专利名称:苯乙烯生产工艺方法
本发明涉及一种在蒸汽存在下将乙苯催化脱氢生成苯乙烯的苯乙烯制备新工艺方法。
苯乙烯广泛用作生产多种树脂、塑料和高弹体的原料，其应用范围之广主要归因于苯乙烯易于聚合(例如生成聚苯乙烯)或进行共聚(例如与丁二烯共聚来生产橡胶)的适应性。
苯乙烯的生产，就脱氢工艺以及该工艺中所用的各种催化剂而言，都已熟知。目前，主要的研究目标是改进该工艺的效益。特别已知的是乙苯的脱氢工艺方法，其中脱氢作用在一套至少包括三个串联的脱氢反应器和置于反应器之间、在其中反应流出物与蒸汽发生热交换而被加热的加热装置的设备中进行。根据此工艺，蒸汽首先用来加热反应流出物，然后在第一反应器的入口处同乙苯混合。该工艺所采用的操作条件是将3至10mole的蒸汽同1mole乙苯混合，而且最后一个反应器的入口处温度和压力分别为600-680℃和0.4-0.8Kg/Cm2。其它反应器入口处的温度和压力条件分别为600-680℃和0.2-0.4Kg/Cm2(绝对压力)，而乙苯的总空间速度等于或大于0.44h-1。乙苯的时空间速度是指乙苯的体积流量同催化剂的总体积之比。按此工艺，乙苯转化率约为65-75%，甚至更高，並达到约为90%的摩尔选择性。但是，经一段时间后，这种工艺的进行会引起苯乙烯选择性以及乙苯转化率的降低，不过这种降低可经提高反应温度来加以限制。事实上，经一段时间后观察到催化剂逐渐老化，在催化剂上出现碳沉积。加之，沿生产线(特别在中间加热装中)存在的热点引起热降解反应，产生重质堵塞化合物。据计算，所形成的重质产物的比率以每吨流出的碳氢化合物计，均为17000PPm，甚至更多，结果，由此引起进料损失增加，催化剂效率降低，从而需要频繁地进行清洗。为了消除这种工艺的缺点，本申请人公司研究出一种乙苯脱氢的新工艺，该工艺可获得大于73%的乙苯转化率，而且摩尔选择性大于93%。
更确切地说，本发明的目的是一种经乙苯催化脱氢生产苯乙烯的工艺方法，按该工艺，脱氢作用在一套包括三个串联的脱氢反应器的设备中进行，在反应器之间安置一个或多个加热装置。在加热器中，反应流出物与蒸汽发生热交换而被加热，蒸汽在第一阶段用来加热反应流出物，在第二阶段于第一脱氢反应器入口处同乙苯混合。根据本发明，该工艺方法的特征在于乙苯同蒸汽以蒸汽乙苯为5∶1和13∶1之间的摩尔比率进行混合，在上述各反应器的入口处将混合物加热到580和645℃之间的温度，第一反应器中的平均压力，以绝对压力计，在0.6和1.0Kg/Cm2之间，在第二和第三反应器中，压力以绝对压力计，保持在0.40和0.70Kg/Cm2之间，同时采用的液态乙苯总空间速度在0.20和0.35h-1之间。
根据本发明工艺的一个较佳实施方案，采用的液态乙苯总空间速度在0.24和0.30h-1之间。
各反应器入口处的温度以保持在595和630℃之间较佳。
愈加好的是，第一反应器中的平均压力，以绝对压力计，在0.6和0.8Kg/Cm2之间，第二反应器中的平均压力，以绝对压力计，在0.5和0.7Kg/Cm2之间，第三反应器中的平均压力，以绝对压力计，在0.4和0.6Kg/Cm2之间。
愈加好的是，采用在7∶1和13∶1之间的蒸汽∶乙苯摩尔比率，在该范围内乙苯的转化率和摩尔选择性更高。
本发明工艺方法可采用通常用于乙苯脱氢的催化剂。以氧化铁为基的催化剂，特别是含钾的，尤可提及。
任何脱氢反应器均可用来实施本发明的工艺方法。但是，以使用法国专利2，365，370中所述类型的各种径向反应器较佳。
根据本发明的工艺方法，在中等温度条件下以及在低压和低的液态乙苯总空间速度下进行，可显著地限制重质降解产物的形成。事实上，按照本发明的工艺方法，所形成的重质产物比率，每吨流出的碳氢化合物不超过5000PPm。
按照本发明的工艺方法，乙苯转化率可达75%或更高，选择性约为95%或更高。
况且，减少重质堵塞降解产物的形成能使这一特性在一段时间内得以保持，並避免频繁停产清洗。
阅读本发明切实可行的实施方案可更好地理解本发明，这些实施方案以陈述的方式给出，並无限制保护范围之意，而且使用下述並示如图1的苯乙烯制备设备来实现。
按照本发明，图1中所示的设备包括三个串联安装的脱氢反应器1、2和3。
乙苯先在一个交换器中(图1中未示出)汽化，然后通过管路4进入炉子5，之后通过管路6进入炉子7。然后乙苯通过管路8进入混合器9中，在此同蒸汽混合。
预先在蒸发器(图1未示出)中已汽化的水通过管路10输入炉子7。然后，蒸汽进行一系列的热交换，起着高温热交换流体的作用在炉子7的出口处，蒸汽被导入热交换器11中，把从反应器2中产生的流出物加热，蒸汽然后通过管路12输入炉子13，在此被加热，然后蒸汽通过管路14输入热交换器15，将来自反应器1的流出物加热，之后蒸汽通过管路16输入炉子17，在此重被加热，然后通过管路18注入混合器9中，在此同乙苯混合。
乙苯-蒸汽反应混合物离开混合器9时，温度约为580-645℃。按照本发明，混合物中蒸汽乙苯的摩尔比率在5和13之间。
这样形成的反应混合物通过管路19被注入反应器1，在该反应器中混合物通过第一催化床。该反应器界面上的压力须调节到平均压力为0.6-1Kg/Cm2(以绝对压力计)，以0.6至0.8Kg/Cm2更佳。在从反应器1出来时，反应混合物或流出物通过管路20流入热交换器15进行加热。由于脱氢反应的吸热特性，在脱氢反应器1、2和3中混合物的温度下降数十度。按照本发明有助益的是，在将反应流出物分别注入反应器2和3以前，使之在热交换器15和11中加热。在从交换器15流出时，反应混合物的温度足以再次在580和645℃之间的温度下进行脱氢。因此，流出物通过管路21流入反应器2，在该反应器中，流出物通过第二催化床。该反应器界面上的压力须调节到平均压力为0.5-0.7Kg/Cm2(以绝对压力计)，以0.52-0.65Kg/Cm2更佳。在从反应器流出时，流出物通过管路22输入热交换器11进行加热，然后通过管路23引入反应器3。在该反应器中流出物通过第三催化床。该反应器界面上的压力须调节到平均压力为0.4-0.6Kg/Cm2(以绝对压力计)，以0.4-0.5Kg/Cm2更佳。
在离开反应区时，流出物首先流入能量回收装置(图1中未示出)，然后流向苯乙烯纯化相。
在反应器1、2和3中，液态乙苯的空间速度被调到总空间速度为0.20和0.35h-1之间，而在0.24和0.30h-1之间更佳。
实施例1、2、3、4和5以及对比例6和7乙苯-蒸汽混合物的催化脱氢用一套设备来进行，其生产框图示如图1。脱氢反应条件和结果列于表1。实施例1、2、3、4和5涉及本发明脱氢工艺的实施，而对比例6和7相应于普通脱氢工艺，其操作条件已在本申请的第一部分提及。
此外，实施例中使用的催化剂以氧化铁为基且尤基含有钾。
权利要求
1.乙苯催化脱氢生产苯乙烯的工艺方法，按照该工艺方法脱氢作用在一套包括三个串联的脱氢反应器的设备中进行，反应器之间安置一个或多个加热装置，反应流出物在加热器中同蒸汽进行热交换而被加热，蒸汽在第一阶段用来加热反应流出物，並在第二阶段于第一脱氢反应器的入口处同乙苯混合，其特征在于，乙苯以5∶1和13∶1之间的蒸汽∶乙苯摩尔比率同蒸汽混合，混合物在所述的各反应器入口处被加热到580和645℃之间的温度，第一反应器内的平均压力在0.6和1Kg/cm2(绝对压力)之间，而第二和第三反应器内的压力保持在0.4和0.70kg/cm2(绝对压力)之间，同时采用0.20和0.35h-1之间的液态乙苯总空间速度。
2.权利要求
1所述的工艺方法，其特征在于，采用0.24和0.30h-1之间的液态乙苯的总空间速度。
3.权利要求
1或2所述的工艺方法，其特征在于，反应器入口处的温度保持在595和630℃之间。
4.权利要求
1、2或3所述的工艺方法，其特征在于，第一反应器内的平均压力在0.6和0.8Kg/Cm2(绝对压力)之间。
5.权利要求
1至4中任一项所述的工艺方法，其特征在于，第二反应器内的平均压力在0.5和0.7Kg/Cm2(绝对压力)之间。
6.权利要求
1至5中任一项所述的工艺方法，其特征在于，第二反应器内的平均压力在0.52和0.65Kg/Cm2(绝对压力)之间。
7.权利要求
1至6中任一项所述的工艺方法，其特征在于，第三反应器内的平均压力在0.4和0.6Kg/Cm2(绝对压力)之间。
8.权利要求
1至7中任一项所述的工艺方法，其特征在于，第三反应器内的平均压力在0.4和0.5Kg/Cm2(绝对压力)之间。
专利摘要
本发明涉及在蒸汽存在下经乙苯催化脱氢生成苯乙烯来生产苯乙烯的工艺方法，蒸汽在第一阶段用来加热反应流出物，然后用作乙苯的稀释剂。该工艺方法的特征在于使用的蒸汽∶乙苯的摩尔比率在5和13之间，脱氢反应器内温度在580和645℃之间，第一反应器内平均压力为0.6-1kg/cm
文档编号C07C1/00GK87102929SQ87102929
公开日1987年11月18日 申请日期1987年3月21日
发明者雅克·富尔, 菲利普·吉英, 雷蒙·埃斯, 让-马克·波尼翁 申请人:采煤化学公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan