用于降低使用共沸水/乙苯进料汽化生产苯乙烯单体的能量消耗的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在由乙苯脱氢生产苯乙烯单体的方法和系统中减少能量的改进。与工 业中目前实践的技术相比，所述方法和系统降低了效用成本并产生了节约。
【背景技术】
[0002] 在苯乙烯制造领域中乙苯（EB)在脱氢反应条件下通过脱氢催化剂（如氧化铁） 在蒸汽的存在下反应以将苯环上的乙基脱去氢从而形成苯乙烯是公知的。还公知的是乙苯 脱氢需要大量的能量（例如，以蒸汽的形式的能量）。
[0003] 在先前已描述了在由乙苯脱氢生产苯乙烯的方法中降低能量消耗（即蒸汽）的替 代方法。
[0004] Sardina的美国专利No. 4, 628, 136公开了通过回收通常在不同组分的分离过程 中损失的冷凝热并使用该热以汽化乙苯和稀释水的水性进料混合物从而在蒸汽的存在下 从乙苯生产苯乙烯的脱氢工艺。Sardina教导了这种方法避免了使用蒸汽来汽化液体乙苯 进料的要求。
[0005] Wilcox等人的美国专利No. 8, 163, 971提出了在I. 0或更低的总的蒸汽/油的重 量比例的情况下供应热量至系统的问题。通常地，这些比例需要将蒸汽过热器出口处的蒸 汽温度增加至950°C或甚至更高。然而，过热器温度高于927°C需要使用特殊的且昂贵的冶 金。
[0006] Welch等人的美国专利No. 8, 084, 660公开了通过使用至少一个直接加热单元而 提高脱氢单元的效率和/或扩大脱氢单元的生产力的方法。所公开的方法降低了工艺的蒸 汽与碳氢化合物的比例从而降低产生蒸汽和过度加热蒸汽所引起的费用。
[0007] Oleksy等人的美国专利No. 7, 922, 980公开了用于回收在乙苯至苯乙烯操作的过 程中从塔顶蒸汽产生的冷凝热的方法。就这一点而言，No. 7, 922, 980专利使用EB/SM分流 器柱的塔顶馏出物以汽化乙苯和水的共沸混合物。
[0008] 然而，出于经济原因，由于产生蒸汽和过度加热蒸汽所引起的费用，仍然期望降低 工艺的蒸汽与碳氢化合物的比例。因此，本文公开的发明方法提供了反应蒸汽/EB的比例 的降低，同时进行共沸物的热量回收而无需依靠使用极其昂贵的合金。
【发明内容】
[0009] 本发明旨在利用共沸物热量回收来实现乙苯脱氢生产苯乙烯单体的工艺中减少 能量的改进。
[0010] 本发明旨在一种减少在链烯基芳烃生产设备的脱氢工段中所使用的蒸汽的量的 方法。脱氢工段用来将乙苯脱氢为苯乙烯单体，所述方法包括：i)加热包含作为共沸物的 乙苯和水的进料流以提供乙苯/含有经汽化的乙苯的进料蒸汽流，进料蒸汽具有大约0. 4 至大约0. 6的进料蒸汽与乙苯的比例；和ii)在脱氢工段中将乙苯脱氢，所述脱氢工段至少 包括第一、第二和第三反应器、至少两个再加热交换器和第一反应器上游的混合装置，所述 再加热交换器使用过度加热的加热蒸汽作为加热介质，所述混合装置用来混合加热蒸汽与 乙苯/进料蒸汽流；其中在脱氢工段中加热蒸汽的温度小于大约899°C，并且所述方法使用 的总的加热蒸汽与乙苯的比例小于大约0. 65。
[0011] 根据另一实施方案，本发明旨在一种减少在链烯基芳烃生产设备的脱氢工段中所 使用的蒸汽的量的方法。脱氢工段用来将乙苯脱氢为苯乙烯单体，并且所述方法包括：i) 加热包含作为共沸物的乙苯和水的进料流以提供乙苯/含有经汽化的乙苯的进料蒸汽流， 进料蒸汽具有大约〇. 4至大约0. 6的进料蒸汽与乙苯的比例；ii)混合乙苯/进料蒸汽流 与来自蒸汽过热器的加热蒸汽；iii)将乙苯/进料蒸汽流和加热蒸汽供应至脱氢工段中的 第一反应器；iv)在脱氢工段的第一反应器、第二反应器和至少第三反应器中将乙苯脱氢 以生产苯乙烯单体；以及V)在至少第一再加热交换器中再加热来自第一反应器的流出物， 并且在至少第二再加热交换器中再加热来自第二反应器的流出物，其中每个再加热交换器 提供有来自至少一个蒸汽过热器的加热蒸汽，所述加热蒸汽具有小于大约899°C的温度，并 且所述方法使用的总的加热蒸汽与乙苯的比例小于大约〇. 65。
[0012] 此外，本发明旨在一种减少在链烯基芳烃生产设备的脱氢工段中所使用的蒸汽的 量的系统。脱氢工段用来将乙苯脱氢为苯乙烯单体，并且所述系统连续地包括：加热装置， 其用于加热进料流，所述进料流包含作为共沸物的乙苯和水以提供乙苯/含有经汽化的乙 苯的进料蒸汽流，进料蒸汽具有大约0. 4至大约0. 6的进料蒸汽与乙苯的比例；混合装置， 其用于将乙苯/进料蒸汽流和过度加热的加热蒸汽混合，所述加热蒸汽被用作加热介质； 供应装置，其用于将乙苯/进料蒸汽流和加热蒸汽供应至第一脱氢反应器以将流出物提供 至用于再加热所述流出物的第一再加热交换器，流出物随后进入第二脱氢反应器并提供第 二反应器流出物，所述第二反应器流出物在第二再加热交换器中被再加热，所述第二反应 器流出物随后进入第三脱氢反应器以提供苯乙烯单体，所述第一和第二再加热交换器使用 过度加热的加热蒸汽作为加热介质，其中加热蒸汽具有小于大约899°C的温度，并且所述系 统使用的总的加热蒸汽与乙苯的比例小于大约〇. 65。
[0013] 本文公开的改进对其经济影响的方面来说是显著的，即，与工业标准相比在反应 器工段中燃料的量高达25%的减少（参见，例如表1的净热输入（燃料）（kcal/kg EB))。 同样重要地是这些改进不需要从根本上改变工艺，例如，增加温度或压力。因此，可预期采 用本发明不存在困难。
【附图说明】
[0014] 图1为说明现有技术中通过乙苯脱氢生产苯乙烯的两个反应器系统的反应工段 的示意性流程图。
[0015] 图2为说明通过乙苯脱氢生产苯乙烯的具有三个反应器系统的本发明的实施方 案的示意性流程图。
[0016] 图3为说明通过乙苯脱氢生产苯乙烯的具有三个反应器系统和反应器进料预加 热器的本发明实施方案的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0017] 乙苯脱氢需要大量的以蒸汽形式的能量。特别地，脱氢过程需要大量的过度的"反 应蒸汽"，其为需要驱动吸热反应（即，随着反应的进行缓和温度下降所需的热量）、降低反 应物的分压以及防止催化剂焦化的蒸汽的总量。反应蒸汽以两种形式供应至脱氢工艺："加 热蒸汽"，其用来作为热传递介质以在热交换器和/或火焰加热器中加热反应器进料，"进料 蒸汽"，其伴随乙苯（EB)进料以防止在高温热传递设备中焦化。
[0018] 由于在苯乙烯工艺热交换设备和管道中所使用的冶金的温度限制（由ASME规范 所设定），因此必须供应有最小量的加热蒸汽以实现所需的热传递并同时保持低于ASME规 范金属温度的阈值。在两阶段脱氢反应器的流程方案（即初级反应器接着是次级反应器） 中，对于使用耐热铬镍铁合金（Incoloy)800H/800HT冶金（其具有899°C的ASME规范限制） 的工厂加热蒸汽与乙苯进料的最小比例为大约0. 65至0. 70 (以重量计）。
[0019] 从苯乙烯工厂回收低温能量的一个特别有价值的方法为汽化与水作为共沸物的 乙苯进料。使水/EB共沸物沸腾的