乙苯是生產(chǎn)苯乙烯的重要單體，苯乙烯又是合成高分子材料的主要原料，也是石油化學工業(yè)的基礎產(chǎn)品。我廠乙苯的生產(chǎn)方法是由乙烯與苯在三氯化鋁催化劑作用下進行烷基化反應而得。以三氯化鋁為催化劑生產(chǎn)乙苯，自1935年由DOW化學工業(yè)公司開發(fā)成功后，曾為世界各國廣泛應用，我國的乙苯工業(yè)生產(chǎn)大部分采用液相三氯化鋁法，我廠也用此法生產(chǎn)乙苯。但三氯化鋁消耗高，污染嚴重，造成乙苯生產(chǎn)成本上升，因此，降低三氯化鋁消耗對于提高裝置的經(jīng)濟效益具有積極的意義。

2改造前狀況

烷基化裝置自建成投產(chǎn)以來，采用的是固體法生產(chǎn)乙苯。本方法是：將固體三氯化鋁直接從反應器頂部加入，依靠苯中所含水份來分解三氯化鋁產(chǎn)生助催化劑氯化氫；

AlCl3+3H20=3HCl十+Al(OH)3

在烷基化反應中，三氯化鋁本身是不具有催化活性的，當它與苯和氯化氫共同存在時，形成了具有催化活性的三無絡合物，在這種絡合物的催化作用下，使乙烯與苯反應得到乙苯，其催化機理如下：

(1)烯烴在HC1存在下與三氯化鋁進行加成反應

(2)再與苯加成而生成三元絡合物

(3)再與烯烴加成

(4)與苯起交換反應生成乙苯

由上述反應機理知道，體系中必須有氯化氫存在時，三氯化鋁才能形成絡合物起催化作用。

固體法有較多的缺點：首先，三氯化鋁消耗高，污染嚴重。生產(chǎn)中三氯化鋁是從反應器頂部加入，大量三氯化鋁來不及生成絡合物，就由上部烷基化液帶出進入水解系統(tǒng)，不僅三氯化鋁浪費嚴重，還造成用水量大增，污水排放中苯系物和COD超標，成為蘭化公司污染大戶之一；其次，在三氯化鋁加入過程中，要減少乙烯加入量，再打開反應器頂部的漏斗蓋子，此過程破壞了系統(tǒng)平衡，降低了烷基化液中乙苯濃度}最后，在固體法中，由于HCI沒有外部來源，在反應器中水分解三氯化鋁生成HCl的同時電生成了Al(OH)3，這對絡合物活性的發(fā)揮是十分不利的．這也是成為三氯化鋁消耗居高不下的主要原因之一?？傊腆w法已不適應低耗、高技的生產(chǎn)要求，因此以液相法取代固體法是生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。

3絡合物的配制

克服固體法在生產(chǎn)過程中存在的問題，尋找一種行之有效的方法降低三氯化鋁消耗成為解決問題的關鍵。從催化反應機理看出，生成三無絡臺物的第一步是經(jīng)過生成Al2Cl6．C2H5Cl的中間階段，第二步是與苯作用生成具有催化活性的三元絡合物，此機理從理論上說明了將三氯化鋁配制成絡合物的形式加入反應器中是合理的，也是可行的。

上海石化所根據(jù)上述催化反應機理，研究了以氯乙烷作為助催化劑的絡合物配制技術，此技術的應用為降低三氯化鋁消耗奠定了良好基礎。

采用氯乙烷為助催化劑具有如下優(yōu)點：氯乙烷在反應中分解產(chǎn)生的氯化氫和乙烯都可利用，不污染反應介質；絡合物反應介質中不存在水份；干燥氯化氫對設備無腐蝕作用；沒有氫氧化鋁沉淀產(chǎn)生，不堵塞管道等。

3.1絡合物配制方法

配制療法是將一定比例的苯、二乙苯、三氯化鋁、氯乙烷加入配制釜中，啟動攪拌器，釜夾套通蒸汽升溫。配制過程中我們在上海石化所據(jù)供的配方基礎上，進行了多次調整，使三氯化鋁消耗進一步降低。調整前后比例見表1。

3.2常溫配制法

在配制絡合物時，通常要向配制釜夾套通蒸汽，來提高反應溫度，增加三氯化鋁溶解速度，但在實際生產(chǎn)中也造成了一些問題，由于釜內(nèi)溫度較高，平均達70℃，氯乙烷進入釜內(nèi)迅速分解，大量氯化氫和乙烯選出不能被很好吸收，而存在于液相上部氣相中，引起釜壓上升，軸封泄漏嚴重，操作環(huán)境惡化；另外因為釜溫較高，絡合物有焦化現(xiàn)象，電導率下降．這說明絡合物活性下降。

針對這些問題，我們參照齊魯配制工藝．對絡合物配制工藝進行了改進，采用常溫配制法即停止加蒸汽升溫，同時對配方進行了適當?shù)恼{整。兩種配制方法溫度曲線見圖2。

從圖中可看出常溫配制法溫度并不是常溫，其原因是氯乙烷分解產(chǎn)生的乙烯參加了反成，放出熱量使自身溫度升高。

通過對兩種方法配制出的絡合物電導率測定比較，我們發(fā)現(xiàn)常溫法配制的絡合物電導率明顯高于加熱法配制的絡合物電導率，見表2。這說明常溫法配制的絡合物活性好于加熱法配制的絡合物。

從絡臺物外觀看，常溫法也優(yōu)于加熱法。另外由于常溫法溫度較低，使配制釜使用壽命延長，防止了因配制釜所用各種材料膨脹系數(shù)不同而造成釜體被腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

4經(jīng)濟效益分析

三氯化鋁終合物配制身1991年3月投入生產(chǎn)以來，三氯化鋁消耗逐年下降，烷基化液中乙苯濃度距顯提高，見表3。生產(chǎn)環(huán)境得到改善。

從表3中可看出絡合物配制前后三氯化鋁消耗平均下降19.23kg/t。乙苯，烷基化液中乙苯濃度平均上升約1.39個百分點，經(jīng)濟效益十分可觀。

4.1節(jié)約三氯化鋁

在“八五”期間每年平均生產(chǎn)乙苯47343.46t，節(jié)約三氯化鋁：

47343.46(t/a)×19.23(kg/t)=910.415(t/a)

效益；910.415(t/a)×5.6（千元／t）=509.83(萬元／a)

注：5.6（萬元/t）-三氰化鋁價格

4.2提高乙苯產(chǎn)量

按年生產(chǎn)時間7440小時計，每小時生產(chǎn)烷基化液153噸每年可多產(chǎn)乙苯：

7440(h)×15.3(t/h)×1.39%=1582.265(t/a)

效益：1582.265(t/a)×[3432.6元一835.4元-1729.5元）=75.29(萬元／a)

3432.6（元）-每t乙苯成本價

835.4（元）-每t乙烯價格

1729.5（元）-每t苯價格

年效益：509.83(萬元)+75585.12(萬元)

5結論

a．三氯化鋁絡合物配制的成功應用對降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟效益是非常有益的。配制前后三氯化鋁消耗降幅達64.4%，烷基化液中乙苯濃度提高了1．39個百分點，效益十分顯著；

b．改善了生產(chǎn)環(huán)境，減少了設備排料、倒空次數(shù)，設備維修費用大大降低。污水排放量減少，污水中苯系物和COD達到排放指標，從而使車間環(huán)保得以達標。