二乙烯苯生產工藝及影響因素分析

張海東

[摘要]二乙烯苯生產經過幾次技改，產品質量目前為止有了很大的提高，生產規模也是連續擴大，生產的產品目前有多個系列的產品。本文就二乙烯苯的生產及其操作因素進行逐一分析，旨在探討如何把二乙烯苯的生產搞好。

[關鍵詞]二乙烯苯；DVB；交聯劑；精餾；脫氫

[中圖分類號]0631[文獻標識碼]A[文章編號]1005-6432（2014）31-0040-02

1二乙烯苯的主要理化性質

分子式、分子結構式C6H4（C2H3）2分子結構式。

外觀：常溫下呈無色或淡黃色透明液體，有刺激性氣味。

分子量：13056。

沸點：195℃/101.325kPa（混合）。

與空氣接觸或陽光照射氧化成醛或過氧化物，致使色澤變深，極易自聚。不溶于水，易溶于醇、醚等有機溶劑。

2二乙烯苯的生產工藝原理

工業生產二乙烯苯主要經過兩個工序，一是脫氫工序，二是精餾工序。

2.1脫氫基本原理

脫氫工序主要是二乙烯苯在觸媒催化作業下，在比較高的溫度下其中的兩個乙基各失去兩個氫形成雙鍵。即生成二乙烯苯。

二乙苯脫氫反應是吸熱反應，其反應平衡常數隨溫度的增高而增大，但副反應也相應增加。溫度降低，速度減慢產率以降低，故存在一個最佳溫度，使反應有足夠的速度和較好的反應率。為了更好地控制反應向有利于生成二乙烯苯的方向進行，加入了選擇性強的催化劑，降低活化能，且有較強選擇性。

二乙苯脫氫同時也是增分子反應，降壓有利于正反應。但反應中物料均有易燃、易爆的特性，如在高溫下對系統抽真空則極不安全，故工業上一般不采用抽真空的辦法，而采用加入惰性氣體的辦法。本反應中加入的是水蒸氣，因為它能有效降低產物分壓，抑制副反應的發生。另外還有除去催化劑表面的積炭，未反應提供熱量，易于反應物料分離的優點。

2.2精餾基本原理

簡單地說，精餾就是利用混合物中各組分在相同的壓力下具有不同沸點的特點來對混合物進行分離。將混合物加熱至沸騰但只令其部分汽化，則揮發性高的組分，即沸點低的組分在氣相中的濃度比液相中的濃度要高；而揮發性低的組分，即沸點較高的組分在液相中的濃度比在氣相中的要高。同理，混合物的蒸氣部分冷凝，則冷凝液中難揮發組分的濃度要比在氣相中的高，反之亦然。多次進行部分汽化和部分冷凝以后，最終可以在氣相中得到比較純的易揮發組分，而在液相中得到比較純的難揮發組分。也就是說，精餾塔內混合物中各組分在等壓下，經過多次汽化，多次冷凝，使高、低沸點不同的組分分別向塔釜和塔頂移動，以達到分離的目的。

2.3二乙烯苯生產工藝流程簡述

二乙苯在脫氫工序經過脫氫反應后，生成二乙烯苯，由于原料中組分較多，因而該脫氫反應是一個十分復雜的不完全反應，經脫氫之后得到的經冷凝后的物料稱之為脫氫液，經過組分控制的脫氫液送至精餾工段，經粗餾塔進行粗分離，塔釜得到既定含量的粗DVB后，再經精餾塔進一步除去其中的萘等高沸點物質和催化劑等雜質后得到純凈的DVB成品。粗餾塔頂的輕組分物質經過低沸點塔后，塔頂餾出低沸點物，塔釜得到較為純凈的二乙苯回收利用。

3二乙烯苯精餾崗位生產影響因素

二乙烯苯精餾崗位生產主要是物料分離過程，其中不涉及組分的變化。精餾工序生產操作中涉及的工藝參數主要有：塔的真空度、塔系統溫度、塔回流比、預熱溫度、再沸器液位等。要保證精餾塔的連續穩定生產，必須對塔進行合理的操作和調節，才能使塔具有最佳的分離能力和經濟效益。在精餾塔的操作中，要維持精餾過程連續穩定進行，必須從以下幾個因素著手：

3.1應嚴格維持好精餾塔系統的三大平衡，即物料平衡、熱量平衡和氣液相態平衡

（1）維持物料平衡必須要有合理的物料分配，保持全塔的總物料平衡與易揮發組分的平衡。若總物料不平衡，如進料量大于出料量，則會出現淹塔，當進料量小于出料量時就會引起塔釜蒸干，這都會嚴重影響塔的正常生產，破壞其平衡。在滿足總物料平衡的前提下還要同時滿足各個組分的物料平衡，因為在塔內是物理變化，沒有化學變化，不會有組分的變化，塔內任一組分的進塔量應等于其出塔量。

（2）塔的正常生產還要保持塔在操作過程中的熱量平衡。這其中包括再沸器、冷凝器、預熱器、精餾塔等整個精餾系統的熱量平衡。因為由這些設備組成的精餾系統是一個有機的整體，塔內某個參數的變化必然會反映到再沸器和冷凝器中。

（3）除了以上兩個平衡外，塔器操作最重要的還有一個平衡，那就是氣液相態平衡。精餾塔主要就是利用物料氣、液兩相在塔內填料或塔板上接觸，發生物質的轉移，實現物料組分的分離，從而達到物料提純的目的。

3.2精餾塔操作要有合適的回流比

在精餾塔的結構和塔板數（填料塔為理論塔板數）已經確定的情況下，操作時必須要具有一定的回流比，回流比的大小對精餾塔的操作影響很大。不同含量不同品種的二乙烯苯在生產時回流比也各不相同。因此，在操作時必須要把握好某種產品的回流比，在可調節范圍內適當調節。

3.3塔內要有適當的蒸汽速度，維持正常的塔釜液位

在我們的生產過程中，蒸汽速度通常體現在塔釜及塔頂壓力上。而在生產中，由于我們的塔系操作采用負壓操作，塔頂及塔釜的壓力除受到真空泵抽真空效率的影響外還要受到塔釜再沸器加熱情況的影響。塔釜再沸器加熱良好，再沸器內液相蒸發量大時，塔釜真空度就小，要在實際操作中盡量保持塔釜液位一定。這樣就可以減少塔釜壓力的變化，有利于保持塔內物料的總平衡，也可以防止液泛、淹塔及塔釜蒸干現象的發生。

4二乙烯苯脫氫工序生產影響因素

影響二乙烯苯脫氫生產的主要因素有催化劑、反應溫度、反應壓力，水蒸氣用量，原料純度等。

4.1催化劑

催化劑是脫氫反應首要的影響因素。催化劑的質量決定了二乙苯脫氫反應的速度、轉化率、乙基苯乙烯轉化為二乙烯苯的選擇性。目前脫氫工序接觸器（即反應器）內使用的主要是由廈門大學生產的氧化鐵系催化劑。該催化劑反應活性好，壽命較長，且在水蒸氣存在下可以自行再生，它的連續使用周期長，即使活性降低后在單通水蒸氣的情況下經過短暫時間內就能恢復其活性。

42反應溫度

二乙苯脫氫反應是一個吸熱反應，升高溫度，有利于脫氫反應的進行，同時有利于產品中乙基苯乙烯更多的轉化為二乙烯苯，這是我們生產所需要的。但是，由于烴類物質在高溫下不穩定，容易發生許多副反應，而且溫度過高的話，產品中的乙基苯乙烯和二乙烯苯容易發生聚合。所以該反應不適合在高溫下進行。但是，低溫時不僅反應速率會變慢，而且平衡產率也會降低，不利于乙基苯乙烯向二乙烯苯的轉化。這就有一個最佳的反應溫度。這個最佳反應溫度需根據生產實際，并結合催化劑的不同使用階段來具體確定。考慮到反應平衡，同時提高反應速率、降低副反應的發生，并結合催化劑的最佳使用條件及節省能源，確定二乙苯脫氫反應的適宜反應溫度為600℃，反應器溫度控制在580℃～600℃。

43反應壓力

二乙苯脫氫反應是在氣體狀態下進行的增分子反應，反應后氣體體積增大。降低壓力對反應平衡向正反應方向移動有利。由于二乙苯等化學物品是易燃易爆的危險化學品，同時，反應器直接與明火接觸。為了保證該反應在高溫低壓下安全進行，生產上不采用負壓操作。同時在生產中加入不參與反應、且在冷凝后易與物料分離的水蒸氣作為稀釋劑，降低反應物的分壓，保證該反應在高溫低壓下進行。在實際生產中反應壓力為005MPa。同時采用水蒸氣作為稀釋劑，可以提供給脫氫反應所需的一部分熱量，還可以加快物料氣在系統內的流速，尤其是反應產物的流速，從而使反應產物快速脫離催化劑表面，有利于反應向生成二乙烯苯的方向進行。同時水蒸氣可以吹走催化劑表面的積炭，保證催化劑的活性。經過大量實踐證明，水蒸氣對二乙苯的比例為3∶1時有利于生產的進行。

44原料要求

原料主要要求的是二乙苯的含量。為了減少副反應的發生，減少原料消耗，降低生產成本，要求二乙苯的含量最好≥88%，同時要求高沸（主要是萘）含量≤8%，色澤為無色或淡藍色或微紅色透明液體。