[发明专利]乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法。

背景技术

苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一，用于制造聚苯乙烯PS和EPS、ABS和SAN等共聚物树脂、苯乙烯/丁二烯共聚胶乳SB、丁苯橡胶和胶乳SBR、不饱和聚酯以及其它如苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯胶乳、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物MBS、离子交换树脂和药物等。

工业上乙苯脱氢制苯乙烯的生产技术有催化绝热脱氢工艺、等温脱氢工艺和脱氢选择性氧化工艺。其中应用最为广泛、技术最为成熟的是乙苯负压绝热催化脱氢工艺。据报道，2010年全世界苯乙烯产量的80%以上是采用乙苯脱氢生产工艺。

乙苯脱氢制造苯乙烯的工艺原理是：在催化剂和水蒸汽存在和550～650℃高温条件下，乙苯发生选择脱氢反应，生成苯乙烯，该反应为强吸热反应，乙苯脱氢反应还需加入大量过热水蒸汽，一方面过热蒸汽是乙苯脱氢反应的载热体，提供了反应所需的热量，另一方面水蒸汽的存在，降低了反应分压，有利于反应向着生成苯乙烯的正方向进行，水蒸汽还可与催化剂表面的积碳发生水煤气变换反应，可防止催化剂的活性成分还原为金属，有利于延长催化剂寿命，工业上采用的水油比（水蒸汽和乙苯等油相物料重量比）通常为1.0～1.6。

苯乙烯的生产过程为高温，需要大量的燃料和水蒸汽，使得该工艺能耗较大。近年来，随着原油和原料价格的不断上涨，采用低水比催化剂和节能工艺越成为苯乙烯装置降低能耗的关键措施。国内外对苯乙烯低水比催化剂和苯乙烯节能技术进行了广泛的研究，专利ZL200710039046.4提出了节能的乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，提高了催化剂在低水比条件下的稳定性；专利ZL200510111472.5提出了解决常规催化剂在低水比条件下抗积炭能力不高、稳定性不好的问题；CN1007973B提出了由苯乙烷生产苯乙烯的改进脱氢工艺，包括低温热回收以及苯乙烯-水蒸气进料的改进方法，利用乙苯/苯乙烯分离塔塔顶热量加热乙苯和水，使反应需要的部分乙苯和水共沸蒸发进入反应器，节约了大约10～20%的能耗，该方法已在工业装置上应用。

上述专利技术有的是降低催化剂应用时的水比条件，有的是采取了节能精馏工艺，但是对于乙苯脱氢反应单元，现有技术乙苯脱氢反应器均为串联连接，乙苯和水蒸气全部混合顺序通过第一脱氢反应器和第二脱氢反应器，为获得高的转化率和选择性，同时防止催化剂结焦，反应器内必须维持一定水油比（通常水蒸气和乙苯等油相物料质量比在1.0以上），造成装置总的水蒸气用量仍然较大，同时第二段反应器乙苯含量低，反应推动力小，设备投资大，限制了总转化率的提高。通过改进反应系统流程来降低水蒸气的总用量从而降低能耗，同时提高总转化率和降低设备投资，目前还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往苯乙烯装置水蒸气用量大、能耗高、设备投资大和转化率低的问题，提供一种新的乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法。该方法具有水蒸气用量小，从而能降低能耗和设备投资，同时转化率较高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法，包括以下步骤：

a）第一股乙苯原料与水蒸汽混合后进入第一脱氢反应器与乙苯脱氢催化剂接触，得到包含苯乙烯的反应物流1；

b）反应物流1与第二股乙苯原料混合后进入第二脱氢反应器与乙苯脱氢催化剂接触，得到包含苯乙烯的反应物流2；

c）反应物流2进入后续分离工段，回收得到苯乙烯产品；

其中，第一股乙苯原料与第二股乙苯原料的质量比为1∶0.2～0.6，水蒸气与第一股乙苯原料的质量比为0.8～2.0∶1。

上述技术方案中，第一股乙苯原料和第二股乙苯原料的质量比为1∶0.2～1；水蒸气和第一股乙苯原料的质量比为1.0～1.6∶1。脱氢反应器的入口反应温度均为550～650℃，绝对压力均为0.05～0.1MPaA，乙苯液体重量空速均为0.2～1.0小时^-1。乙苯脱氢催化剂以重量份数计包括以下组份：Fe₂O₃：65～85份；K₂O：4～10份；CeO₂：2～10份；选自Mg或Ca中的至少一种金属铁酸盐0.1～2份；粘结剂：0～3份，选自高岭土、硅藻土或水泥中的至少一种。脱氢反应器采用绝热固定床反应器，优选径向固定床或轴向固定床反应器；步骤c所述的后续工段包括反应气冷凝、油水分离、尾气吸收、工艺水处理以及乙苯/苯乙烯分离回收苯乙烯等。