專利名稱：一種生產(chǎn)乙苯的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成乙苯的清潔生產(chǎn)方法，具體的說，本發(fā)明涉
及在ZSM-5分子篩催化劑存在下，苯與乙醇經(jīng)催化脫水反應(yīng)合成乙 苯的方法，也就是在同一反應(yīng)器內(nèi)，乙醇先催化脫水轉(zhuǎn)化為乙烯，乙 烯與苯再進(jìn)一步垸基化合成乙苯。
背景技術(shù)：
眾所周知，乙苯是一種重要的基本有機(jī)化工原料，也是苯乙烯的 最主要原料來源，傳統(tǒng)工藝主要是通過乙烯和苯直接合成制取，近年 來隨著苯乙烯衍生物需求的快速增長，對乙苯的需求也呈現(xiàn)遞增趨 勢，但由于進(jìn)入二十一世紀(jì)后，原油價格的猛漲，造成乙烯及石油苯 的價格也居高不下，導(dǎo)致苯乙烯的價格也節(jié)節(jié)攀升，而且乙烯原料也 不便于儲存及運輸，而利用乙醇特別是廉價的秸稈發(fā)酵乙醇作為原 料，與苯經(jīng)ZSM—5分子篩催化脫水直接合成乙苯，可顯著降低生產(chǎn) 成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，加之乙醇是一種可再生資源，使該工藝 更具吸引力及更重要的社會意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由乙醇與苯生產(chǎn)基本有機(jī)原料乙苯 的方法，特別是以秸稈發(fā)酵乙醇為原料生產(chǎn)乙苯，本發(fā)明提供的方法包括以含過量苯的苯與乙醇混合物為原料，經(jīng)加熱汽化后，在固定
床反應(yīng)器中和ZSM-5分子篩催化劑接觸，并在250 — 55(TC的溫度，
0. 1.3.0MPa的壓力和乙醇重量空速l一10h—1的條件下進(jìn)行反應(yīng)，生 成含有乙苯的反應(yīng)混合物，經(jīng)分離后得到乙苯，未反應(yīng)苯返回到反應(yīng)器中。
該方法與傳統(tǒng)的苯、乙烯垸基化反應(yīng)的最大差別在于反應(yīng)過程經(jīng) 歷了兩階段，第一階段為乙醇經(jīng)催化脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為乙烯，第二階段 乙烯、苯再經(jīng)烷基化反應(yīng)合成乙苯。因乙醇催化脫水反應(yīng)為吸熱反應(yīng)， 合成乙苯的垸基化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，出于合理利用能量考慮，研制了 一種既具有催化脫水功能又具有垸基化功能的催化劑，將其裝填于同 一反應(yīng)器內(nèi)，而且烷基化反應(yīng)的放熱量略大于催化脫水反應(yīng)的吸熱 量，出于簡化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)考慮，在工業(yè)應(yīng)用中可選用絕熱固定床反應(yīng) 器。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于雙功能催化劑的使用及合適的反應(yīng)工藝條件 的確定。其中，所述的催化劑包括以下組成以催化劑總重計A1203 或Si02為20_45%，高硅鋁比ZSM-5為40—70%，改性組分為10 —20%。
本發(fā)明的方法所用的原料可選自以下
1. 原料苯可選用石油苯或經(jīng)加氫精制后的焦化苯，苯含量均>99.5% (重量比)。
2. 原料乙醇可選用糧食乙醇或秸稈發(fā)酵乙醇，乙醇含量均>95.0%(體 積比)。本發(fā)明具有以下的優(yōu)點
1. 使用固定床反應(yīng)器，以乙醇替代乙烯作為苯環(huán)上烷基的來源，產(chǎn) 物容易分離，而且生成的水可以抑制催化劑結(jié)焦，可不加稀釋氣 體，工藝簡單；
2. 催化劑是高硅鋁比ZSM-5分子篩與金屬氧化物有機(jī)結(jié)合起來制成 的，使用壽命長，制備方法簡單。


附圖1是本發(fā)明的工藝流程簡圖
圖1中1為苯/醇混合料儲罐，2為過濾器，3為進(jìn)料計量泵，4為 預(yù)熱汽化器，5為反應(yīng)器，6為壓力控制背壓閥，7為產(chǎn)物收集罐。
將催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通氮氣試漏合格后，開啟預(yù)熱器 及反應(yīng)器升溫，升至預(yù)定溫度后，開啟計量泵3，混合物料經(jīng)汽化后 進(jìn)入反應(yīng)器5中，反應(yīng)壓力可通過背壓閥6控制，產(chǎn)物出來后進(jìn)收集 罐7，取樣后用氣相色譜儀分析組成。
若應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，可將產(chǎn)物進(jìn)一步精餾分離，即可得到目的 產(chǎn)物乙苯，未反應(yīng)苯可循環(huán)作為原料使用。
具體實施例方式
下面的實例將對本發(fā)明予以進(jìn)一步地說明，但不僅限于本實施例。
實施例1將5g已制備的含ZSM-5的催化劑裝入微型固定床反應(yīng)器恒溫區(qū) 段，反應(yīng)器為內(nèi)徑4)14mm，壁厚3腿的不銹鋼管，催化劑粒徑為2. 0 ramX 3. 0 ,。
以含過量苯的苯醇混合物為原料，在反應(yīng)溫度400°C，壓力 2.0Mpa，乙醇重量空速2h—、苯醇摩爾比為6: 1條件下進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)8小時后，其反應(yīng)結(jié)果原料乙醇轉(zhuǎn)化率99. 95%，苯轉(zhuǎn)化率16. 47 %，乙苯選擇性96.36%。
實施例2
將5g已制備的含ZSM-5的催化劑裝入微型固定床反應(yīng)器恒溫區(qū) 段，在反應(yīng)溫度350。C，壓力2.0Mpa，乙醇重量空速2h—、苯醇摩爾 比為6: l條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)8小時后，其反應(yīng)結(jié)果乙醇轉(zhuǎn)化 率99.90%，苯轉(zhuǎn)化率16.03%，乙苯選擇性96. 12%。
實施例3
將5g已制備的含ZSM-5的催化劑裝入微型固定床反應(yīng)器恒溫區(qū) 段，在反應(yīng)溫度45(TC，壓力2.0Mpa，乙醇重量空速2h—、苯醇摩爾 比為6: l條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)8小時后，其反應(yīng)結(jié)果乙醇轉(zhuǎn)化 率99.99%，苯轉(zhuǎn)化率16.49%，乙苯選擇性95.95%。
實施例4
將5g已制備的含ZSM-5的催化劑裝入微型固定床反應(yīng)器恒溫區(qū)段，在反應(yīng)溫度400。C，壓力l.OMpa，乙醇重量空速2h—'，苯醇摩爾 比為6: l條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)8小時后，其反應(yīng)結(jié)果乙醇轉(zhuǎn)化 率99.98%，苯轉(zhuǎn)化率16. 17%，乙苯選擇性95. 78%。
實施例5
將5g已制備的含ZSM-5的催化劑裝入微型固定床反應(yīng)器恒溫區(qū) 段，以含過量苯的苯醇混合物為原料，在反應(yīng)溫度4CKTC，壓力 l.OMpa，乙醇重量空速4tT1，苯醇摩爾比為6: l條件下進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)8小時后，其反應(yīng)結(jié)果乙醇轉(zhuǎn)化率98.92%,苯轉(zhuǎn)化率16.33 %，乙苯選擇性96. 10%。
實施例6
將5g已制備的含ZSM-5的催化劑裝入微型固定床反應(yīng)器恒溫區(qū) 段，以含過量苯的苯醇混合物為原料，在反應(yīng)溫度400°C，壓力 l.OMpa，乙醇重量空速2h—、苯醇摩爾比為3: l條件下進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)8小時后，其反應(yīng)結(jié)果乙醇轉(zhuǎn)化率99.84%，苯轉(zhuǎn)化率32.27 %，乙苯選擇性94.86%。
權(quán)利要求
1. 一種通過乙醇和苯催化脫水合成乙苯的方法，該方法包括以含過量苯的苯/醇混合物為原料，經(jīng)氣化后進(jìn)入同一反應(yīng)器內(nèi)，與含ZSM一5的催化劑接觸，并在250—550℃的溫度，0.1—3.0MPa的壓力和乙醇重量空速1—10h-1的條件下進(jìn)行反應(yīng)，乙醇先催化脫水轉(zhuǎn)化為乙烯，乙烯與苯再進(jìn)一步烷基化合成乙苯。含有乙苯的反應(yīng)混合物，經(jīng)分離后得到乙苯，未反應(yīng)苯返回到反應(yīng)器中。其中，所述的催化劑為SiO2/Al2O3為20—500的改性ZSM-5分子篩催化劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，其特征在于乙醇催化脫水反應(yīng)與 乙烯/苯烷基化反應(yīng)在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，其特征在于反應(yīng)進(jìn)料中苯醇摩爾 比為10 1，優(yōu)選苯醇摩爾比為6: 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，其特征在于反應(yīng)原料乙醇可利用 秸稈發(fā)酵制得的乙醇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中，其特征在于反應(yīng)器的操作條件 反應(yīng)溫度為250-550°C，壓力0.1-3.0Mpa，乙醇重量空速l-10h一1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法中，其特征在于反應(yīng)器的操作條件 反應(yīng)溫度為350-450。C，壓力1.0-2.0Mpa，乙醇重量空速2-5h一1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的催化劑為ZSM-5 分子篩，硅鋁摩爾比Si02/Al203為200-300。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的催化劑為具有催 化脫水及烷基化功能的ZSM-5分子篩。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種由乙醇與苯經(jīng)催化脫水反應(yīng)生成乙苯的方法，特別是以農(nóng)作物廢棄料秸稈發(fā)酵乙醇為原料與苯合成的方法。該方法包括在固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)原料按苯/醇摩爾比6∶1混合，混合物料先進(jìn)入加熱爐汽化，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器，與含ZSM-5分子篩的催化劑接觸，并在250-550℃的反應(yīng)溫度、0.1-3.0MPa的反應(yīng)壓力和乙醇重量空速1-10h^-1的條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成含有乙苯的反應(yīng)混合物，經(jīng)分離后，未反應(yīng)苯返回到反應(yīng)器中。本發(fā)明的方法比傳統(tǒng)的乙烯與苯合成乙苯的方法在高油價時代有更好的經(jīng)濟(jì)效益，而且反應(yīng)副產(chǎn)物少，且容易分離，工藝簡單，可用于生產(chǎn)乙苯的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C1/00GK101450882SQ200710094398
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者王保明, 顧志華, 馬興普 申請人:上海戊正工程技術(shù)有限公司