[發明專利]一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的方法及其設備

在審

• 申請號: 201610491782.2
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107540508A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 吳德榮;洪純芬;白玫;陳俊士;朱逸;何琨
• 申請（專利權）人: 中石化上海工程有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C07C5/333
• 分類號: C07C5/333;C07C15/46
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明屬于化學工藝領域，具體涉及一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的方法以及采用該方法生產苯乙烯的設備。

背景技術

苯乙烯單體是重要的基本有機化工原料，廣泛用于生產聚苯乙烯PS、泡沫聚苯乙烯EPS和ABS合成樹脂等，此外還可用于生產離子交換樹脂、農用乳化劑、醫藥品、涂料等，因此，苯乙烯是石油化工重要的基本有機化工原料，可用于生產僅次于聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、環氧乙烷EO的第四大乙烯衍生產品，其產量在合成樹脂中僅次于聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC，位居第三。

乙苯脫氫工藝是當前主要的苯乙烯工業生產方法，在該方法中，原料乙苯在水蒸汽（作為熱載體）存在的條件下氣化，并進一步用水蒸汽提供反應所需的熱量進行氣相催化脫氫反應。目前，國際上苯乙烯生產裝置的生產能力已趨向大型化和特大型化，并進一步向低能耗方向發展。我國建設的苯乙烯裝置與世界發展趨勢同步，因此，研發出具有低能耗競爭力的苯乙烯生產工藝具有重要的科研意義和經濟效益，這也是化工研發人員長期的研究熱點之一。

為了有效降低苯乙烯生產工藝的能耗，現有技術提供了多種方法。

例如，中國專利CN 86108265A提供了一種在有水蒸汽存在和高溫條件下采用苯乙烷脫氫生產苯乙烯的工藝，其中，包括低溫熱回收工藝以及苯乙烷——水蒸汽進料的改進，并且，在分離各種脫氫產物，特別是從苯乙烯中分離苯乙烷時，對通常要損失掉的冷凝熱實現了低溫熱量的回收，并用回收的熱量汽化進入脫氫反應器的苯乙烷和水進料液，同時該工藝也不需要使用壓縮機。然而，此工藝中的水蒸汽進料的改進為水蒸汽：苯乙烷=1.0～2.2之間，可見水蒸汽與乙苯的質量比偏高，因此，整體工藝能耗仍然較高。

又如，中國專利CN103664497 A公開了一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的方法，在一定程度上解決了苯乙烯生產裝置水蒸汽用量大、轉化率低和設備投資大等問題。不過，此方法中采用的水蒸汽：乙苯的質量比為0.8~2.0:1，仍然較高，因此，供應水蒸汽所需消耗的能量還有進一步降低的空間。

中國專利CN1587242 A公開了一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的改進方法，其中，水蒸汽在第一階段通過換熱器來加熱反應流出物，并在第二階段分為兩股，其主體水蒸汽于第一脫氫反應器的入口處同乙苯混合，另一股補充水蒸汽于第二脫氫反應器的入口處同第一脫氫反應器出口物料混合；然而，其中的總水蒸汽與乙苯的質量比為1.2~1.8:1，水蒸汽與乙苯的質量比較高；又如中國專利CN102258877 A公開了一種乙苯和水共沸物的蒸發方法和裝置，所述方法包括乙苯和水蒸發的流程，該流程大大提高了傳熱推動力，并可利用95-100℃的低位能蒸汽，從而達到節能的目的；但是，該裝置中的水：乙苯=0.5～2.0，且乙苯沒有完全氣化。

眾所周知，降低苯乙烯生產工藝能耗的關鍵點之一是降低水蒸汽與乙苯原料的質量比（可簡稱為水/乙苯比）；然而，上述現有技術往往采用了較高的水/乙苯比，存在大量水反復循環進行汽化和冷凝的過程，能量利用很不合理，因此導致能耗居高不下的技術問題。

發明內容

為了解決苯乙烯生產工藝能耗高的技術問題，并克服現有技術中的種種缺陷，尤其是采用了較高的水/乙苯比（水蒸汽與乙苯原料的質量比）這一主要缺陷，發明人擬提供一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的新工藝方法。

如本領域技術人員所熟知的，由于乙苯脫氫反應是吸熱反應，現代設計的反應器為絕熱反應器，因此在有效降低水/乙苯比的同時，必須提高過熱主蒸汽的溫度才能滿足脫氫反應的供熱要求；而來自水蒸汽過熱爐的過熱主蒸汽溫度受到水蒸汽過熱爐爐管材料的限制，通常無法進一步提高。因此，如何在不改變爐管材質而不增加投資成本的前提下，既有效降低水/乙苯比又保證過熱主蒸汽的溫度足夠高是達到本發明目標的技術難點。

為了進一步克服上述技術難點，本發明的第一方面，提供了一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的方法，包括以下步驟：首先供應低壓蒸汽和主蒸汽并與乙苯原料相混合，以生成乙苯和水蒸汽的混合氣，接著進行催化脫氫反應，最后分離出苯乙烯產品；其中，眾所周知，低壓蒸汽與主蒸汽均為水蒸汽；其中，低壓蒸汽配氣流量相對于主蒸汽配氣流量的百分比為5%~6%，低壓蒸汽和主蒸汽以及循環返回凝液的總質量與乙苯原料的質量比為1.0～1.2。其中，所述循環返回凝液來自用于分離苯乙烯產品和未完全反應的乙苯的分離裝置，其中主要包含循環使用的凝水。