[发明专利]苯乙烯的生产

说明书

在一种苯乙烯的生产方法中，用乙烯将苯烷基化以生产乙基苯和至少部分乙基苯脱氢以生产苯乙烯，连同作为副产物的苯和甲苯。至少部分苯副产物通过包括酸性粘土，氧化铝，酸性离子交换树脂以及酸性分子筛中至少一种的吸附剂床以从中移除碱性氮杂质和生产纯化的苯副产物，其随后再循环到烷基化步骤中。

技术领域

本申请涉及一种生产苯乙烯的方法。

背景技术

苯乙烯是一种在多种塑料的制造中使用的重要单体，且通常以两步法生产。在第一步中，用乙基化试剂，例如乙烯，在分子筛催化剂上将苯烷基化以形成乙基苯(EB)和多乙基苯(PEB)，后者包括二乙基苯(DEB)，三乙基苯(TEB)，和较重的芳香族化合物。为了形成最多的EB，轻PEB(DEB和TEB)经常再一次在分子筛催化剂上用苯来烷基转移以形成更多的EB。烷基化和烷基转移流出物均流至蒸馏系统，其在三个串联的蒸馏塔中回收未反应的苯，EB和轻PEB作为馏分。

在第二步中，EB在蒸汽的存在下在铁催化剂上脱氢成苯乙烯，其为吸热反应提供了所需的显热，且其与沉积在催化剂上的焦炭反应以形成碳的氧化物，主要是二氧化碳。苯和甲苯是脱氢反应的副产物，因此离开苯乙烯工厂反应区的粗制苯乙烯流出物包括苯，甲苯，未反应的EB，苯乙烯单体，蒸汽和少量的较重的芳香族化合物。在最终反应器流出物冷却步骤中，粗制苯乙烯与蒸汽一同凝结，形成了分离的水相和芳烃相，其经分离以回收用水饱和的芳烃相。

由于二氧化碳溶解在粗制苯乙烯流出物的水相中而导致的酸性可造成下游设备的腐蚀，并可妨碍有机相和水相的分离。因此，在大多数工厂中，凝结步骤的上游添加了腐蚀抑制剂(包含一种或多种胺或其它碱性氮化合物的溶液)以控制腐蚀。在分离器中这些化合物倾向于分配到水相中。但是，尽管这些化合物典型地在高于苯乙烯单体沸腾温度的温度下沸腾，如果一部分水相被用于产生脱氢时所需的蒸汽，则这些化合物可能在脱氢反应器中分解为较轻的含氮化合物。

在回收粗制苯乙烯后，通过蒸馏将苯/甲苯(“B/T”)馏分从乙基苯和较重的芳烃中分离。B/T馏分也可从乙基苯-和-较轻的馏分中回收，该乙基苯-和-较轻的馏分在之前的蒸馏塔中从粗制苯乙烯中蒸馏出。在任一配置中，存在于粗制苯乙烯流出物中的水，CO₂，和任意的轻含氮化合物将与B/T馏分一同蒸馏出来，且这些化合物的一部分将存在于B/T副产物中。水和CO₂存在于塔顶，再一次产生腐蚀问题，因此一些工厂将额外的腐蚀抑制剂注入到顶部。在顶部冷凝设备中形成分离的水相，且尽管大部分注入的胺将分配在水相中，但一些将存在于B/T副产物中。

结果是，从脱氢流出物中回收的B/T馏分典型的包含高水平(超过2ppm)的碱性氮杂质，典型的是烷基化方法所进料的新鲜苯中含氮化合物浓度的10到100倍。尽管似乎希望至少将B/T馏分中的苯再循环到烷基化反应器中，但是在这样的苯回收蒸汽中高浓度的氮杂质提出了严峻的挑战。如此，烷基化反应器中使用的分子筛催化剂上的活性酸位被碱性化合物，例如苯副产物中的氮杂质中和，降低了催化剂的活性。事实上，在允许接触烷基化催化剂之前，典型地使用酸吸附剂将存在于新鲜苯进料中的甚至相对低水平的氮杂质降低。因此在对来自苯乙烯工厂的苯副产物再循环到EB烷基化反应器的技术中有显著的阻碍。

因此，美国公开的专利申请第2005/0288539号中公开了一种苯乙烯的生产方法，其中从EB脱氢反应中回收的副产物苯再循环到烷基转移反应器而不是烷基化反应器中。该方法所谓的优点是该循环蒸汽对烷基转移催化剂的不利影响小于对烷基化催化剂的不利影响，且烷基转移催化剂比烷基化催化剂价格低，且替换起来更便宜。