二乙烯苯生产工艺及影响因素分析

张海东

[摘要]二乙烯苯生产经过几次技改，产品质量目前为止有了很大的提高，生产规模也是连续扩大，生产的产品目前有多个系列的产品。本文就二乙烯苯的生产及其操作因素进行逐一分析，旨在探讨如何把二乙烯苯的生产搞好。

[关键词]二乙烯苯；DVB；交联剂；精馏；脱氢

[中图分类号]0631[文献标识码]A[文章编号]1005-6432（2014）31-0040-02

1二乙烯苯的主要理化性质

分子式、分子结构式C6H4（C2H3）2分子结构式。

外观：常温下呈无色或淡黄色透明液体，有刺激性气味。

分子量：13056。

沸点：195℃/101.325kPa（混合）。

与空气接触或阳光照射氧化成醛或过氧化物，致使色泽变深，极易自聚。不溶于水，易溶于醇、醚等有机溶剂。

2二乙烯苯的生产工艺原理

工业生产二乙烯苯主要经过两个工序，一是脱氢工序，二是精馏工序。

2.1脱氢基本原理

脱氢工序主要是二乙烯苯在触媒催化作业下，在比较高的温度下其中的两个乙基各失去两个氢形成双键。即生成二乙烯苯。

二乙苯脱氢反应是吸热反应，其反应平衡常数随温度的增高而增大，但副反应也相应增加。温度降低，速度减慢产率以降低，故存在一个最佳温度，使反应有足够的速度和较好的反应率。为了更好地控制反应向有利于生成二乙烯苯的方向进行，加入了选择性强的催化剂，降低活化能，且有较强选择性。

二乙苯脱氢同时也是增分子反应，降压有利于正反应。但反应中物料均有易燃、易爆的特性，如在高温下对系统抽真空则极不安全，故工业上一般不采用抽真空的办法，而采用加入惰性气体的办法。本反应中加入的是水蒸气，因为它能有效降低产物分压，抑制副反应的发生。另外还有除去催化剂表面的积炭，未反应提供热量，易于反应物料分离的优点。

2.2精馏基本原理

简单地说，精馏就是利用混合物中各组分在相同的压力下具有不同沸点的特点来对混合物进行分离。将混合物加热至沸腾但只令其部分汽化，则挥发性高的组分，即沸点低的组分在气相中的浓度比液相中的浓度要高；而挥发性低的组分，即沸点较高的组分在液相中的浓度比在气相中的要高。同理，混合物的蒸气部分冷凝，则冷凝液中难挥发组分的浓度要比在气相中的高，反之亦然。多次进行部分汽化和部分冷凝以后，最终可以在气相中得到比较纯的易挥发组分，而在液相中得到比较纯的难挥发组分。也就是说，精馏塔内混合物中各组分在等压下，经过多次汽化，多次冷凝，使高、低沸点不同的组分分别向塔釜和塔顶移动，以达到分离的目的。

2.3二乙烯苯生产工艺流程简述

二乙苯在脱氢工序经过脱氢反应后，生成二乙烯苯，由于原料中组分较多，因而该脱氢反应是一个十分复杂的不完全反应，经脱氢之后得到的经冷凝后的物料称之为脱氢液，经过组分控制的脱氢液送至精馏工段，经粗馏塔进行粗分离，塔釜得到既定含量的粗DVB后，再经精馏塔进一步除去其中的萘等高沸点物质和催化剂等杂质后得到纯净的DVB成品。粗馏塔顶的轻组分物质经过低沸点塔后，塔顶馏出低沸点物，塔釜得到较为纯净的二乙苯回收利用。

3二乙烯苯精馏岗位生产影响因素

二乙烯苯精馏岗位生产主要是物料分离过程，其中不涉及组分的变化。精馏工序生产操作中涉及的工艺参数主要有：塔的真空度、塔系统温度、塔回流比、预热温度、再沸器液位等。要保证精馏塔的连续稳定生产，必须对塔进行合理的操作和调节，才能使塔具有最佳的分离能力和经济效益。在精馏塔的操作中，要维持精馏过程连续稳定进行，必须从以下几个因素着手：

3.1应严格维持好精馏塔系统的三大平衡，即物料平衡、热量平衡和气液相态平衡

（1）维持物料平衡必须要有合理的物料分配，保持全塔的总物料平衡与易挥发组分的平衡。若总物料不平衡，如进料量大于出料量，则会出现淹塔，当进料量小于出料量时就会引起塔釜蒸干，这都会严重影响塔的正常生产，破坏其平衡。在满足总物料平衡的前提下还要同时满足各个组分的物料平衡，因为在塔内是物理变化，没有化学变化，不会有组分的变化，塔内任一组分的进塔量应等于其出塔量。

（2）塔的正常生产还要保持塔在操作过程中的热量平衡。这其中包括再沸器、冷凝器、预热器、精馏塔等整个精馏系统的热量平衡。因为由这些设备组成的精馏系统是一个有机的整体，塔内某个参数的变化必然会反映到再沸器和冷凝器中。

（3）除了以上两个平衡外，塔器操作最重要的还有一个平衡，那就是气液相态平衡。精馏塔主要就是利用物料气、液两相在塔内填料或塔板上接触，发生物质的转移，实现物料组分的分离，从而达到物料提纯的目的。

3.2精馏塔操作要有合适的回流比

在精馏塔的结构和塔板数（填料塔为理论塔板数）已经确定的情况下，操作时必须要具有一定的回流比，回流比的大小对精馏塔的操作影响很大。不同含量不同品种的二乙烯苯在生产时回流比也各不相同。因此，在操作时必须要把握好某种产品的回流比，在可调节范围内适当调节。

3.3塔内要有适当的蒸汽速度，维持正常的塔釜液位

在我们的生产过程中，蒸汽速度通常体现在塔釜及塔顶压力上。而在生产中，由于我们的塔系操作采用负压操作，塔顶及塔釜的压力除受到真空泵抽真空效率的影响外还要受到塔釜再沸器加热情况的影响。塔釜再沸器加热良好，再沸器内液相蒸发量大时，塔釜真空度就小，要在实际操作中尽量保持塔釜液位一定。这样就可以减少塔釜压力的变化，有利于保持塔内物料的总平衡，也可以防止液泛、淹塔及塔釜蒸干现象的发生。

4二乙烯苯脱氢工序生产影响因素

影响二乙烯苯脱氢生产的主要因素有催化剂、反应温度、反应压力，水蒸气用量，原料纯度等。

4.1催化剂

催化剂是脱氢反应首要的影响因素。催化剂的质量决定了二乙苯脱氢反应的速度、转化率、乙基苯乙烯转化为二乙烯苯的选择性。目前脱氢工序接触器（即反应器）内使用的主要是由厦门大学生产的氧化铁系催化剂。该催化剂反应活性好，寿命较长，且在水蒸气存在下可以自行再生，它的连续使用周期长，即使活性降低后在单通水蒸气的情况下经过短暂时间内就能恢复其活性。

42反应温度

二乙苯脱氢反应是一个吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应的进行，同时有利于产品中乙基苯乙烯更多的转化为二乙烯苯，这是我们生产所需要的。但是，由于烃类物质在高温下不稳定，容易发生许多副反应，而且温度过高的话，产品中的乙基苯乙烯和二乙烯苯容易发生聚合。所以该反应不适合在高温下进行。但是，低温时不仅反应速率会变慢，而且平衡产率也会降低，不利于乙基苯乙烯向二乙烯苯的转化。这就有一个最佳的反应温度。这个最佳反应温度需根据生产实际，并结合催化剂的不同使用阶段来具体确定。考虑到反应平衡，同时提高反应速率、降低副反应的发生，并结合催化剂的最佳使用条件及节省能源，确定二乙苯脱氢反应的适宜反应温度为600℃，反应器温度控制在580℃～600℃。

43反应压力

二乙苯脱氢反应是在气体状态下进行的增分子反应，反应后气体体积增大。降低压力对反应平衡向正反应方向移动有利。由于二乙苯等化学物品是易燃易爆的危险化学品，同时，反应器直接与明火接触。为了保证该反应在高温低压下安全进行，生产上不采用负压操作。同时在生产中加入不参与反应、且在冷凝后易与物料分离的水蒸气作为稀释剂，降低反应物的分压，保证该反应在高温低压下进行。在实际生产中反应压力为005MPa。同时采用水蒸气作为稀释剂，可以提供给脱氢反应所需的一部分热量，还可以加快物料气在系统内的流速，尤其是反应产物的流速，从而使反应产物快速脱离催化剂表面，有利于反应向生成二乙烯苯的方向进行。同时水蒸气可以吹走催化剂表面的积炭，保证催化剂的活性。经过大量实践证明，水蒸气对二乙苯的比例为3∶1时有利于生产的进行。

44原料要求

原料主要要求的是二乙苯的含量。为了减少副反应的发生，减少原料消耗，降低生产成本，要求二乙苯的含量最好≥88%，同时要求高沸（主要是萘）含量≤8%，色泽为无色或淡蓝色或微红色透明液体。