[发明专利]纯乙烯或干气与苯烷基化制乙苯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯乙烯或干气与苯烷基化制乙苯的方法，特别涉及一种纯乙烯或干气与苯在气相烷基化条件下生产乙苯的方法。

背景技术

乙苯是重要的石油化工原料，主要用于苯乙烯的生产，苯乙烯是生产聚苯乙烯和其它共聚树脂的主要原料。

乙苯可以用各种不同的工艺方法来生产，传统的催化剂有结晶和非结晶二氧化硅、氟化硼、氧化铝、磷酸、三氯化铝和固体磷酸催化剂。这些传统催化工艺均存在腐蚀严重、设备投资大、三废多等缺点。近年来，人们对分子筛进行了广泛而深入的研究，一些公司不断致力于利用分子筛作为催化剂制取乙苯的新技术。其中已经取得重大商品化的一种方法是在一种固体酸ZSM-5沸石催化剂存在下，用纯乙烯和苯进行气相烷基化反应。美国专利US3751504、US3751506、US4016218和US4547605对此均进行了详细的描述，但均存在着催化剂再生周期短，选择性不高和产品中二甲苯含量高等缺点。

ZL00111720.3和ZL00111721.1等公开了一种提高纯乙烯与苯气相烷基化催化剂稳定性的方法，ZSM-5分子筛催化剂经过水蒸气和有机酸处理后，可以有效提高催化剂的稳定性，并已成功应用于乙苯的工业生产，但产品乙苯中二甲苯的含量仍然较高，达到了780ppm。

ZL1154957A和ZL9811347.0分别报道了两种干气与苯反应制乙苯的工艺。一种工艺是来自炼厂催化炼化或催化裂解或热裂解的干气，不需要经过精制直接进入装有分子筛催化剂的气相烷基化反应器进行反应，产生的多乙苯进入一个气相烷基转移反应器，再转化为乙苯，而另外一种工艺烷基化部分基本类似，区别在于产生的多乙苯进入一个液相烷基转移反应器，将其转化为乙苯。该两种工艺产品乙苯中的杂质二甲苯分别高达2000ppm和1000ppm，而且存在着催化剂稳定性差，再生周期和使用寿命短等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在纯乙烯或干气与苯气相烷基化反应中，产品乙苯中二甲苯杂质含量高、乙苯纯度低，催化剂稳定性差，再生周期和使用寿命短的问题，提供一种新的纯乙烯或干气与苯烷基化制乙苯的方法。该方法具有降低二甲苯含量，提高产品乙苯纯度，延长催化剂再生周期和使用寿命的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种纯乙烯或干气与苯烷基化制乙苯的方法，以纯乙烯或干气以及苯为原料，在固定床反应器中进行烷基化反应，所述固定床反应器装载有至少一段SiO₂/Al₂O₃摩尔比为50～150的ZSM-5分子筛催化剂I，和至少一段SiO₂/Al₂O₃摩尔比为160～300的ZSM-5分子筛催化剂II；反应物流先流经催化剂I，然后再流经催化剂II；

其中，固定床反应器的操作条件为：反应温度300～430℃，反应压力0.5～2.8MPa，乙烯重量空速0.2～5.0小时^-1，总苯/乙烯摩尔比2～10；30～70重量％的纯乙烯或干气进入装载有催化剂I的床层，剩余的纯乙烯或干气进入装载有催化剂II的床层；80～100重量％的苯由反应器顶部进入第一段装有催化剂I的床层，剩余的苯分段进入下面的各段催化剂床层，以控制每段催化剂床层入口温度和反应器顶部物流入口温度相差不超过±5℃。

上述技术方案中，催化剂I的SiO₂/Al₂O₃摩尔比优选范围为60～140，更优选范围为80～120；催化剂II的SiO₂/Al₂O₃摩尔比优选范围为170～280，更优选范围为180～250。反应温度优选范围为320～400℃，反应压力优选范围为0.7～1.6MPa，乙烯重量空速优选范围为0.4～3.0小时^-1，总苯/乙烯摩尔比优选范围为5～8。所述固定床反应器优选方案为分为4或6层，催化剂I装填在上面的2或3层，催化剂II装填在下面的2或3层。原料干气不含游离水、H₂S含量＜8500毫克/米³、CO₂含量＜4.0体积％、C₃^＝和C₄^＝含量＜0.8体积％，不需预先精制直接可以与苯反应。