專(zhuān)利名稱(chēng)：一種乙苯的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乙苯的生產(chǎn)方法，更具體講，是針對(duì)現(xiàn)有乙苯生產(chǎn)法(液相法和氣相法)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
乙苯是一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)苯乙烯單體。近年隨著苯乙烯用量的不斷增加，乙苯的生產(chǎn)方法受到更多的關(guān)注。傳統(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)乙苯的方法是以乙烯和苯為原料，在催化劑存在下，進(jìn)行烷基化反應(yīng)，形成乙苯并伴隨有多乙苯(如二乙苯、三乙苯等)副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物經(jīng)分離，與苯在催化劑存在下，進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，以提高乙苯產(chǎn)率。實(shí)現(xiàn)上述反應(yīng)可以采用液相法或氣相法。液相法的工藝特點(diǎn)是反應(yīng)壓力較高、反應(yīng)溫度較低、雜質(zhì)少、催化劑裝填量大、苯烯比較低；氣相法的工藝特點(diǎn)是反應(yīng)壓力較低、反應(yīng)溫度較高、二甲苯雜質(zhì)多、催化劑裝填量小、苯烯比很難降低。兩種工藝各有利弊。此外，現(xiàn)有乙苯的生產(chǎn)工藝中尚有諸多不盡如意之處，無(wú)論是烷基化反應(yīng)或者是烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，均需要一定的溫度，因此，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，各種物料的流向、設(shè)備的連接方式等都影響反應(yīng)熱的利用率；再如，在乙苯生產(chǎn)工藝中，苯的用量很大，無(wú)論是烷基化反應(yīng)，還是烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，對(duì)乙烯或多乙苯而言，都必須保證有足夠過(guò)量的苯，否則無(wú)法提高乙苯產(chǎn)率，因此，在生產(chǎn)工藝中苯的充分利用，苯的循環(huán)量等均對(duì)生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。上述兩種生產(chǎn)工藝，在工業(yè)化實(shí)施過(guò)程中尚有許多需要改進(jìn)之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有乙苯生產(chǎn)方法中的不足之處，提供一種乙苯的生產(chǎn)方法，該方法能量利用率提高、產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)提高且操作靈活。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案一種乙苯的生產(chǎn)方法①在液相烷基化反應(yīng)區(qū)、液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)、閃蒸分離區(qū)、氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)和反應(yīng)流出物分離區(qū)內(nèi)進(jìn)行烷基化和烷基轉(zhuǎn)移、反應(yīng)流出物分離、循環(huán)和回收，該方法中同時(shí)存在液相烷基化反應(yīng)、氣相烷基化反應(yīng)、液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)和氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)；②液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)串接在液相烷基化反應(yīng)區(qū)的后部，進(jìn)入液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的物料是液相烷基化的全部反應(yīng)流出物；③液相烷基轉(zhuǎn)移的反應(yīng)流出物，經(jīng)閃蒸分離區(qū)分離出氣相苯，送入氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)；
④氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)流出物，部分循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)；⑤新鮮苯送入反應(yīng)流出物分離區(qū)。
上述方法中，所述氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)流出物部分循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)，其循環(huán)量與反應(yīng)流出物的重量百分比為1～99％。優(yōu)選50～80％。
上述方法中，從所述反應(yīng)流出物分離區(qū)分離出的苯，循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)，其循環(huán)量與分離出苯的重量百分比為1～99％。
上述方法中，所述氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)，是由氣相烷基化反應(yīng)器兼有氣相烷基轉(zhuǎn)移功能的一種反應(yīng)器構(gòu)成，或者是由氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器和氣相烷基化反應(yīng)器兩種反應(yīng)器構(gòu)成。
上述方法中，所述液相烷基化反應(yīng)條件為溫度130～350℃，壓力1.5～8.0MPa，苯基和乙烯基的摩爾比1～25，每段床層入口的苯和乙烯的摩爾比3～70。優(yōu)選反應(yīng)條件為溫度16～290℃，壓力1.8～5.0MPa，苯基和乙烯基的摩爾比2～8，每段床層入口的苯烯比8～35。烷基化反應(yīng)流出物中含有苯、乙苯、多乙苯和重組分。
上述方法中，所述液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)條件為溫度13～350℃，壓力1.5MPa～8.0MPa，苯基和乙基的摩爾比1～35。優(yōu)選反應(yīng)條件為溫度180～280℃，壓力1.8～5.0MPa，苯基乙基的摩爾比2～10。
上述方法中，所述氣相烷基化和氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)條件均為溫度360～460℃，壓力0.1MPa～2.0MPa，苯基和乙基的摩爾比1～35。優(yōu)選反應(yīng)條件為溫度370～450℃，壓力0.4～16MPa，苯基和乙基的摩爾比2～15。
上述方法中，所述液相或氣相烷基化催化劑、氣相或液相烷基轉(zhuǎn)移催化劑是含有不同沸石的催化劑，或者是含有超強(qiáng)酸、雜多酸或負(fù)載型固體酸的催化劑。優(yōu)選含不同沸石的催化劑，例如八面沸石、絲光沸石、L型沸石、ZSM-5沸石、ZSM-11沸石、ZSM-20沸石、β沸石、MCM-22、MCM-36、MCM-49、MCM-56沸石等。
在上述方法中，液相烷基化反應(yīng)區(qū)主要是由多段液相烷基化反應(yīng)器構(gòu)成；液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)主要是由單段或多段液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器構(gòu)成；閃蒸分離區(qū)主要由閃蒸罐和只有精餾段的全回流塔構(gòu)成；反應(yīng)流出物分離區(qū)主要由苯塔、脫輕組分塔、乙苯塔、多乙苯塔等構(gòu)成。
上述方法中，所述的液相烷基化反應(yīng)器可以是絕熱反應(yīng)器，也可以是非絕熱反應(yīng)器。每臺(tái)反應(yīng)器根據(jù)實(shí)際需要可以是單段的，也可以是多段的。反應(yīng)器內(nèi)物流流動(dòng)方向最好是上流，也可以是下流。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，可以獲得如下效果
①由于在反應(yīng)區(qū)采用氣、液兩種烷基化反應(yīng)器和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器，故可以根據(jù)負(fù)荷和催化劑再生周期的變化，調(diào)整來(lái)自分離區(qū)的循環(huán)苯進(jìn)入液相烷基化和氣相烷基化、氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的比例以及調(diào)整氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)流出物循環(huán)到液相烷基化反應(yīng)區(qū)的比例，更有利于進(jìn)行以節(jié)能和增產(chǎn)為目的的優(yōu)化操作。另外，所得產(chǎn)品乙苯中，二甲苯含量介于氣相法乙苯和液相法乙苯之間，比氣相法生產(chǎn)的乙苯雜質(zhì)少。原料苯中的非芳烴，可以在氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)器中裂解，經(jīng)分離區(qū)的脫輕組分塔排除，降低了乙苯生產(chǎn)過(guò)程中的非芳烴循環(huán)量和乙苯產(chǎn)品中的非芳烴含量，有利于提高下游苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中甲苯副產(chǎn)品的質(zhì)量，也降低了能耗。
②液相烷基化反應(yīng)流出物全部進(jìn)入液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)器內(nèi)使液相烷基化反應(yīng)產(chǎn)物組成趨向反應(yīng)平衡組成，單烷基化產(chǎn)物的選擇性通?？蛇_(dá)90％(重量)以上，更有利于降低總的苯基/乙基比，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
③液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)流出物經(jīng)閃蒸分離區(qū)可以得到氣相苯，不需要用高壓蒸汽對(duì)液相苯進(jìn)行汽化，節(jié)約了高壓蒸汽用量。
④氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)流出物部分循環(huán)到液相烷基化反應(yīng)區(qū)，提高了整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的苯/烯比，更有利于增產(chǎn)節(jié)能。
⑤新鮮苯進(jìn)入反應(yīng)流出物分離區(qū)充分利用其中的熱量。


圖1為本發(fā)明乙苯的生產(chǎn)方法原則流程示意圖，為簡(jiǎn)化圖形，塔、反應(yīng)器、換熱器、回流罐、泵等圖中未表示，圖中數(shù)字含義1、液相烷基化反應(yīng)區(qū)；2、液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)；3、閃蒸分離區(qū)；4、氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)；5、反應(yīng)流出物分離區(qū)；其余數(shù)字均代表輸送不同物料的管線(xiàn)。
以下結(jié)合圖1提供的原則流程說(shuō)明本發(fā)明乙苯的生產(chǎn)方法，但不局限于此。
流程敘述如下來(lái)自管線(xiàn)6的乙烯一部分經(jīng)管線(xiàn)7進(jìn)入液相烷基化反應(yīng)區(qū)1，同來(lái)自管線(xiàn)10、12的部分循環(huán)苯以及管線(xiàn)17、19的部分氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)4的反應(yīng)流出物，在催化劑的作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)，反應(yīng)流出物全部經(jīng)管線(xiàn)13進(jìn)入液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)2，在催化劑的作用下發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，反應(yīng)流出物經(jīng)管線(xiàn)14進(jìn)入閃蒸分離區(qū)3。在閃蒸分離區(qū)3分離出的氣相苯，經(jīng)管線(xiàn)15送入氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)4。在氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)4中，從管線(xiàn)15來(lái)的氣相苯、從管線(xiàn)11來(lái)的循環(huán)苯、從管線(xiàn)6、8來(lái)的乙烯，在催化劑的作用下發(fā)生氣相烷基化反應(yīng)，反應(yīng)流出物一部分經(jīng)管線(xiàn)17、19循環(huán)到液相烷基化反應(yīng)區(qū)1，一部分經(jīng)管線(xiàn)17、18送入反應(yīng)流出物分離區(qū)5。在反應(yīng)流出物分離區(qū)5中分離出的多乙苯經(jīng)管線(xiàn)20進(jìn)入氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)4，分離出的循環(huán)苯一部分經(jīng)管線(xiàn)10、11送入氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)4，一部分經(jīng)管線(xiàn)10、12送入液相烷基化反應(yīng)區(qū)1，分離出的殘油經(jīng)管線(xiàn)23送出界外，分離出的乙苯經(jīng)管線(xiàn)22送出界外，分離出的輕組分經(jīng)管線(xiàn)21送出界外。從反應(yīng)流出物分離區(qū)5來(lái)的含輕組分的氣相苯，經(jīng)管線(xiàn)24送入氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)4，同來(lái)自管線(xiàn)20的多乙苯發(fā)生氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，其反應(yīng)流出物一部分經(jīng)管線(xiàn)17、18送入反應(yīng)流出物分離區(qū)5，一部分經(jīng)管線(xiàn)17、19送入液相烷基化反應(yīng)區(qū)1。新鮮液相苯經(jīng)管線(xiàn)9進(jìn)入反應(yīng)流出物分離區(qū)5預(yù)熱并入循環(huán)苯。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合圖1所提供的原則流程并利用PRO/II(VERSION5.6)進(jìn)行20萬(wàn)噸/年乙苯裝置的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下液相烷基化反應(yīng)催化劑EBZ-500催化劑裝填量7.3噸反應(yīng)溫度190℃～245℃反應(yīng)壓力3.3MPa～3.8MPa原料苯基/乙烯比4∶1反應(yīng)器總床層數(shù)4催化劑再生周期3年液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)催化劑EBZ-100催化劑裝填量3噸反應(yīng)溫度235℃反應(yīng)壓力3.0MPa催化劑再生周期2年氣相苯分離部分冷凝分離出的氣相苯量16噸/小時(shí)；氣相苯中乙苯含量小于1.0％氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)催化劑ZSM-5催化劑裝填量0.85噸反應(yīng)溫度410℃反應(yīng)壓力1.2MPa
苯基與乙基重量比6.29催化劑再生周期5個(gè)月。
氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)流出物循環(huán)到液相烷基化反應(yīng)區(qū)的比例為80％。從反應(yīng)物分離區(qū)來(lái)的循環(huán)苯進(jìn)入液相烷基化反應(yīng)區(qū)的比例為50％。
設(shè)計(jì)操作時(shí)數(shù)為7200小時(shí)/年。上述條件下整個(gè)系統(tǒng)的乙烯轉(zhuǎn)化率為100％，總的乙苯選擇性99.6％，產(chǎn)品乙苯中的二甲苯含量328ppm。
本發(fā)明的方法適合現(xiàn)有乙苯生產(chǎn)裝置的擴(kuò)建，也適用于新建裝置。
權(quán)利要求
1.一種乙苯的生產(chǎn)方法，其特征在于①在液相烷基化反應(yīng)區(qū)、液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)、閃蒸分離區(qū)、氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)和反應(yīng)流出物分離區(qū)內(nèi)進(jìn)行烷基化和烷基轉(zhuǎn)移、反應(yīng)流出物分離、循環(huán)和回收，該方法中同時(shí)存在液相烷基化反應(yīng)、氣相烷基化反應(yīng)、液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)和氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)；②液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)串接在液相烷基化反應(yīng)區(qū)的后部，進(jìn)入液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的物料是液相烷基化的全部反應(yīng)流出物；③液相烷基轉(zhuǎn)移的反應(yīng)流出物，經(jīng)閃蒸分離區(qū)分離出氣相苯，送入氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)；④氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)流出物，部分循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)；⑤新鮮苯送入反應(yīng)流出物分離區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)流出物，部分循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)，其循環(huán)量與反應(yīng)流出物的重量百分比為1～99％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從所述反應(yīng)流出物分離區(qū)分離出的苯，循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)，其循環(huán)量與分離出的苯重量百分比為1～99％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)，由氣相烷基化反應(yīng)器兼有氣相烷基轉(zhuǎn)移功能的一種反應(yīng)器構(gòu)成，或者是由氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器和氣相烷基化反應(yīng)器兩種反應(yīng)器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述液相烷基化反應(yīng)條件為溫度130～350℃，壓力1.5～8.0MPa，苯基和乙烯基的摩爾比1～25，每段床層入口的苯和乙烯的摩爾比3～70。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)條件為溫度130～350℃，壓力1.5MPa～8.0MPa，苯基和乙基的摩爾比1～35。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氣相烷基化和氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)條件均為溫度360～460℃，壓力0.1MPa～2.0MPa，苯基和乙基的摩爾比1～35。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述液相或氣相烷基化催化劑、氣相或液相烷基轉(zhuǎn)移催化劑是含有不同沸石的催化劑，或者是含有超強(qiáng)酸、雜多酸或負(fù)載型固體酸的催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乙苯的生產(chǎn)方法，該方法以苯和乙烯為原料，生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)存在液相和氣相烷基化反應(yīng)，液相和氣相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。液相烷基化反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)流出物，全部進(jìn)入串接在其后部的液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)內(nèi)，進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。氣相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)所用的氣相苯，部分來(lái)自閃蒸分離區(qū)，該反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)流出物，部分循環(huán)至液相烷基化反應(yīng)區(qū)。新鮮苯送入反應(yīng)流出物分離區(qū)。該方法能量利用率高，更利于通過(guò)降低苯基/乙基比的手段增產(chǎn)節(jié)能，氣、液相烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器可根據(jù)負(fù)荷靈活操作。適用于乙苯生產(chǎn)裝置改造和新建。
文檔編號(hào)C07C15/073GK1528724SQ0315837
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者張晶, 張 晶 申請(qǐng)人:張晶, 張 晶