專利名稱：催化干氣制乙苯的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及乙烯與苯制取乙苯的工藝，具體地講提供了一種催化干氣制乙苯的新工藝。
苯乙烯是一種重要的化工原料，一般采用乙苯脫氫法生產(chǎn)。以前均采用純乙烯和苯反應(yīng)合成乙苯，乙苯成本高，不經(jīng)濟(jì)。干氣為催裂化產(chǎn)生的尾氣，一般均作為燃料氣燒掉，利用率很低。而干氣中含有豐富的乙烯(體積比約16％)，利用廉價(jià)的干氣中的乙烯合成乙苯是一個(gè)非常有意義的課題，它不僅可以充分利用現(xiàn)有干氣資源，而且可以大大降低乙苯及苯乙烯產(chǎn)品的成，對(duì)整個(gè)石油化工行業(yè)具有深遠(yuǎn)意義。
目前采用的催化干氣制乙苯的工藝流程大致分為兩種。一種是采用催化精餾(吸收)工藝，干氣和新鮮苯分別由塔底部和頂部進(jìn)入催化精餾(吸收)塔，催化精餾(吸收)塔采用板式塔或填料塔構(gòu)件將催化劑分布在塔內(nèi)，苯一邊吸收干氣一邊進(jìn)行反應(yīng)，未反應(yīng)的尾氣由塔頂排出，塔底獲得反應(yīng)產(chǎn)物乙苯和苯的混合物，再進(jìn)行后續(xù)分離得到乙苯產(chǎn)品。
另一種是采用鼓泡床工藝，催化劑被完全浸沒在苯中，干氣以鼓泡的形式通過浸沒的催化劑，與催化劑反應(yīng)生成乙苯，然后再進(jìn)行后續(xù)分離得到乙苯產(chǎn)品。
催化干氣制乙苯一般采用β沸石分子篩催化劑，在以上兩種工藝流程實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，副反應(yīng)較多，催化劑易失活、壽命較短。經(jīng)反復(fù)研究、探索發(fā)現(xiàn)，催化劑與氣相接觸是造成這一結(jié)果的直接原因，當(dāng)干氣與催化劑接觸時(shí)，小分子烴類會(huì)進(jìn)入沸石微孔內(nèi)發(fā)生聚合等副反應(yīng)，造成催化劑通道堵塞而失活，使得催化劑壽命變短。
催化精餾(吸收)工藝具有轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、催化劑用量少的優(yōu)點(diǎn)，但此工藝不能保證催化劑不與氣相接觸，從而不能保證催化劑的壽命。這是由催化精餾(吸收)工藝的機(jī)理決定的。在催化精餾(吸收)工藝中，可采用填料固定床結(jié)構(gòu)及板式塔結(jié)構(gòu)。對(duì)于填料固定床結(jié)構(gòu)須采用大的填料噴淋密度來達(dá)到保護(hù)催化劑的目的，使其不與氣相直接接觸。但此種結(jié)構(gòu)中有著不可克服的問題1、受到床層空隙率的限制，填料噴淋密度不可能太大，否則會(huì)造成塔無法正常操作；2、氣相總是要通過床層，不能保證催化劑絕對(duì)不接觸氣相。采用板式塔結(jié)構(gòu)可以保證催化劑泡在液相中，且氣相不通過催化劑，但由于液相夾帶氣相及反應(yīng)熱使液相氣化生成的氣相均有可能與催化劑接觸。由上可見，催化精餾(吸收)工藝不能保證催化劑壽命。
鼓泡床工藝可以使催化劑完全泡在液相中，能在一定程度上起到保護(hù)催化劑的目的。但由于催化干氣制乙苯的反應(yīng)屬吸收控制，且鼓泡床對(duì)于吸收的效率很低，從而決定了其轉(zhuǎn)化率較低、選擇性較差、催化劑用量大的缺點(diǎn)。同時(shí)，此工藝中，氣相仍然要通過催化劑床層，因而也不能保證催化劑完全不與氣相接觸?？梢姡呐荽补に囈膊荒鼙ＷC催化劑壽命。
綜上所述，以上兩種催化干氣制乙苯工藝均有弊端，即不能保證催化劑的壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種新的催化干氣制乙苯的工藝，它先采用吸收劑將干氣中的乙烯吸收下來，再進(jìn)入反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng)。這種工藝流程可以保證反應(yīng)在液相中進(jìn)行，使得催化劑完全不與氣相接觸，從而保證了催化劑的壽命。它克服了催化精餾(吸收)、鼓泡床等工藝條件下氣相與催化劑接觸，副反應(yīng)多，催化劑易出現(xiàn)活性降低、壽命短的弊端。
本發(fā)明是先吸收再反應(yīng)的工藝，即用新鮮苯、乙苯先將干氣中的乙烯吸收，再一同進(jìn)入反應(yīng)器中反應(yīng)，參照附圖工藝流程詳細(xì)敘述如下

圖1～3是本發(fā)明的工藝流程圖。
如圖1所示，1是吸收塔，2是解析塔，3是反應(yīng)器，4是穩(wěn)定塔，5是產(chǎn)品分離塔，6是富烯液泵，7是貧烯液泵，8是換熱器，9是再沸器，10是透平，11是吸收劑，12是干氣，13是富烯液，14是反應(yīng)產(chǎn)物，15是貧烯液，16是循環(huán)吸收液，17是產(chǎn)品采出液，18、19是尾氣，20是進(jìn)苯吸收塔尾氣，21是吸收液，22是乙苯產(chǎn)品，23是反應(yīng)原料苯。
干氣(12)分為一股或多股由吸收塔(1)下部進(jìn)入，苯作為新鮮吸收劑(11)與循環(huán)吸收劑(苯)(16)也分為一股或多股由吸收塔(1)上部進(jìn)入，控制吸收塔(1)溫度在20～100℃，壓力為1．0～3．0MPa，液相在吸收塔(1)內(nèi)將氣相中的乙烯吸收后由塔釜排出；尾氣由吸收塔(1)塔頂排出，進(jìn)入苯吸收塔，回收尾氣中夾帶的苯蒸汽。由吸收塔(1)排出的吸收液可進(jìn)入解析塔(2)加熱至50～110℃，解析出部分H2、N2、CH4、C2H6等氣體，然后進(jìn)入反應(yīng)器(3)與原料苯進(jìn)行液相反應(yīng)，也可以直接進(jìn)入反應(yīng)器(3)與原料苯進(jìn)行液相反應(yīng)。富烯液(13)經(jīng)泵加壓后升溫至120～260℃進(jìn)入反應(yīng)器(3)反應(yīng)。為使液相在升溫的過程中不解析出氣相，需用泵將富烯液(13)加壓至3．0～6．0MPa。由反應(yīng)器(3)出來的反應(yīng)產(chǎn)物(14)與反應(yīng)器(3)進(jìn)口物料換熱后經(jīng)由透平(10)減壓至0．8～2．5MPa進(jìn)入穩(wěn)定塔(4)，控制穩(wěn)定塔(4)溫度在20～100℃，使得反應(yīng)產(chǎn)物(14)解析出H2、N2、CH4、CO2、C2H6等氣體。透平(10)輸出的軸功可供給富烯液泵(6)。由穩(wěn)定塔(4)采出的氣相進(jìn)入苯吸收塔，回收尾氣中夾帶的苯蒸汽。由穩(wěn)定塔(4)塔釜采出的貧烯液(15)一股作為產(chǎn)品采出液(17)進(jìn)入產(chǎn)品分離塔(5)，分離得到產(chǎn)品乙苯(22)和吸收劑苯(21)，另一股作為循環(huán)吸收液(16)經(jīng)換熱后由泵打回吸收塔(1)循環(huán)使用。
本發(fā)明提供的工藝中，吸收塔(1)、穩(wěn)定塔(4)可采用填料塔或板式塔，反應(yīng)器(3)可采用泥漿床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器或其他形式的反應(yīng)器，所說的反應(yīng)器(3)可以采用1～10個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)操作，所說的吸收劑可采用苯、乙苯、丙苯或者是它們的混合物。
對(duì)于圖1所示流程，吸收劑(11)、干氣(12)及循環(huán)吸收液(16)可采用多股分段進(jìn)料，采用兩個(gè)反應(yīng)器(3)并聯(lián)操作，如圖2所示。
對(duì)于圖1所示流程也可以采用無解析塔(2)流程，采用兩個(gè)反應(yīng)器(3)串聯(lián)操作，如圖3所示。
本發(fā)明由于反應(yīng)可控制在純液相中進(jìn)行，所以可以保證催化劑的壽命；另外由于吸收塔具有較高的效率，可將干氣中的乙烯幾乎完全吸收下來，乙烯在反應(yīng)器內(nèi)具有很高的轉(zhuǎn)化率，因此本工藝的乙烯轉(zhuǎn)化率很高(接近100％)，具有產(chǎn)品乙苯選擇性高、催化劑用量少的特點(diǎn)。本工藝中部分能量可以循環(huán)利用，減小了能耗；還具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，催化劑裝填、再生、更換簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供的催化干氣制乙苯工藝克服了催化精餾(吸收)、鼓泡床等工藝條件下氣相與催化劑接觸，副反應(yīng)多、催化劑易出現(xiàn)活性降低、壽命短等弊端，具有副反應(yīng)少、轉(zhuǎn)化率高、催化劑壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明同樣適合于其它避免催化劑與氣相接觸的氣、液、固三相反應(yīng)。
本發(fā)明的特點(diǎn)和積極效果可從下述的實(shí)施例得以體現(xiàn)。
實(shí)施例在催化干氣制乙苯模式裝置中，首先采用了催化精餾(吸收)工藝。催化精餾(吸收)塔規(guī)格為φ50×6m，內(nèi)裝四段催化劑構(gòu)件，擬定了兩組方案進(jìn)行試驗(yàn)(1)上三段構(gòu)件為填料固定床，下一段為板式構(gòu)件，采用一般催化精餾(吸收)工藝，催化劑未被吸收劑完全浸沒。(2)四段全部采用板式構(gòu)件，塔板上催化劑被吸收劑完全浸沒，類似鼓泡床結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩組方案中，乙烯初始轉(zhuǎn)化率很高(達(dá)到99％左右)，但一直在降低。方案一的實(shí)驗(yàn)中乙烯轉(zhuǎn)化率降低趨勢(shì)較快，20天左右就已降到80％左右；方案二的中乙烯轉(zhuǎn)化率降低趨勢(shì)相對(duì)較慢，35天左右降到了85％左右。此后又采取了增加循環(huán)苯量多種措施，均不能保證催化劑活性與壽命，不能使乙烯轉(zhuǎn)換率穩(wěn)定下來，可見催化精餾(吸收)或鼓泡床工藝不適合用于催化干氣制乙苯過程。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用了本發(fā)明所述的先吸收后反應(yīng)工藝，即利用原φ50×6m催化精餾(吸收)塔，采用苯為吸收劑，先將干氣中的乙烯吸收下來，然后將吸收液進(jìn)入固定床反應(yīng)器(反應(yīng)器內(nèi)部催化劑完全被苯浸沒)，吸收下來的乙烯與苯在純液相中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物脫除H2、N2、CH4、CO2、C2H6等氣體后，一部分進(jìn)產(chǎn)品分離塔分離得到乙苯產(chǎn)品和循環(huán)苯，另一部分作為循環(huán)吸收劑返回吸收塔重復(fù)利用。采用此工藝后，乙烯初始轉(zhuǎn)化率為99％以上，接近完全轉(zhuǎn)化，并且催化劑連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)60天后轉(zhuǎn)化率仍能穩(wěn)定地保持在96％左右。
由上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出，本發(fā)明提供的先吸收后反應(yīng)工藝可以明顯延長催化劑壽命、保證反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，是一個(gè)良好的催化干氣制乙苯工藝。
權(quán)利要求
1．一種催化干氣制乙苯的工藝，它包括反應(yīng)器(3)、產(chǎn)品分離塔(5)，其特征在于它還包括吸收塔(1)、解析塔(2)、穩(wěn)定塔(4)，先采用吸收劑(11)在吸收塔(1)內(nèi)吸收干氣(12)中的乙烯，然后經(jīng)解析塔(2)，加熱至50～110℃脫除一部分輕組分得到的富烯液(13)，富烯液(13)再進(jìn)入反應(yīng)器(3)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物(14)經(jīng)穩(wěn)定塔(4)脫除輕組分后的塔釜貧烯液(15)，一部分作為循環(huán)吸收液(16)返回吸收塔(1)，另一部分作為產(chǎn)品采出液(17)進(jìn)入產(chǎn)品分離塔(5)，分離得到產(chǎn)品(21)和吸收劑(22)；所說的吸收塔(1)的溫度范圍控制在20～100℃，壓力為1．0～3．0Mpa；所說的反應(yīng)器(3)的溫度范圍控制在120～260℃，壓力為3．0～6．0Mpa；所說的穩(wěn)定塔(4)的溫度范圍控制在20～100℃，壓力為0．8～2．5MPa。。
2．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于所說的吸收劑(11)可采用苯、乙苯、丙苯或者是它們的混合物。
3．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于所說的干氣(12)或吸收劑(11)可以是一股從某一位置進(jìn)入吸收塔(1)，也可以分為多股由不同位置進(jìn)入吸收塔(1)。
4．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于所說的吸收塔(1)底部出來的吸收液也可以直接進(jìn)反應(yīng)器(3)。
5．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于經(jīng)穩(wěn)定塔(4)脫除輕組分后的循環(huán)吸收劑(16)可以是一股從某一位置進(jìn)入吸收塔(1)，也可以分為多股由不同位置進(jìn)入吸收塔(1)。
6．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于所說的反應(yīng)器(3)可以采用1～10個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)操作。
7．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于所說的吸收塔(1)或穩(wěn)定塔(4)可采用填料塔或板式塔。
8．按照權(quán)利要求1所說的催化干氣制乙苯的工藝，其特征在于所說的反應(yīng)器(3)可采用泥漿床反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及乙烯與苯制取乙苯的工藝,具體地講提供了一種催化干氣制乙苯的新工藝,它先采用吸收劑將干氣中的乙烯吸收下來,得到的富烯液再進(jìn)入反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng),可以保證反應(yīng)在液相中進(jìn)行,使得催化劑完全不與氣相接觸,從而保證了催化劑的壽命。它克服了催化精餾(吸收)鼓泡床等工藝條件下氣相與催化劑接觸,副反應(yīng)多、催化劑易出現(xiàn)活性降低、壽命短等弊端。本工藝同樣適合于其它避免催化劑與氣相接觸的氣、液、固三相反應(yīng)。
文檔編號(hào)C07C2/00GK1293178SQ0013192
公開日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月21日
發(fā)明者藍(lán)仁水 申請(qǐng)人:天津市新天進(jìn)科技開發(fā)有限公司