[发明专利]苯乙烯生产的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯乙烯生产的方法。

背景技术

苯乙烯是一种重要的基本有机原料，工业上90％以上的苯乙烯采用乙苯催化脱氢法获得。目前，世界上在三十多个国家和地区建有一百余套苯乙烯装置，苯乙烯年生产能力达3150万吨，国内生产能力也在470万吨/年左右。

乙苯催化脱氢制苯乙烯反应是一分子数增大的强吸热反应，反应在较低压力下进行，对生产苯乙烯有利。因此，实际生产过程中为实现反应系统的压力下降，采用尾气压缩机对脱氢尾气实行压缩，同时在进料中引入大量水蒸汽作为脱氢稀释剂，降低系统分压。然而，大量水蒸汽的使用，使苯乙烯的生产成本居高不下，困扰着苯乙烯行业的健康发展，在能源危机的新形势下，高能耗的问题更为突出。中国专利ZL200510111471.0、ZL200510111472.5等报道了适用于低水比操作的Fe₂O₃-K₂O系催化剂，但在低水比条件下长时间运转时，催化剂的选择性和稳定性明显下降，经济上不合理。世界专利WO2006132370、日本专利JP2006116438、韩国专利KR2005051236报道以CO₂作为反应介质进行脱氢反应，然而以上发明报道的催化剂性能不高，且不够稳定，难以在工业装置上使用。

如能寻找到一种苯乙烯生产的组合催化剂，适用于水蒸汽和CO₂共存的脱氢反应，无疑能减少部分水蒸汽的消耗，从而大幅度降低能耗。又能维持良好的活性、选择性和稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中采用Fe₂O₃-K₂O系催化剂需要大量水蒸汽，反应温度高，转化率低的问题，提供一种苯乙烯生产的方法。本发明具有反应温度低，转化率高，水蒸汽用量少的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种苯乙烯生产的方法，以乙苯为反应原料，在反应温度为500-620℃，乙苯空速0.5～3.0小时^-1、反应压力0～20Kpa、CO₂∶H₂O∶乙苯的摩尔比为3∶7∶1-7∶3∶1的条件下，乙苯与催化剂接触脱氢生成苯乙烯，其中所用的催化剂为V₂O₅-Cr₂O₃-Al₂O₃和含Fe₂O₃-K₂O系催化剂。

上述技术方案中，反应温度的优选范围为580-600℃。CO₂∶H₂O∶乙苯的摩尔比优选范围为4∶6∶1-6∶4∶1。反应物料先通过V₂O₅-Cr₂O₃-Al₂O₃催化剂，再通过含Fe₂O₃-K₂O系催化剂。

本发明中，采用反应物料先通过V₂O₅-Cr₂O₃-Al₂O₃，再通过含Fe₂O₃-K₂O系催化剂的技术方案。本发明人惊奇地发现在600℃的反应条件下，乙苯转化率可达到70％，苯乙烯的选择性可达到96％。

脱氢反应效果通过乙苯在固定床反应器中的脱氢反应加以验证，其过程简述如下：

将去离子水、CO₂和乙苯分别经计量泵和气体质量流量计输入预热混合器，预热混合后进入反应器，反应器采用电热丝加热，使之达到预定温度。反应器内分别填装V₂O₅-Cr₂O₃-Al₂O₃催化剂和Fe₂O₃-K₂O系催化剂共100毫升，催化剂的粒径均为3毫米的圆柱体。由反应器流出的反应物经水冷凝后用气相色谱仪分析其组成。