性能提高。采用前驱体铈铁复合氧化物可以提高反应过程中苯乙烯的选择性，利于苯乙烯的制备。优化催化剂的使用性能可以提高反应速率。

4 结束语

随着我国各行各业的发展，需要苯乙烯制品越来越多，所以应该制造更多的苯乙烯原料，让其可以制造更多的产品。目前，我国苯乙烯的制造工艺已经十分成熟，但是仍有需要改进之处。制取苯乙烯的设备不易操控，反应容易发生意外，所以应该优化生产装置，提高生产工艺，制备更优质的苯乙烯，并且还应该通过优化催化剂的性能，提高反应速率，提高生产速率。