摘 要 针对苯乙烯制备实训装置建设，结合实训目的阐述装置建设思路，围绕装置组成讨论并确定各组成系统的建设方案。实践表明，按该思路和方案建成的装置，性能稳定可靠，操作适应性强，能方便用于中职化学工艺类专业化学反应器课程的理实一体化教学，提高教学效果和质量。

　　关键词 中等职业学校；化学；苯乙烯；制备；实训装置

　　中图分类号 G712 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2013）32-0042-04

　　收稿日期：2013-09-15

　　作者简介：周国保（1965- ），男，江西南昌人，江西化学工业学校教研室主任，高级讲师。

　　乙苯催化脱氢制备苯乙烯，属于气—固相催化反应的操作过程。该训练项目在中职化学工艺类专业“化学反应器”课程的教学中常被采用。该实训装置可成套采购，也可自行建设。若成套采购，则装置一般为定型产品，满足个别教学需要的适应性不够，可改造的余地很小。若自行建设，则装置可根据教学需要进行设计与组装，建成后更加贴近教学需要。中职学校在条件允许的情况下，自行建设苯乙烯制备实训装置，既能促进师生动手能力提高，又能满足工学结合教学的需要。

　　一、实训目的与建设思路

　　（一）实训目的

　　让学生掌握气—固相固定床反应器开车、停车及事故处理等操作技能，掌握为提高目的产物收率而对反应温度、原料配比等实施有效调节技能；掌握化工自动化仪表使用和维护方法，反应过程物料衡算与产品分析的方法。

　　（二）制备原理

　　苯乙烯制备采用乙苯催化脱氢路线，即乙苯在催化剂和580℃～620℃的高温下进行烷基脱氢获得苯乙烯。主反应为：

　　同时伴随烷基断链、脱烷基、生炭等副反应。脱氢催化剂以氧化铁系催化剂效果好，乙苯转化率可达70%以上，苯乙烯选择性可达95%以上。

　　反应前需要通入空气，检查催化剂床层阻力和装置气密性，并在加热情况下使催化剂活化。之后，通入水蒸汽，置换反应器中空气。主反应为强吸热反应，反应前需要预热，反应中需要供热。

　　反应中，加入原料乙苯，也需要加入一定量的水蒸汽。水蒸汽作用为降低乙苯的分压并提高平衡转化率，减少催化剂上积炭并延长催化剂寿命。水蒸汽与乙苯配比为（1.2～2.6）∶1（质量比）或（1～2.2）∶1（液体体积比）。

　　反应产物以气相出料，其中，主要含生成物——苯乙烯、氢气，未反应的原料——乙苯，以及加入的水。冷凝后苯乙烯、乙苯、水成液体，静止后分层。上层为有机层，主要为苯乙烯、乙苯，用气相色谱仪可以分析含量；下层为水层。氢气为不凝气，经湿式气体流量计进行计量，可获得累积体积。

　　（三）建设思路

　　1.体现操作性和经济性

　　从操作性看，应与真实装置相近，满足气—固相固定床反应器开车、停车和事故处理操作训练需要，且装置不易太大。

　　2.反应温度、原料配比可调

　　反应温度、原料配比可调是为满足训练对反应温度、原料配比等工艺参数调节，达到提高目的产物收率的目的。为此，需要设置反应温度调节系统；乙苯、水加料采用计量泵，以准确确定原料投料量和原料比。

　　3.选择企业流行的仪表

　　根据对化工企业调查，当今流行的调节仪表为智能电动调节仪表。为明确责任，对于温度等重要工艺参数需要记录，因而采用带无纸记录仪的显示仪表，方便学生训练化工自动化仪表的使用。

　　4.对所有产物进行计量

　　采用湿式气体流量计计量副产物氢气的量，液体产物中苯乙烯、乙苯可通过量筒和气相色谱仪分析计量，从而实现产物的收率计算，并进行物料衡算。

　　5.工艺参数的确定

　　催化剂活化用空气流量：5L/min；催化剂上乙苯的液空速：0.6/hr；加料流量：乙苯为0.5mL液/min，水为（0.5～1）mL液/min；预热段温度：450℃～500℃；反应段温度：560℃～620℃。

　　二、装置组成与建设方案

　　苯乙烯实训装置的建设没有统一的标准。随着科技进步，可供选用的设备、仪器、仪表、材料及手段等种类越来越多，技术水准越来越高。在满足实训条件和实训目的的情况下，安全、实用、经济是决定装置建设方案的关键因素。

　　（一）装置组成

　　催化脱氢制备苯乙烯实训装置示意图如图1。该实训装置包括空气系统、加料系统、加热系统、反应系统、仪表系统、电路系统、冷凝系统、出料系统等部分。完整的实训装置会因各部分建设方案不同而不同，完整的实训装置图例可以参考有关资料[1]。

　　1.反应器类型的选择

　　气—固相固定床反应器类型有两种，一种是绝热式反应器，一种是换热式管式反应器。为了使反应器纵向和径向温度分布尽可能均匀，并考虑建设方便，该实训反应器类型选择换热式管式反应器。由于该实训反应为强吸热反应，故采用电加热器进行外加热。

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