[发明专利]脱除乙苯脱氢尾气中苯乙烯及回收氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除乙苯脱氢尾气中苯乙烯及回收氢气的方法，属于石油化工领域。

背景技术

苯乙烯广泛用于丁苯橡胶、聚苯乙烯、ABS工程塑料、SAN工程塑料、SBS橡胶等合成材料的生产以及药物、染料等精细化工产品的合成，是一种非常重要的化学中间体。2006年全球苯乙烯产能达到2995.4万吨，主要是通过乙苯催化脱氢法和乙苯/丙烯联合氧化法两种工艺生产。2009年我国苯乙烯产能约为486.9万吨，除中国海洋石油-壳牌化学公司等少数装置采用乙苯/丙烯联合氧化工艺，大部分采用乙苯脱氢法生产。

乙苯脱氢反应通常采用氧化铁系催化剂，以水蒸气为稀释剂，在580～650℃条件下进行，其化学反应式为：

乙苯催化脱氢生产苯乙烯的同时副产大量含氢尾气。年产10万吨苯乙烯的乙苯催化脱氢装置副产含氢尾气超过3000Nm3/h，其氢气浓度一般为70～85mol%。氢气在石油化工企业中广泛用于加氢裂化、油品精制等过程，是石油化工企业非常重要的反应原料。回收石化尾气中的氢气，降低制氢成本、提高氢气利用率是提高石油化工企业综合经济效益的关键。

乙苯脱氢尾气中的氢气含量非常高，是一种适合于氢气回收的石化尾气。1999年美国工程师David Netzer申请的专利（US5880320）描述了一种联合生产乙烯、乙苯和苯乙烯的工艺，专利中提出了回收乙苯催化脱氢尾气和乙苯合成尾气中的氢气的想法。2004年，覃中华撰文分析了采用变压吸附回收乙苯催化脱氢尾气中氢气的经济可行性，回收乙苯催化脱氢尾气中的氢气已成为石化企业降低氢气生产成本的一个重要途径。然而，乙苯催化脱氢尾气中含有的少量苯乙烯限制了氢气分离提纯过程的技术可行性。苯乙烯是一种反应活性非常高的物质，在温度超过50℃或者强光照射下能发生自聚，形成粘稠的低聚物。乙苯脱氢尾气在压缩过程中的升温以及管道和设备中铁锈的催化作用都能加速苯乙烯自聚。苯乙烯自聚后形成的粘稠的低聚物会严重影响压缩机中转动零部件的润滑，不利于安全生产。此外，苯乙烯自聚还对氢气分离设备的性能和使用寿命有严重影响。在变压吸附装置中，苯乙烯自聚后不能从吸附剂中解吸出来，不利于吸附剂的再生，影响分离性能和吸附剂寿命；在氢气膜分离设备中，苯乙烯自聚后附着在膜的表面，降低气体渗透速率，影响分离效果。由于乙苯脱氢尾气中少量苯乙烯可能自发聚合导致安全隐患和分离设备难以稳定运行，目前还没有适合于长期安全稳定地处理乙苯脱氢尾气、分离提纯氢气的方法。显然，要利用乙苯脱氢尾气中的氢气，必须解决苯乙烯自聚这一安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够安全、稳定、高效的从乙苯催化脱氢尾气中回收氢气的分离方法。

为了保证氢气分离回收过程的安全性和稳定性，首先要将乙苯脱氢尾气中的苯乙烯脱除。本发明中从脱除乙苯脱氢尾气中苯乙烯及回收氢气的方法，具体技术方案是：