[發明專利]一種處理含稀反應物的混合氣體的新方法及設備

有效

• 申請號: 00134819.1
• 申請日: 2000-12-04
• 公開（公告）號: CN1357601A
• 公開（公告）日: 2002-07-10
• 發明（設計）人: 張吉瑞;童淮榮;陳錫武;蘭仁水;朱子彬;洪純芬;李東風
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;北京服裝學院;中國石油化工股份有限公司金陵分公司研究院;天津市新天進科技開發有限公司;華東理工大學;中國石化集團上海醫藥工業設計院
• 主分類號: C10G7/00
• 分類號: C10G7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 黃澤雄

本發明涉及一種處理含稀反應物的混合氣體的新方法及其所用的設備。更確切地說，本發明涉及一種用帶外循環的催化吸收法處理含有稀反應物的混合氣體的氣-液-固三相催化吸收新方法及其設備。

在許多工業部門和環保領域，經常存在對含有稀反應物的混合氣體進行綜合利用性和/或凈化性處理的需要。例如對石化煉廠排出的干氣中所含的稀乙烯(含量一般約5-20％)有綜合利用的價值，可通過使其與苯進行烷基化而制得重要的化工原料乙苯。又如現代城市中主要的污染物包括火力發電廠燃煤鍋爐煙囪尾氣中含有的有害氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)，其含量一般小于1％，對它們的除去成為大氣環保中的一項重要任務，這也可通過使其與其它物質發生反應、生成無害甚至有用的物質后而收集。

在所說混合氣體中含有的稀反應物與其它物質的化學反應可用催化吸收法和/或催化蒸餾法來實現，例如在由北京服裝學院提交的、尚未公開的中國專利申請99124797.3中敘及了一種由苯和煉廠干氣催化蒸餾法烷基化制備乙苯的方法和設備，其中使煉廠干氣和苯進料分別從催化蒸餾塔的下部和上部入塔，使之在催化蒸餾區相向流動而發生反應，產物同時蒸餾分離，獲得較好的乙烯轉化率和乙苯選擇性。

在由北京燕化石油化工股份有限公司化工二廠和北京服裝學院共同申請的中國專利申請97117321.4中，公開了一種使用鼓泡床催化吸收法烷基化制乙苯的工藝，其中氣態乙烯或含乙烯的氣體如煉廠干氣與液態苯由反應器底部鼓泡進入催化劑床，進行氣-液-固三相反應，控制反應器的操作條件，使它在接近苯的氣化臨界點下操作。該工藝本質上是一個催化吸收工藝。

在用催化蒸餾法或催化吸收法處理含稀反應物的混合氣體的過程中，發明人發現它們仍各自存在一些需要進一步克服的缺陷，這是由于待處理的混合氣體只含有稀的反應物、因而通過塔的氣體通量很大這一特點導致的：

對催化蒸餾法而言，一方面通過催化蒸餾段的混合氣體的通量很大，而液體通量受兩個因素的限制而難以相應增大：其一是受進料液/氣反應物量之比的限制，液體反應物的進料量的調節余地不大；其二是若通過增大塔頂冷凝液的回流量來增加在催化蒸餾段中液體的通量，則會相應要求增大塔釜的蒸發量和塔頂的冷凝量，導致能耗的顯著增加，同時也導致催化蒸餾段中裝有的催化劑所承受的溫度升高，這不利于控制有利的反應條件。因此塔中液體通量難以增加到與混合氣體的大通量相適應的程度，這就使催化蒸餾段中裝有的填料和催化劑難以被液體充分潤濕，因而有一部分就暴露在混合氣體中。這一現象使得填料和催化劑的氣-液傳質功能以及催化劑的反應功能不能得以有效充分發揮，同時還易于引發可聚物質(若存在的話)在催化劑的活性表面上的齊聚，引起催化劑活性表面的中毒或結焦失活。這直接導致氣體反應物的轉化率和產物選擇性難以達到令人滿意的程度，且催化劑壽命縮短。

對催化吸收法而言，同樣，通過催化吸收段的混合氣體通量很大，而液體通量受進料液/氣反應物量之比的限制，液體反應物的進料量的調節余地不大而使液體噴淋量難以相應增加。這就使催化吸收段中裝有的填料和催化劑難以被液體充分潤濕，因而有一部分就暴露在混合氣體中。同樣，這一現象使得填料和催化劑上的氣-液傳質功能以及催化劑的反應功能不能得到有效充分發揮，同時還易于引發可聚物質(若存在的話)在催化劑的活性表面上的齊聚，引起催化劑活性表面的中毒或結焦失活。這直接導致氣體反應物的轉化率和產物的選擇性降低，催化劑壽命縮短。

除此之外，由于混合氣體中只含有較少的氣體反應物，而占大多數的惰性氣體成分也要通過催化蒸餾塔或催化吸收塔，即塔中氣體通過量要比處理一般不含或少含惰性氣體的氣-液反應體系的塔中氣體通過量要大幾倍甚至幾十倍，且相應液體通量在一定程度上也相應增加，若要保障塔中壓降不過大，則必須保證塔中的催化蒸餾段或催化吸收段達到一定的空隙率，也即床層中的催化劑裝填量受到限制。若催化劑活性不是特別高或催化劑沒有處于最佳工作溫度，則往往難以保證所有吸收溶解到液相中的氣態反應物能反應完全，這也在某種程度上制約了氣態反應物的轉化率的提高，甚至導致氣態反應物的部分損失。

為了解決上述問題，本發明人從由苯與煉廠干氣中的稀乙烯烷基化制乙苯這一反應體系入手，詳細研究了含稀反應物的混合氣體與一種液體反應物進行氣-液-固三相反應的規律，在此基礎上提出了一種處理含稀反應物的混合氣體的、帶外循環的催化吸收工藝及其設備，比較好地解決了上述的、目前用催化蒸餾法或催化吸收法處理含稀反應物的混合氣體的過程中存在的問題。