专利名称：催化干气制乙苯的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及乙烯与苯制取乙苯的工艺，具体地讲提供了一种催化干气制乙苯的新工艺。
苯乙烯是一种重要的化工原料，一般采用乙苯脱氢法生产。以前均采用纯乙烯和苯反应合成乙苯，乙苯成本高，不经济。干气为催裂化产生的尾气，一般均作为燃料气烧掉，利用率很低。而干气中含有丰富的乙烯(体积比约16％)，利用廉价的干气中的乙烯合成乙苯是一个非常有意义的课题，它不仅可以充分利用现有干气资源，而且可以大大降低乙苯及苯乙烯产品的成，对整个石油化工行业具有深远意义。
目前采用的催化干气制乙苯的工艺流程大致分为两种。一种是采用催化精馏(吸收)工艺，干气和新鲜苯分别由塔底部和顶部进入催化精馏(吸收)塔，催化精馏(吸收)塔采用板式塔或填料塔构件将催化剂分布在塔内，苯一边吸收干气一边进行反应，未反应的尾气由塔顶排出，塔底获得反应产物乙苯和苯的混合物，再进行后续分离得到乙苯产品。
另一种是采用鼓泡床工艺，催化剂被完全浸没在苯中，干气以鼓泡的形式通过浸没的催化剂，与催化剂反应生成乙苯，然后再进行后续分离得到乙苯产品。
催化干气制乙苯一般采用β沸石分子筛催化剂，在以上两种工艺流程实验中发现，副反应较多，催化剂易失活、寿命较短。经反复研究、探索发现，催化剂与气相接触是造成这一结果的直接原因，当干气与催化剂接触时，小分子烃类会进入沸石微孔内发生聚合等副反应，造成催化剂通道堵塞而失活，使得催化剂寿命变短。
催化精馏(吸收)工艺具有转化率高、选择性好、催化剂用量少的优点，但此工艺不能保证催化剂不与气相接触，从而不能保证催化剂的寿命。这是由催化精馏(吸收)工艺的机理决定的。在催化精馏(吸收)工艺中，可采用填料固定床结构及板式塔结构。对于填料固定床结构须采用大的填料喷淋密度来达到保护催化剂的目的，使其不与气相直接接触。但此种结构中有着不可克服的问题1、受到床层空隙率的限制，填料喷淋密度不可能太大，否则会造成塔无法正常操作；2、气相总是要通过床层，不能保证催化剂绝对不接触气相。采用板式塔结构可以保证催化剂泡在液相中，且气相不通过催化剂，但由于液相夹带气相及反应热使液相气化生成的气相均有可能与催化剂接触。由上可见，催化精馏(吸收)工艺不能保证催化剂寿命。
鼓泡床工艺可以使催化剂完全泡在液相中，能在一定程度上起到保护催化剂的目的。但由于催化干气制乙苯的反应属吸收控制，且鼓泡床对于吸收的效率很低，从而决定了其转化率较低、选择性较差、催化剂用量大的缺点。同时，此工艺中，气相仍然要通过催化剂床层，因而也不能保证催化剂完全不与气相接触。可见，鼓泡床工艺也不能保证催化剂寿命。
综上所述，以上两种催化干气制乙苯工艺均有弊端，即不能保证催化剂的寿命。
本发明的目的是提供一种新的催化干气制乙苯的工艺，它先采用吸收剂将干气中的乙烯吸收下来，再进入反应器中进行液相反应。这种工艺流程可以保证反应在液相中进行，使得催化剂完全不与气相接触，从而保证了催化剂的寿命。它克服了催化精馏(吸收)、鼓泡床等工艺条件下气相与催化剂接触，副反应多，催化剂易出现活性降低、寿命短的弊端。
本发明是先吸收再反应的工艺，即用新鲜苯、乙苯先将干气中的乙烯吸收，再一同进入反应器中反应，参照附图工艺流程详细叙述如下
图1～3是本发明的工艺流程图。
如图1所示，1是吸收塔，2是解析塔，3是反应器，4是稳定塔，5是产品分离塔，6是富烯液泵，7是贫烯液泵，8是换热器，9是再沸器，10是透平，11是吸收剂，12是干气，13是富烯液，14是反应产物，15是贫烯液，16是循环吸收液，17是产品采出液，18、19是尾气，20是进苯吸收塔尾气，21是吸收液，22是乙苯产品，23是反应原料苯。
干气(12)分为一股或多股由吸收塔(1)下部进入，苯作为新鲜吸收剂(11)与循环吸收剂(苯)(16)也分为一股或多股由吸收塔(1)上部进入，控制吸收塔(1)温度在20～100℃，压力为1．0～3．0MPa，液相在吸收塔(1)内将气相中的乙烯吸收后由塔釜排出；尾气由吸收塔(1)塔顶排出，进入苯吸收塔，回收尾气中夹带的苯蒸汽。由吸收塔(1)排出的吸收液可进入解析塔(2)加热至50～110℃，解析出部分H2、N2、CH4、C2H6等气体，然后进入反应器(3)与原料苯进行液相反应，也可以直接进入反应器(3)与原料苯进行液相反应。富烯液(13)经泵加压后升温至120～260℃进入反应器(3)反应。为使液相在升温的过程中不解析出气相，需用泵将富烯液(13)加压至3．0～6．0MPa。由反应器(3)出来的反应产物(14)与反应器(3)进口物料换热后经由透平(10)减压至0．8～2．5MPa进入稳定塔(4)，控制稳定塔(4)温度在20～100℃，使得反应产物(14)解析出H2、N2、CH4、CO2、C2H6等气体。透平(10)输出的轴功可供给富烯液泵(6)。由稳定塔(4)采出的气相进入苯吸收塔，回收尾气中夹带的苯蒸汽。由稳定塔(4)塔釜采出的贫烯液(15)一股作为产品采出液(17)进入产品分离塔(5)，分离得到产品乙苯(22)和吸收剂苯(21)，另一股作为循环吸收液(16)经换热后由泵打回吸收塔(1)循环使用。
本发明提供的工艺中，吸收塔(1)、稳定塔(4)可采用填料塔或板式塔，反应器(3)可采用泥浆床反应器、固定床反应器或其他形式的反应器，所说的反应器(3)可以采用1～10个并联或串联操作，所说的吸收剂可采用苯、乙苯、丙苯或者是它们的混合物。
对于图1所示流程，吸收剂(11)、干气(12)及循环吸收液(16)可采用多股分段进料，采用两个反应器(3)并联操作，如图2所示。
对于图1所示流程也可以采用无解析塔(2)流程，采用两个反应器(3)串联操作，如图3所示。
本发明由于反应可控制在纯液相中进行，所以可以保证催化剂的寿命；另外由于吸收塔具有较高的效率，可将干气中的乙烯几乎完全吸收下来，乙烯在反应器内具有很高的转化率，因此本工艺的乙烯转化率很高(接近100％)，具有产品乙苯选择性高、催化剂用量少的特点。本工艺中部分能量可以循环利用，减小了能耗；还具有设备结构简单，催化剂装填、再生、更换简单的优点。
本发明提供的催化干气制乙苯工艺克服了催化精馏(吸收)、鼓泡床等工艺条件下气相与催化剂接触，副反应多、催化剂易出现活性降低、寿命短等弊端，具有副反应少、转化率高、催化剂寿命长的优点。
本发明同样适合于其它避免催化剂与气相接触的气、液、固三相反应。
本发明的特点和积极效果可从下述的实施例得以体现。
实施例在催化干气制乙苯模式装置中，首先采用了催化精馏(吸收)工艺。催化精馏(吸收)塔规格为φ50×6m，内装四段催化剂构件，拟定了两组方案进行试验(1)上三段构件为填料固定床，下一段为板式构件，采用一般催化精馏(吸收)工艺，催化剂未被吸收剂完全浸没。(2)四段全部采用板式构件，塔板上催化剂被吸收剂完全浸没，类似鼓泡床结构。
经过实验发现，两组方案中，乙烯初始转化率很高(达到99％左右)，但一直在降低。方案一的实验中乙烯转化率降低趋势较快，20天左右就已降到80％左右；方案二的中乙烯转化率降低趋势相对较慢，35天左右降到了85％左右。此后又采取了增加循环苯量多种措施，均不能保证催化剂活性与寿命，不能使乙烯转换率稳定下来，可见催化精馏(吸收)或鼓泡床工艺不适合用于催化干气制乙苯过程。
对比实验采用了本发明所述的先吸收后反应工艺，即利用原φ50×6m催化精馏(吸收)塔，采用苯为吸收剂，先将干气中的乙烯吸收下来，然后将吸收液进入固定床反应器(反应器内部催化剂完全被苯浸没)，吸收下来的乙烯与苯在纯液相中进行反应，反应产物脱除H2、N2、CH4、CO2、C2H6等气体后，一部分进产品分离塔分离得到乙苯产品和循环苯，另一部分作为循环吸收剂返回吸收塔重复利用。采用此工艺后，乙烯初始转化率为99％以上，接近完全转化，并且催化剂连续运转60天后转化率仍能稳定地保持在96％左右。
由上述对比实验可以看出，本发明提供的先吸收后反应工艺可以明显延长催化剂寿命、保证反应转化率，是一个良好的催化干气制乙苯工艺。
权利要求
1．一种催化干气制乙苯的工艺，它包括反应器(3)、产品分离塔(5)，其特征在于它还包括吸收塔(1)、解析塔(2)、稳定塔(4)，先采用吸收剂(11)在吸收塔(1)内吸收干气(12)中的乙烯，然后经解析塔(2)，加热至50～110℃脱除一部分轻组分得到的富烯液(13)，富烯液(13)再进入反应器(3)反应，反应产物(14)经稳定塔(4)脱除轻组分后的塔釜贫烯液(15)，一部分作为循环吸收液(16)返回吸收塔(1)，另一部分作为产品采出液(17)进入产品分离塔(5)，分离得到产品(21)和吸收剂(22)；所说的吸收塔(1)的温度范围控制在20～100℃，压力为1．0～3．0Mpa；所说的反应器(3)的温度范围控制在120～260℃，压力为3．0～6．0Mpa；所说的稳定塔(4)的温度范围控制在20～100℃，压力为0．8～2．5MPa。。
2．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于所说的吸收剂(11)可采用苯、乙苯、丙苯或者是它们的混合物。
3．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于所说的干气(12)或吸收剂(11)可以是一股从某一位置进入吸收塔(1)，也可以分为多股由不同位置进入吸收塔(1)。
4．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于所说的吸收塔(1)底部出来的吸收液也可以直接进反应器(3)。
5．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于经稳定塔(4)脱除轻组分后的循环吸收剂(16)可以是一股从某一位置进入吸收塔(1)，也可以分为多股由不同位置进入吸收塔(1)。
6．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于所说的反应器(3)可以采用1～10个并联或串联操作。
7．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于所说的吸收塔(1)或稳定塔(4)可采用填料塔或板式塔。
8．按照权利要求1所说的催化干气制乙苯的工艺，其特征在于所说的反应器(3)可采用泥浆床反应器或固定床反应器。
全文摘要
本发明涉及乙烯与苯制取乙苯的工艺,具体地讲提供了一种催化干气制乙苯的新工艺,它先采用吸收剂将干气中的乙烯吸收下来,得到的富烯液再进入反应器中进行液相反应,可以保证反应在液相中进行,使得催化剂完全不与气相接触,从而保证了催化剂的寿命。它克服了催化精馏(吸收)鼓泡床等工艺条件下气相与催化剂接触,副反应多、催化剂易出现活性降低、寿命短等弊端。本工艺同样适合于其它避免催化剂与气相接触的气、液、固三相反应。
文档编号C07C2/00GK1293178SQ0013192
公开日2001年5月2日 申请日期2000年10月21日 优先权日2000年10月21日
发明者蓝仁水 申请人:天津市新天进科技开发有限公司