[发明专利]一种用高浓度乙烯气生产乙苯的方法

说明书

本发明涉及一种用高浓度乙烯气生产乙苯的方法，包括如下工艺：将原料浓乙烯干气分成多股对应进入多个吸收塔；第一吸收塔额外提供原料苯为吸收剂；从吸收塔出来的气相物料进入气相烷基化反应器处理；而液料进入液相烷基化反应器反应；液相烷基化反应后的出料分出两股，其中第一股物料返回本级吸收塔作为吸收剂，第二股物料进入下一级吸收塔作吸收剂；经过分股反应后最后形成的物料一股返回最后的吸收塔，另一股则进入苯回收塔；在苯回收塔中采出富含乙苯的物料进入乙苯回收塔形成乙苯馏出物。本发明主要采用液相生产工艺，反应温度较低，具有节能、环保等优点，产品转化率高，而产生的二甲苯含量控制在100PPM以下，产品质量好。

技术领域

本发明属于含高浓度乙烯组分的干气与苯烷基化（也称“烃化”）生产乙苯的方法，主要包括干气吸收液相反应工艺、烃化液蒸馏分离的工艺方法。

背景技术

乙苯是重要的化工原料,主要用于脱氢生产制造化工原料单体苯乙烯，苯乙烯是聚苯乙烯及共聚物的原料,市场用量大。目前，乙苯的生产主要采用苯与乙烯烷基化的生产方法，苯和乙烯在酸性催化剂的作用下，通过Friedel-Crafts烷基化反应合成的，其反应式如下：

生成的乙苯还会与乙烯进一步进行多烷基化反应，生成二乙苯及多乙苯。

反应产物中的二乙苯及多乙苯经精馏分离后，采用与苯进行烷基转移（也称“反烃化”）的方法得到乙苯返回系统中，上述过程本发明中称为转烷基化反应，所使用的设备称为转烷基化反应器。

根据乙烯来源不同，乙苯的生产工艺分为纯乙烯工艺（原料乙烯为聚合级乙烯）及稀乙烯（原料为含乙烯的干气，一般指催化裂化干气）工艺；根据烷基化反应相态的不同，可以分为液相法工艺及气相法工艺，液相法工艺由于反应条件温和，比气相法工艺的乙苯产品质量好、能耗物耗低，不论对纯乙烯或稀乙烯装置，都是工业化首选工艺路线。世界上新建纯乙烯法乙苯装置均采用液相法工艺路线，但对稀乙烯干气原料而言，由于干气中含有氢气、甲烷、乙烷、氮气等轻组分，现有反应工艺无法实现烷基化反应器在液相条件下操作，而且液相法催化剂在有气相存在时，很容易失活，因此目前国内已经工业化的稀乙烯干气制乙苯装置全部为气相法工艺路线。气相反应温度高，反应产物的二甲苯、丙苯等杂质组分多，最终生产乙苯产品品质差。但是稀乙烯工艺的原料乙烯一般来源于催化裂化装置的干气，一般干气作为燃料使用，市场价格按照其热值与燃料折算，所以原料干气的价格优势明显，干气法乙苯装置使用其中的乙烯来生产乙苯，提高其附加值，有一定的经济效益。如果能对稀乙烯原料开发成功液相法工艺，则不论在原材料成本还是产品品质，都具有重要意义。但是由于乙烯浓度低、工艺处理困难、催化剂不成熟等问题，未实现干气液相法工业化。

另外随着甲醇制烯烃技术、轻烃裂解制烯烃技术的发展及应用，带来更多的稀乙烯资源，稀乙烯干气直接烷基化制乙苯技术可以不设置烯烃生产中的深冷分离工艺，避免该部分的高投资及高能耗，所以甲醇制烯烃技术、轻烃裂解制烯烃技术的尾气直接生产乙苯也成为研究热点。两种工艺副产的乙烯干气与催化裂化干气有一定不同，甲醇制烯烃技术、轻烃裂解制烯烃技术的干气中乙烯质量浓度达到65%左右，较常规15%左右催化裂化干气的乙烯浓度高4倍左右，为区分催化裂化干气，暂时定义其为“浓乙烯干气”。由于乙烯浓度的大幅度提高，为浓乙烯干气原料进行液相法工艺提供一定条件。

随着下游苯乙烯产品的纯度要求越来越高，各研究单位对如何提高干气法乙苯产品品质做了大量的研究工作，大多集中在工艺流程优化、催化剂性能的改进，均未能达到与纯乙烯液相法乙苯品质相当，主要原因未能达到液相反应条件。文献报道较多的工艺为乙烯含量较少（乙烯含量6-30%）的干气气相法生产工艺。