[发明专利]乙醇法制乙苯反应产物分水方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙醇法制乙苯反应产物分水方法。

背景技术

乙苯是重要的化工原料，是生产苯乙烯不可缺少的关键原料，大多数乙苯生产商生产乙苯的目的是用于自己的苯乙烯装置生产苯乙烯，大约90％以上的乙苯用于生产苯乙烯。而苯乙烯是重要的基本有机化工原料，主要用于高分子材料领域制取聚苯乙烯及其共聚物，如ABS、AS、丁苯橡胶及其不饱和聚酯，此外，苯乙烯作为有机反应中间体还广泛用于制药、涂料、颜料和纺织工业中。随着汽车工业、绝缘体工业、包装工业和日用品工业，随着对苯乙烯单体的日益增长的需求，世界的乙苯生产能力也在不断增加。

传统的乙苯合成工艺通常以乙烯和苯作为原料进行烷基化反应得到乙苯，而随着原油价格的日益攀升以及日渐枯竭，乙烯原料成本随之不断增加，乙醇法制乙苯工艺将得到大力发展。

乙醇法制乙苯工艺以乙醇和苯为原料，同时进入烷基化反应器，乙醇脱水反应与乙烯和苯的烷基化反应在一台反应器内同时完成，乙醇脱水所需的热量由烷基化反应的放热供应，乙醇脱水生成的乙烯和苯在高温、中压气相条件下进行烷基化，反应温度400℃左右，压力＜2.0MPaG，反应器使用了满足乙醇脱水与乙烯烷基化同时进行特定要求的分子筛催化剂，乙醇脱水的选择性与转化率很高，乙烯与苯烷基化的转化率也可达到乙烯法相同的水平。相比传统的乙醇分步脱水制乙烯，再由乙烯制得下游产品，乙醇脱水的副反应相对单独进行乙醇脱水的工艺少，工艺流程简单，投资省，操作费用低，具有明显的优势，关于乙醇法制乙苯工艺技术，具体文献有中国专利ZL200410020397.7、CN200710025134.9、CN200910055981.9，但文献中未具体描述苯水分离效果，经本发明人试验发现，以其工艺进行苯水分离，苯中含水达1.5％以上，水中含苯量达1％以上。

由于反应器中发生了乙醇脱水反应，反应产物中不可避免有较多水存在，乙醇和苯合成乙苯工艺通常采用ZSM-5分子筛催化剂，高浓度水的存在会严重影响该分子筛催化剂的寿命，虽然现在分子筛催化剂的耐水性能也在不断进步，但是相比传统乙烯法制乙苯工艺，乙醇法分子筛催化剂的使用寿命普遍仅是乙烯法的1/3～1/2，目前乙醇法制乙苯反应工艺通常苯大量过量(苯和乙醇摩尔比4～7)，反应产物经精馏分离后的苯需要作为循环苯返回反应器，反应产物水的分离仅是在苯分离塔冷凝器中完成，反应产物分水并不彻底，造成循环苯中的水含量较高，如果苯中含水量达1.0％以上，进入反应器后会使分子筛催化剂再生周期由原6个月左右缩短至3～5个月，使用寿命由原12个月左右缩短至8～10个月，如果分离后的水中含苯达10ppm以上，只能作为污水进行处理，不仅增加了操作费用，还会对环境造成污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往乙醇法制乙苯生产过程中反应产物中的水分离效果差、返回反应器的循环苯中水含量高，会造成催化剂寿命短，同时产生大量废水污染环境的问题。提供一种新的乙醇法制乙苯反应产物分水方法，该方法具有分水效果好，循环苯中水含量低，可延长分子筛催化剂寿命，分离的水含苯量低，不污染环境的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙醇法制乙苯反应产物分水方法，主要包括以下步骤：a)乙醇和苯在气相条件下按摩尔比2～8∶1进入装有ZSM-5分子筛催化剂的烷基化反应器进行反应，得到包括苯、乙苯、二乙苯和水的混合物，该混合物进入苯分离塔进行分离，塔顶分离出苯和水；b)苯分离塔塔顶苯水混合物冷凝至10～80℃后进入苯水分离器进行苯水分离，分离出的苯中含水重量低于0.1％，其中苯水分离器为一卧式容器，容器壳体I设有进口管，水相出口管和苯相出口管，容器内部II自进口管至苯相出口管方向依次设置有预分离内构件、稳流内构件、破乳内构件以及苯相聚集内构件和挡板，进口管伸入容器内部与预分离内构件连通，预分离内构件位于下方，为一容器结构，上面开有供液体流出的小孔，稳流内构件为填料或垂直放置的波纹板，破乳内构件为一金属板，上面开有供液体流过的小孔，苯相聚集内构件为沿容器圆周放置的水平波纹板或金属丝网，挡板为一金属板，位于水相出口管后苯相出口管前；c)苯水分离器分离出的水通过设置的汽提塔进行汽提，塔顶含苯物流返回苯分离塔，塔釜得到水，其中含苯重量低于1ppm。