專利名稱:苯乙烯生產(chǎn)工藝方法
本發(fā)明涉及一種在蒸汽存在下將乙苯催化脫氫生成苯乙烯的苯乙烯制備新工藝方法。
苯乙烯廣泛用作生產(chǎn)多種樹(shù)脂、塑料和高彈體的原料，其應(yīng)用范圍之廣主要?dú)w因于苯乙烯易于聚合(例如生成聚苯乙烯)或進(jìn)行共聚(例如與丁二烯共聚來(lái)生產(chǎn)橡膠)的適應(yīng)性。
苯乙烯的生產(chǎn)，就脫氫工藝以及該工藝中所用的各種催化劑而言，都已熟知。目前，主要的研究目標(biāo)是改進(jìn)該工藝的效益。特別已知的是乙苯的脫氫工藝方法，其中脫氫作用在一套至少包括三個(gè)串聯(lián)的脫氫反應(yīng)器和置于反應(yīng)器之間、在其中反應(yīng)流出物與蒸汽發(fā)生熱交換而被加熱的加熱裝置的設(shè)備中進(jìn)行。根據(jù)此工藝，蒸汽首先用來(lái)加熱反應(yīng)流出物，然后在第一反應(yīng)器的入口處同乙苯混合。該工藝所采用的操作條件是將3至10mole的蒸汽同1mole乙苯混合，而且最后一個(gè)反應(yīng)器的入口處溫度和壓力分別為600-680℃和0.4-0.8Kg/Cm2。其它反應(yīng)器入口處的溫度和壓力條件分別為600-680℃和0.2-0.4Kg/Cm2(絕對(duì)壓力)，而乙苯的總空間速度等于或大于0.44h-1。乙苯的時(shí)空間速度是指乙苯的體積流量同催化劑的總體積之比。按此工藝，乙苯轉(zhuǎn)化率約為65-75%，甚至更高，並達(dá)到約為90%的摩爾選擇性。但是，經(jīng)一段時(shí)間后，這種工藝的進(jìn)行會(huì)引起苯乙烯選擇性以及乙苯轉(zhuǎn)化率的降低，不過(guò)這種降低可經(jīng)提高反應(yīng)溫度來(lái)加以限制。事實(shí)上，經(jīng)一段時(shí)間后觀察到催化劑逐漸老化，在催化劑上出現(xiàn)碳沉積。加之，沿生產(chǎn)線(特別在中間加熱裝中)存在的熱點(diǎn)引起熱降解反應(yīng)，產(chǎn)生重質(zhì)堵塞化合物。據(jù)計(jì)算，所形成的重質(zhì)產(chǎn)物的比率以每噸流出的碳?xì)浠衔镉?jì)，均為17000PPm，甚至更多，結(jié)果，由此引起進(jìn)料損失增加，催化劑效率降低，從而需要頻繁地進(jìn)行清洗。為了消除這種工藝的缺點(diǎn)，本申請(qǐng)人公司研究出一種乙苯脫氫的新工藝，該工藝可獲得大于73%的乙苯轉(zhuǎn)化率，而且摩爾選擇性大于93%。
更確切地說(shuō)，本發(fā)明的目的是一種經(jīng)乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的工藝方法，按該工藝，脫氫作用在一套包括三個(gè)串聯(lián)的脫氫反應(yīng)器的設(shè)備中進(jìn)行，在反應(yīng)器之間安置一個(gè)或多個(gè)加熱裝置。在加熱器中，反應(yīng)流出物與蒸汽發(fā)生熱交換而被加熱，蒸汽在第一階段用來(lái)加熱反應(yīng)流出物，在第二階段于第一脫氫反應(yīng)器入口處同乙苯混合。根據(jù)本發(fā)明，該工藝方法的特征在于乙苯同蒸汽以蒸汽乙苯為5∶1和13∶1之間的摩爾比率進(jìn)行混合，在上述各反應(yīng)器的入口處將混合物加熱到580和645℃之間的溫度，第一反應(yīng)器中的平均壓力，以絕對(duì)壓力計(jì)，在0.6和1.0Kg/Cm2之間，在第二和第三反應(yīng)器中，壓力以絕對(duì)壓力計(jì)，保持在0.40和0.70Kg/Cm2之間，同時(shí)采用的液態(tài)乙苯總空間速度在0.20和0.35h-1之間。
根據(jù)本發(fā)明工藝的一個(gè)較佳實(shí)施方案，采用的液態(tài)乙苯總空間速度在0.24和0.30h-1之間。
各反應(yīng)器入口處的溫度以保持在595和630℃之間較佳。
愈加好的是，第一反應(yīng)器中的平均壓力，以絕對(duì)壓力計(jì)，在0.6和0.8Kg/Cm2之間，第二反應(yīng)器中的平均壓力，以絕對(duì)壓力計(jì)，在0.5和0.7Kg/Cm2之間，第三反應(yīng)器中的平均壓力，以絕對(duì)壓力計(jì)，在0.4和0.6Kg/Cm2之間。
愈加好的是，采用在7∶1和13∶1之間的蒸汽∶乙苯摩爾比率，在該范圍內(nèi)乙苯的轉(zhuǎn)化率和摩爾選擇性更高。
本發(fā)明工藝方法可采用通常用于乙苯脫氫的催化劑。以氧化鐵為基的催化劑，特別是含鉀的，尤可提及。
任何脫氫反應(yīng)器均可用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的工藝方法。但是，以使用法國(guó)專利2，365，370中所述類型的各種徑向反應(yīng)器較佳。
根據(jù)本發(fā)明的工藝方法，在中等溫度條件下以及在低壓和低的液態(tài)乙苯總空間速度下進(jìn)行，可顯著地限制重質(zhì)降解產(chǎn)物的形成。事實(shí)上，按照本發(fā)明的工藝方法，所形成的重質(zhì)產(chǎn)物比率，每噸流出的碳?xì)浠衔锊怀^(guò)5000PPm。
按照本發(fā)明的工藝方法，乙苯轉(zhuǎn)化率可達(dá)75%或更高，選擇性約為95%或更高。
況且，減少重質(zhì)堵塞降解產(chǎn)物的形成能使這一特性在一段時(shí)間內(nèi)得以保持，並避免頻繁停產(chǎn)清洗。
閱讀本發(fā)明切實(shí)可行的實(shí)施方案可更好地理解本發(fā)明，這些實(shí)施方案以陳述的方式給出，並無(wú)限制保護(hù)范圍之意，而且使用下述並示如圖1的苯乙烯制備設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明，圖1中所示的設(shè)備包括三個(gè)串聯(lián)安裝的脫氫反應(yīng)器1、2和3。
乙苯先在一個(gè)交換器中(圖1中未示出)汽化，然后通過(guò)管路4進(jìn)入爐子5，之后通過(guò)管路6進(jìn)入爐子7。然后乙苯通過(guò)管路8進(jìn)入混合器9中，在此同蒸汽混合。
預(yù)先在蒸發(fā)器(圖1未示出)中已汽化的水通過(guò)管路10輸入爐子7。然后，蒸汽進(jìn)行一系列的熱交換，起著高溫?zé)峤粨Q流體的作用在爐子7的出口處，蒸汽被導(dǎo)入熱交換器11中，把從反應(yīng)器2中產(chǎn)生的流出物加熱，蒸汽然后通過(guò)管路12輸入爐子13，在此被加熱，然后蒸汽通過(guò)管路14輸入熱交換器15，將來(lái)自反應(yīng)器1的流出物加熱，之后蒸汽通過(guò)管路16輸入爐子17，在此重被加熱，然后通過(guò)管路18注入混合器9中，在此同乙苯混合。
乙苯-蒸汽反應(yīng)混合物離開(kāi)混合器9時(shí)，溫度約為580-645℃。按照本發(fā)明，混合物中蒸汽乙苯的摩爾比率在5和13之間。
這樣形成的反應(yīng)混合物通過(guò)管路19被注入反應(yīng)器1，在該反應(yīng)器中混合物通過(guò)第一催化床。該反應(yīng)器界面上的壓力須調(diào)節(jié)到平均壓力為0.6-1Kg/Cm2(以絕對(duì)壓力計(jì))，以0.6至0.8Kg/Cm2更佳。在從反應(yīng)器1出來(lái)時(shí)，反應(yīng)混合物或流出物通過(guò)管路20流入熱交換器15進(jìn)行加熱。由于脫氫反應(yīng)的吸熱特性，在脫氫反應(yīng)器1、2和3中混合物的溫度下降數(shù)十度。按照本發(fā)明有助益的是，在將反應(yīng)流出物分別注入反應(yīng)器2和3以前，使之在熱交換器15和11中加熱。在從交換器15流出時(shí)，反應(yīng)混合物的溫度足以再次在580和645℃之間的溫度下進(jìn)行脫氫。因此，流出物通過(guò)管路21流入反應(yīng)器2，在該反應(yīng)器中，流出物通過(guò)第二催化床。該反應(yīng)器界面上的壓力須調(diào)節(jié)到平均壓力為0.5-0.7Kg/Cm2(以絕對(duì)壓力計(jì))，以0.52-0.65Kg/Cm2更佳。在從反應(yīng)器流出時(shí)，流出物通過(guò)管路22輸入熱交換器11進(jìn)行加熱，然后通過(guò)管路23引入反應(yīng)器3。在該反應(yīng)器中流出物通過(guò)第三催化床。該反應(yīng)器界面上的壓力須調(diào)節(jié)到平均壓力為0.4-0.6Kg/Cm2(以絕對(duì)壓力計(jì))，以0.4-0.5Kg/Cm2更佳。
在離開(kāi)反應(yīng)區(qū)時(shí)，流出物首先流入能量回收裝置(圖1中未示出)，然后流向苯乙烯純化相。
在反應(yīng)器1、2和3中，液態(tài)乙苯的空間速度被調(diào)到總空間速度為0.20和0.35h-1之間，而在0.24和0.30h-1之間更佳。
實(shí)施例1、2、3、4和5以及對(duì)比例6和7乙苯-蒸汽混合物的催化脫氫用一套設(shè)備來(lái)進(jìn)行，其生產(chǎn)框圖示如圖1。脫氫反應(yīng)條件和結(jié)果列于表1。實(shí)施例1、2、3、4和5涉及本發(fā)明脫氫工藝的實(shí)施，而對(duì)比例6和7相應(yīng)于普通脫氫工藝，其操作條件已在本申請(qǐng)的第一部分提及。
此外，實(shí)施例中使用的催化劑以氧化鐵為基且尤基含有鉀。
權(quán)利要求
1.乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的工藝方法，按照該工藝方法脫氫作用在一套包括三個(gè)串聯(lián)的脫氫反應(yīng)器的設(shè)備中進(jìn)行，反應(yīng)器之間安置一個(gè)或多個(gè)加熱裝置，反應(yīng)流出物在加熱器中同蒸汽進(jìn)行熱交換而被加熱，蒸汽在第一階段用來(lái)加熱反應(yīng)流出物，並在第二階段于第一脫氫反應(yīng)器的入口處同乙苯混合，其特征在于，乙苯以5∶1和13∶1之間的蒸汽∶乙苯摩爾比率同蒸汽混合，混合物在所述的各反應(yīng)器入口處被加熱到580和645℃之間的溫度，第一反應(yīng)器內(nèi)的平均壓力在0.6和1Kg/cm2(絕對(duì)壓力)之間，而第二和第三反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在0.4和0.70kg/cm2(絕對(duì)壓力)之間，同時(shí)采用0.20和0.35h-1之間的液態(tài)乙苯總空間速度。
2.權(quán)利要求
1所述的工藝方法，其特征在于，采用0.24和0.30h-1之間的液態(tài)乙苯的總空間速度。
3.權(quán)利要求
1或2所述的工藝方法，其特征在于，反應(yīng)器入口處的溫度保持在595和630℃之間。
4.權(quán)利要求
1、2或3所述的工藝方法，其特征在于，第一反應(yīng)器內(nèi)的平均壓力在0.6和0.8Kg/Cm2(絕對(duì)壓力)之間。
5.權(quán)利要求
1至4中任一項(xiàng)所述的工藝方法，其特征在于，第二反應(yīng)器內(nèi)的平均壓力在0.5和0.7Kg/Cm2(絕對(duì)壓力)之間。
6.權(quán)利要求
1至5中任一項(xiàng)所述的工藝方法，其特征在于，第二反應(yīng)器內(nèi)的平均壓力在0.52和0.65Kg/Cm2(絕對(duì)壓力)之間。
7.權(quán)利要求
1至6中任一項(xiàng)所述的工藝方法，其特征在于，第三反應(yīng)器內(nèi)的平均壓力在0.4和0.6Kg/Cm2(絕對(duì)壓力)之間。
8.權(quán)利要求
1至7中任一項(xiàng)所述的工藝方法，其特征在于，第三反應(yīng)器內(nèi)的平均壓力在0.4和0.5Kg/Cm2(絕對(duì)壓力)之間。
專利摘要
本發(fā)明涉及在蒸汽存在下經(jīng)乙苯催化脫氫生成苯乙烯來(lái)生產(chǎn)苯乙烯的工藝方法，蒸汽在第一階段用來(lái)加熱反應(yīng)流出物，然后用作乙苯的稀釋劑。該工藝方法的特征在于使用的蒸汽∶乙苯的摩爾比率在5和13之間，脫氫反應(yīng)器內(nèi)溫度在580和645℃之間，第一反應(yīng)器內(nèi)平均壓力為0.6-1kg/cm
文檔編號(hào)C07C1/00GK87102929SQ87102929
公開(kāi)日1987年11月18日 申請(qǐng)日期1987年3月21日
發(fā)明者雅克·富爾, 菲利普·吉英, 雷蒙·埃斯, 讓-馬克·波尼翁 申請(qǐng)人:采煤化學(xué)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan