1、四、回答问题1烃类裂解的原料主要有哪些？选择原料应考虑哪些方面？1答：裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、石脑油、柴油、重油等，以及炼油厂二次加工油，如加氢焦化汽油、加氢裂化尾油等。合理选择裂解原料主要考虑以下几方面：（1）石油和天然气的供应状况和价格（2）原料对能耗的影响（3）原料对装置投资的影响（4）副产物的综合利用2不同烃类热裂解的反应规律是什么？2答：各族烃类的热裂解反应的大致规律：烷烃正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，是生产乙烯的最理想原料。分子量越小则烯烃的总收率越高。异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。
2、随着分子量的增大，这种差别就减少。环烷烃在通常裂解条件下，环烷烃脱氢生成芳烃的反应优于断链（开环）生成单烯烃的反应。含环烷烃多的原料，其丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯的收率较低。芳烃无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃，主要是侧链逐步断链及脱氢。芳烃倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。所以芳烃不是裂解的合适原料。烯烃大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，但烯烃会发生二次反应，最后生成焦和碳。所以含烯烃的原料如二次加工产品作为裂解原料不好。3裂解过程中为何加入水蒸气？水蒸气的加入原则是什么3答：工业上都是用水蒸汽作为稀释剂，其优点是：（1）易于从裂解气中分离 水蒸汽在急冷时可以冷凝
3、，很容易就实现了稀释剂与裂解气的分离。（2）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀（3）可脱除炉管的部分结焦 （4）减轻了炉管中铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用 （5）稳定炉管裂解温度 （6）降低烃分压的作用明显。 加入水蒸汽的量，不是越多越好，增加稀释水蒸汽量，将增大裂解炉的热负荷，增加燃料的消耗量，增加水蒸汽的冷凝量，从而增加能量消耗，同时会降低裂解炉和后部系统设备的生产能力。水蒸汽的加入量随裂解原料而异，一般地说，轻质原料裂解时，所需稀释蒸汽量可以降低，随着裂解原料变重，为减少结焦，所需稀释水蒸汽量将增大。4选择裂解温度主要考虑哪些因素？ 4答：实际裂解温度的选择应考虑裂解原料、产品分布、
4、裂解技术、停留时间等因素.5停留时间的长与短对裂解有何影响？5答：原料在反应区停留时间过长，对促进一次反应是有利的，故转化率较高，但二次反应更有时间充分进行，一次反应生成的乙烯大部分都发生二次反应而消失，乙烯收率反而下降。同时二次反应的进行，生成更多焦和碳，缩短了裂解炉管的运转周期，既浪费了原料，又影响正常的生产进行。6管式裂解炉裂解的生产技术要点是什么？ 6答：管式裂解炉裂解的生产技术要点：反应器与加热炉融为一体，称为裂解炉。原料在辐射炉管内流过，管外通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给管内物料，裂解反应在管内高温下进行，管内无催化剂，也称为石油烃热裂解。
5、同时为降低烃分压，目前大多采用加入稀释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。7分析裂解温度对生产的影响？7答：从热力学分析，裂解是吸热反应，需要在高温下才能进行。温度越高对生成乙烯、丙烯越有利，但对烃类分解成碳和氢的副反应也越有利；从动力学角度分析，升高温度，石油烃裂解生成乙烯的反应速度的提高大于烃分解为碳和氢的反应速度，即提高反应温度，有利于提高一次反应对二次反应的相对速率，有利于乙烯收率的提高。因此应选择一个最适宜的裂解温度，发挥一次反应在动力学上的优势，而克服二次反应在热力学上的优势，既可提高转化率也可得到较高的乙烯收率。较轻的裂解原料，裂解温度较高，较重的裂解原料，裂解温度较低。8从动力学和热力
6、学角度分别分析压力对裂解过程的影响。8答：烃类裂解的一次反应是分子数增加的反应，降低压力对反应平衡向正反应方向移动是有利的，但是高温条件下，断链反应的平衡常数很大，几乎接近全部转化，反应是不可逆的，因此改变压力对断链反应的平衡转化率影响不大。脱氢反应是可逆过程，降低压力有利于提高转化率。聚合、脱氢缩合、结焦等二次反应，都是分子数减少的反应，降低压力不利于平衡向产物方向移动。所以从热力学分析可知，降低压力对一次反应有利，而对二次反应不利。烃类裂解的一次反应是单分子反应，其反应速度可表示为：r 裂k 裂 C烃类聚合或缩合反应为多分子反应，其反应速度为：r 聚k 聚 Cn r 缩k 缩 CACB压力
7、不能改变速度常数 k 的大小，但能通过改变浓度 C 的大小来改变反应速度 r 的大小。降低压力会使气相的反应分子的浓度减少，也就减少了反应速度。浓度的改变对三个反应速度降低的程度不一样，双分子和多分子反应速度的降低比单分子反应速度要大得多。从动力学分析得出：降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速度。总之，降低裂解压力对增产乙烯的一次反应有利，可抑制二次反应，从而减轻结焦的程度。9停留时间与裂解温度的关系如何？ 9答：停留时间的选择主要取决于裂解温度，当停留时间在适宜的范围内，乙烯的生成量较大，而乙烯的损失较小，即有一个最高的乙烯收率称为峰值收率。不同的裂解温度，所对应的峰值收率不同，温度越
8、高，乙烯的峰值收率越高，相对应的最适宜的停留时间越短，在一定的反应温度下，每一种裂解原料，都有它最适宜的停留时间，如裂解原料较重，则停留时间应短一些，原料较轻则可选择稍长一些。11裂解炉和急冷锅炉的清焦条件是什么？11答：当出现下列任一情况时，应进行清焦：（1）裂解炉管管壁温度超过设计规定值。（2）裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值。（3）废热锅炉出口温度超过设计允许值，或废热锅炉进出口压差超过设计允许值。12结焦和生碳在机理上有何不同？12答：结焦是在较低温度下(927)通过芳烃缩合而成，生碳是在较高温度下(927) ，通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子。13为什么在生产中要促进一
9、次反应、抑制二次反应？ 13答：一次反应是生产的目的，而二次反应既造成烯烃的损失，浪费原料又会生碳或结焦，致使设备或管道堵塞，影响正常生产，所以是不希望发生的。因此，无论在选取工艺条件或进行设计，都要尽力促进一次反应，千方百计地抑制二次反应。14水蒸气作为稀释剂的有哪些优点？14答：（1）易于从裂解气中分离；（2）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀；（3）可脱除炉管的部分结焦；（4）减轻了炉管中铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用；（5）稳定炉管裂解温度；（6）降低烃分压的作用明显。15“间接急冷”与“直接急冷”各有何优缺点？15答：直接急冷用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂用油或水，急冷下来的油
10、水密度相差不大，分离困难，污水量大，不能回收高品位的热量。采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸汽作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙烯的压缩机、汽轮机发电及高压水泵等机械，同时终止二次反应。16二次反应对裂解有何影响。16答：二次反应既造成烯烃的损失，浪费原料又会生碳或结焦，致使设备或管道堵塞，影响正常生产。17轻柴油裂解生产工艺流程包括哪四部分？17答：（1）原料油供给和预热系统；（2）裂解和高压蒸汽系统；（3）急冷油和燃料油系统；（4）急冷水和稀释水蒸汽系统。18清焦的方法有哪些？并进行说明？18答：清焦方法有停炉清焦和不停炉清焦法（也称在线清焦）。停炉清焦法是将进料及出口裂解气
11、切断（离线）后，将裂解炉和急冷锅炉停车拆开，分别进行除焦，用惰性气体和水蒸汽清扫管线，逐渐降低炉温，然后通入空气和水蒸汽烧焦。交替裂解法是使用重质原料（如轻柴油等）裂解一段时间后有较多的焦生成，需要清焦时切换轻质原料（如乙烷）去裂解，并加入大量的水蒸汽，这样可以起到裂解和清焦的作用。当压降减少后（焦已大部分被清除），再切换为原来的裂解原料。水蒸汽、氢气清焦是定期将原料切换成水蒸汽、氢气，方法同上，也能达到不停炉清焦的目的。对整个裂解炉系统，可以将炉管组轮流进行清焦操作。20急冷油系统产生结焦的原因有哪些？20答：一是急冷油与裂解气接触后超过 300时不稳定，会逐步缩聚成易于结焦的聚合物，二是不
12、可避免地由裂解管、急冷换热器带来的焦粒。21“油洗”的作用有哪些？21答：油洗的作用一是将裂解气继续冷却，并回收其热量；二是使裂解气中的重质油和轻质油冷凝洗涤下来回收，然后送去水洗。水洗的作用一是将裂解气继续降温到 40左右，二是将裂解气中所含的稀释蒸汽冷凝下来，并将油洗时没有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝下来，同时也可回收部分热量。22“水洗”的作用有哪些？22答：水洗的作用一是将裂解气继续降温到 40左右，二是将裂解气中所含的稀释蒸汽冷凝下来，并将油洗时没有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝下来，同时也可回收部分热量。四、回答问题1深冷分离主要哪几个系统组成？各系统的作用分别是什么？1答：总体可概
13、括为三大部分。（1）压缩和冷冻系统该系统的任务是加压、降温，以保证分离过程顺利进行。（2）气体净化系统该系统的任务是脱酸性气体、脱水、脱炔和脱一氧化碳等。（3）低温精馏分离系统这是深冷分离的核心，其任务是将各组分进行分离并将乙烯、丙烯产品精制提纯。2裂解气为什么要进行压缩？2答：在深冷分离装置中用低温精馏方法分离裂解气时，要求温度最低的部位是在甲烷和氢气的分离，而且所需的温度随操作压力的降低而降低。例如：脱甲烷塔操作压力为 3.0MPa 时，为分离甲烷所需塔顶温度约90100左右；当脱甲烷塔压力为 0.5MPa 时，为分离甲烷所需塔顶温度则需下降到130140。而为获得一定纯度的氢气，则所需温
14、度更低。这不仅需要大量的冷量，而且要用很多耐低温钢材制造的设备，这无疑增大了投资和能耗，在经济上不够合理。所以生产中根据物质的冷凝温度随压力增加而升高的规律，可对裂解气加压，从而使各组分的冷凝点升高，即提高深冷分离的操作温度，这既有利于分离，又可节约冷冻量和低温材料。3简述复迭制冷的原理，它与一般的制冷有何区别？3答：在乙烯丙烯复迭制冷循环中，冷水在换热器(2)中向丙烯供冷，带走丙烯冷凝时放出的热量，丙烯被冷凝为液体，然后，经节流膨胀降温，在复迭换热器中汽化，此时向乙烯气供冷，带走乙烯冷凝时放出的热量，乙烯气变为液态乙烯，液态乙烯经膨胀阀降压到换热器(1)中汽化，向被冷物料供冷，可使被冷物料冷
15、却到-100左右。复迭换热器既是丙烯的蒸发器(向乙烯供冷)，又是乙烯的冷凝器(向丙烯供热 )。在复迭换热器中一定要有温差存在，即丙烯的蒸发温度一定要比乙烯的冷凝温度低，才能组成复迭制冷循环。4裂解气深冷分离为何采用多段压缩技术。4答：裂解气经压缩后，不仅会使压力升高，而且气体温度也会升高，为避免压缩过程温升过大造成裂解气中双烯烃尤其是丁二烯之类的二烯烃在较高的温度下发生大量的聚合，以至形成聚合物堵塞叶轮流道和密封件，裂解气压缩后的气体温度必须要限制，压缩机出口温度一般不能超过 100，在生产上主要是通过裂解气的多段压缩和段间冷却相结合的方法来实现。采用多段压缩可以节省压缩做功的能量，效率也可提
16、高，根据深冷分离法对裂解气的压力要求及裂解气压缩过程中的特点，目前工业上对裂解气大多采用三段至五段压缩。同时，压缩机采用多段压缩可减少压缩比，也便于在压缩段之间进行净化与分离，5裂解气分离的目的是什么？工业上采用哪些分离方法？5答：目的是得到高纯度的单一的烃，如重要的基本有机原料乙烯、丙烯等。工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离和油吸收精馏分离两种。6酸性气体的主要组成是什么？有何危害？6答：裂解气中的酸性气体主要是指 CO2 和 H2S 和其它气态硫化物。此外尚含有少量的有机硫化物，如氧硫化碳 (COS)、二硫化碳(CS2)、硫醚(RSR)、硫醇(RSH)、噻吩等。危害：酸性气体含
17、量过多时，对分离过程会带来危害：H2S 能腐蚀设备管道，使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；CO2 则在深冷操作中会结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。酸性气体杂质对于乙烯或丙烯的进一步利用也有危害，例如生产低压聚乙烯时，二氧化碳和硫化物会破坏聚合催化剂的活性。生产高压聚乙烯时，二氧化碳在循环乙烯中积累，降低乙烯的有效压力，从而影响聚合速度和聚乙烯的分子量。7比较碱洗法与乙醇胺法的优缺点。7答：碱洗法对酸性气体吸收彻底，但是碱液不能回收，消耗量较大，适用裂解气中酸性气体含量少时。醇胺法吸收剂可再生循环使用，吸收液消耗少，但是：（1）醇胺法吸收不如碱洗彻底；（2）醇胺法对
18、设备材质要求高，投资相应增大；（醇胺水溶液呈碱性，但当有酸性气体存在时，溶液 PH 值急剧下降，从而对碳钢设备产生腐蚀）；（3）醇胺溶液可吸收丁二烯和其它双烯烃；（吸收双烯烃的吸收剂在高温下再生时易生成聚合物，由此既造成系统结垢，又损失了丁二烯。）适用裂解气中酸性气体含量多时。8脱除酸性气体主要用什么方法，其原理分别是什么？8答：工业生产中，一般采用吸收法脱除酸性气体，即在吸收塔内让吸收剂和裂解气进行逆流接触，裂解气中的酸牲气体则有选择性地进入吸收剂中或与吸收剂发生化学反应。工业生产中常采用的吸收剂有 NaOH 或乙醇胺。其原理分别是：（1）氢氧化钠（NaOH）CO2 十 2NaOHNa2CO
19、3 十 H2OH2S 十 2NaOHNa2S 十 2H2O（2）乙醇胺（HOCH2CH2NH2）2HOCH2CH2NH 十 H2S (HOCH2CH2NH3)2S2HOCH2CH2NH2 十 CO2 (HOCH2CH2NH3)2CO310说明裂解气中水的来源以及危害，常用的脱水的方法有哪些？10答：来源：由于裂解原料在裂解时加入一定量的稀释蒸汽，所得裂解气经急冷水洗和脱酸性气体的碱洗等处理，裂解气中不可避免地带一定量的水(约400700PPm)。危害：在低温分离时，水会凝结成冰；另外在一定压力和温度下，水还能与烃类生成白色的晶体水合物，水合物在高压低温下是稳定的。冰和水合物结在管壁上，轻则增大
20、动力消耗，重者使管道堵塞，影响正常生产。常用的脱水的方法：工业上对裂解气进行深度干燥的方法很多，主要采用固体吸附方法。吸附剂有硅胶活性氧化铝、分子筛等。目前广泛采用的效果较好的是分子筛吸附剂。11说明 CO 的来源及危害，脱除 CO 的主要方法是什么？11答：来源：烃类与稀释水蒸汽反应生成的。CH4 十 H2OCO 十 3H2C2H6 十 2H2O2CO 十 5H2CO 的危害：经裂解气低温分离，一氧化碳部分富集于甲烷馏份中，另一部分富集于富氢馏分中。裂解气中少量的 CO 带入富氢馏分中，会使加氢催化剂中毒。另外，随着烯烃聚合高效催化剂的发展，对乙烯和丙烯的 CO 含量的要求也越来越高。因此要
21、脱除富氢馏份中的 CO。脱除的方法：乙烯装置中采用的脱除 CO 的方法是甲烷化法，甲烷化法是在催化剂存在的条件下，使裂解气中的一氧化碳催化加氢生成甲烷和水，从而达到脱除 CO 的目的。其主反应方程为：CO 十 H2 CH4 十 H2O 12比较前加氢与后加氢的优缺点。12答：前加氢由于氢气自给，故流程简单，能量消耗低；不足之处是：（1）加氢过程中，乙炔浓度很低，氢分压较高，因此，加氢选择性较差，乙烯损失量多；同时副反应的剧烈发生，不仅造成乙烯、丙烯加氢遭受损失，而且可能导致反应温度的失控，乃至出现催化剂床层温度飞速上升；（2）当原料中乙炔、丙炔、丙二烯共存时，当乙炔脱除到合格指标时，丙炔、丙二
22、烯却达不到要求的脱除指标；（3）在顺序分离流程中，裂解气的所有组分均进入加氢除炔反应器，丁二烯未分出，导致丁二烯损失量较高，此外裂解气中较重组分的存在，对加氢催化剂性能有较大的影响，使催化剂寿命缩短。后加氢是对裂解气分离得到的碳二馏分和碳三馏分，分别进行催化选择加氢，将碳二馏分中的乙炔，碳三馏分中的丙炔和丙二烯脱除，其优点有：（1）因为是在脱甲烷塔之高，乙烯几乎没有损失；（2）加氢产品质量稳定，加氢原料中所含乙炔、丙炔和丙二烯的脱除均能达到指标要求；（3）加氢原料气体中杂质少，催化剂使用周期长，产品纯度也高。但后加氢属外加氢操作，通入的本装置所产氢气中常含有甲烷。为了保证乙烯的纯度，加氢后还需
23、要将氢气带入的甲烷和剩余的氢脱除，因此，需设第二脱甲烷塔，导致流程复杂，设备费用高。13写出加氢除炔的主副反应方程式，并说明催化剂的类型。13答：加氢除炔的主副反应方程式如下：主反应：CHCH 十 H2CH2CH2 副反应：CHCH 十 2H2CH3CH3 CH2CH2 十 H2CH3CH3 乙炔也可能聚合生成二聚、三聚等俗称绿油的物质。碳三馏分加氢可能发生下列反应：主反应： CHC CH3 十 H2CH2CH CH3 CH2C CH2 十 H2CH2CH CH3 副反应：CH2CH CH3 十 H2CH3CH2CH3nC3H4 (C3H4)n 低聚物C4H6 高聚物工业上脱炔用钯系催化剂为多
24、，它是一种加氢选择性很强的催化剂，其加氢反应难易顺序为：丁二烯乙炔丙炔丙烯乙烯。14脱甲烷过程中对于脱甲烷塔塔顶和塔釜的物料有何要求？14答：对于脱甲烷塔，希望塔釜中甲烷的含量应该尽可能低，以利于提高乙烯的纯度。塔顶尾气中乙烯的含量应尽可能少，以利于提高乙烯的回收率。19比较三种深冷分离流程的特点。19答：三种深冷分离流程的全面比较如下表所示：比较项目 顺序分离流程 前脱乙烷分离流程 前脱丙烷分离流程操作问题 脱甲烷塔在最前，釜温低，再沸器中不易发生聚合而堵塞 脱乙烷塔在最前，压力高，釜温高，如 C4 以上烃含量多，二烯烃在再沸器聚合，影响操作且损失丁二烯 脱丙烷在最前，且放置在压缩机段间，低
25、压时就除去了丁二烯，再沸器中不易发生聚合而堵塞冷量消耗 全馏分都进入了脱甲烷塔，加重了脱甲烷塔的冷冻负荷，消耗高能级位的冷量多，冷量利用不够合理 C3、C4 烃不在脱甲烷而是在脱乙烷塔冷凝，消耗低能级位的冷量，冷量利用合理 C4 烃在脱丙烷塔冷凝，冷量利用比较合理分子筛干燥负荷 分子筛干燥是放在流程中压力较高、温度较低的位置，对吸附有利，容易保证裂解气的露点，负荷小 与顺序分离流程相同 由于脱丙烷塔在压缩机三段出口，分子筛干燥只能放在压力较低的位置，以吸附不利，且三段出口 C3 以上重质烃不能较多冷凝下来，负荷大对原料的适应性 对原料适应性强，无论裂解气轻、重，均可 最适合 C3、C4 烃含量
26、较多而丁二烯含量少的气体 可处理较重的裂解气，对含 C4 烃较多的裂解气，本流程更能体现其优点22试述开式热泵与闭式热泵循环的区别和优缺点。22答：闭式热泵塔内物料与制冷系统介质之间是封闭的，而用外界的工作介质为制冷剂。液态制冷剂在塔顶冷凝器（5）中蒸发，使塔顶物料冷凝，蒸发的制冷剂气体再进入压缩机（1）升高压力，然后在塔釜再沸器（2）中冷凝为液体，放出的热量传递给塔釜物料，液体制冷剂通过节流阀（4）降低压力后再去塔顶换热，完成一个循环，这样塔顶低温处的热量，通过制冷剂而传到塔釜高温处。在此流程中，制冷循环中的制冷剂冷凝器与塔釜再沸器合成一个设备，在此设备中，制冷剂冷凝放热，而釜液吸热蒸发。闭
27、式热泵特点是操作简便、稳定，物料不会污染，出料质量容易保证。但流程复杂，设备费用较高。开式热泵特点是流程简单，设备费用较闭式热泵少，但制冷剂与物料合并，在塔操作不稳定时，物料容易被污染，因此自动化程度要求较高。四、回答问题1、写出乙苯生产的主副反应方程式。2为什么说乙苯生产中，真正起催化作用的是红油，写出反应机理来说明。2答：乙苯生产中，真正起催化作用的是红油，可用反应机理来说明。红油：由苯、乙烯、三氯化铝以及氯化氢生成的油状红棕色的三元络合物（俗称红油）。苯乙基化的反应机理如下：（） （）在氯化氢存在下，乙烯与三氯化铝加成生成二元络合物2AlCl3+HCl+C2H4 Al2Cl6RCl (其
28、中 R 代表 C2H5,下同)（） （）二元络合物再与作用生成三元络合物Al2Cl6RCl+C6H6 Al2Cl6?C6H5R?HCl (一乙基络合物)（）在三元络合物作用下，烷基化反应按下式进行Al2Cl6?C6H5R?HCl+CH2= CH2 Al2Cl6?C6H4R2?HCl (二乙基络合物)Al2Cl6?C6H4R2?HCl+CH2= CH2 Al2Cl6?C6H3R3?HCl (三乙基络合物)以上乙基络合物又与原料苯或产物（如二乙基苯）起复分解反应，产生烷基转移反应。Al2Cl6?C6H4R2?HCl+C6H6 Al2Cl6?C6H5R?HCl+C6H5R (乙苯)Al2Cl6?C6
29、H3R3?HCl+C6H6 Al2Cl6?C6H3R?HCl+C6H4R2 (二乙基苯)Al2Cl6?C6H5R?HCl+C6H4R2 Al2Cl6?C6H4R2?HCl+C6H5R (乙苯)可见，对乙基化反应真正起催化作用的是由苯、乙烯、三氯化铝以及氯化氢生成的油状红棕色的三元络合物（俗称红油），所以采用三氯化铝催化剂时，必须在助催化剂氯化氢存在下方起作用。3比较生产乙苯的几种催化剂的特点。3答：生产乙苯的几种催化剂特点如下：（1）酸性卤化物类 主要有 AlBr3、AlCl3、FeCl3、BF3、ZnCl2 等。目前普遍采用的是氯化铝催化剂，并加少量氯化氢以促进反应。氯化铝催化剂活性很高，可
30、在较低温度（90100）、较低压力下进行反应，在烷基化反应的同时可使副产的多烷基苯进行脱烷基反应。氯化铝催化剂的主要缺点是对设备有较强腐蚀性，催化剂的消耗量较大，原料中水分要求严格。但是，因其价廉易得，催化活性高，仍被广泛使用。（2）质子酸类 主要有 H2SO4、H3PO4、HF 等。最常采用的是磷酸- 硅藻土固体催化剂，具有选择性高、腐蚀性小及三废排放量小的优点。其缺点是反应温度和压力较高，多烷基苯不能在烷基化条件下进行脱烷基反应。（3）分子筛类 以分子筛为催化剂的烷基化反应，具有活性高、反应选择性高、烯烃转化率高、反应可在较低压力下进行，过程三废排放量极少，对设备无腐蚀等特点，是一种颇有前
31、途的烷基化催化剂。该催化剂的缺陷是反应副产聚合物分子易在分子筛的微孔孔道聚集，造成堵塞，使催化剂失活，故分子筛催化剂寿命短、需频繁再生。4为什么苯烷基化生产乙苯的反应温度一般控制为 95100为宜。4答：苯烷基化生产乙苯的反应温度一般控制为 95100为宜。因为烷基化反应为放热反应，温度较低时反应就可以达到理想的转化率，但反应速度极慢。提高反应温度，虽可以加快乙基化的反应速度，但不利于烯烃的吸收（本质结果就是转化率低）。温度过高，甚至会破坏已形成的催化络合物。例如，温度超过 120 时络合物就会树脂化，从而失去催化作用。所以必须要控制在合适的范围内，反应温度一般控制为 95100为宜。5（1）
32、苯烷基化生产乙苯时对原料纯度有哪些要求？（2）乙苯脱氢生产苯乙烯时对原料乙苯的纯度有哪些要求？5答：（1）原料乙烯中硫化氢、乙炔、一氧化碳及含氧化合物（如乙醛、乙醚）等能破坏催化络合物或使其钝化，引起催化剂的中毒与?失活。乙烯中含有的丙烯、丁烯以及高级烯烃与苯的烷基化反应速度较快（与乙烯与苯的反应速度相比），使烷基化产物与分离过程复杂化，且增加了苯的消耗量。原料苯中的硫化物同样是乙基化反应的催化毒物，直接影响生产正常进行。苯中若含有甲苯，在三氯化铝催化剂作用下易生成甲乙苯，给乙苯分离带来困难，增加了乙烯原料的耗量。苯中若含有过量水，则会将三氯化铝催化剂水解，产生的氯化氢对设备有腐蚀作用，产生的
33、氢氧化铝可沉淀，导致管道与设备堵塞。所以，对于生成氯化氢所需的水量必须精确计算并严格计量，绝对不能过量。（2）为了减少副反应发生，保证生产正常进行，要求原料乙苯中二乙苯的含量0.04%。因为二乙苯脱氢后生成的二乙烯基苯容易在分离与精制过程中生成聚合物，堵塞设备和管道，影响生产。另外，要求原料中乙炔10ppm（体）、硫（以 H2S 计）2ppm( 体)、氯（以 HCI 计）2ppm( 质)、水10ppm （体），以免对催化剂的活性和寿命产生不利的影响。6写出乙苯脱氢生产苯乙烯的主、副反应方程式。7分析如何选择乙苯脱氢生产苯乙烯的操作温度。7答：乙苯脱氢生产苯乙烯的操作温度应按如下原则选择：乙苯脱
34、氢是强吸热反应，升温对脱氢反应有利。但是，由于烃类物质在高温下不稳定，容易发生许多副反应，甚至分解成碳和氢，所以脱氢适宜在较低温度下进行。然而，低温时不仅反应速度很慢，而且平衡产率也很低。所以脱氢反应温度的确定不仅要考虑获取最大的产率，还要考虑提高反应速度与减少副反应。在高温下，要使乙苯脱氢反应占优势，除应选择具有良好选择性的催化剂，同时还必须注意反应温度下催化剂的活性。例如，采用以氧化铁为主的催化剂，其适宜的反应温度为600660。8乙苯脱氢生产苯乙烯时为什么要加入水蒸汽？8答：乙苯脱氢反应是体积增大的反应，降低压力对反应有利，其平衡转化率随反应压力的降低而升高。要达到同样的转化率，如果压力降低，温度也可以采用较低的温度操作，或者说，在同样温度下，采用较低的压力，则转化率有较大的提高。所以生产中就采用降低压力操作。参见表 91。但在实际生产中，为了保证乙苯脱氢反应在高温减压下安全操作，在工业生产中常采用加入水蒸气稀释剂的方法降低反应产物的分压，从而达到减压操作的目的。
