CN101883737A - 纯化含有聚芳族化合物的水相的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为纯化包含水相和任选有机相的液流的方法，所述水相包含溶解在在水中的聚芳族化合物，其中a)将所述液流送至混合罐，在该混合罐中引入有效量的芳族组分以产生有机相和水相的混合物，所述芳族组分有利地为乙苯或苯或甲苯或其混合物，b)然后将在步骤a)中获得的所述混合物送至油水分离器以获得有机相和清洁的水相，c)然后，离开步骤b)的所述油水分离器的清洁的水相通过汽提塔以除去任何残留有机组分的大部分。根据具体实施方式，送至步骤a)的物流为通过离开乙苯脱氢反应器的流出气体的冷凝而获得的水相的全部或一部分。
Description
技术领域
本发明涉及纯化含有聚芳族化合物的水相的方法。所述纯化在乙苯进行催化脱氢以制造苯乙烯的方法中受到关注。所述脱氢通常在约540～660℃范围内的温度下在接近大气压或者甚至低于大气压的条件下进行。通常，在绝热脱氢反应器中，具有5～10或者甚至更高的蒸汽与乙苯摩尔比的乙苯蒸汽进料在例如氧化铁的脱氢催化剂上面通过。采用大量的蒸汽以将显热的一部分提供给脱氢反应(吸热反应)，从而降低乙苯的分压以促进脱氢反应，和使催化剂保持不含焦炭和碳沉积物。离开所述乙苯脱氢反应器的物流(也称作流出气体(effluent gas))主要含有苯乙烯、氢气、未反应的乙苯、二乙烯基苯和少量的苯、甲苯、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳、各种聚合物型物质和焦油以及含水组分。对所述物流进行处理以回收苯乙烯，将乙苯再循环以进行脱氢并且可将水汽化为蒸汽并且使其任选地与乙苯一起再循环。在将水作为蒸汽再循环到脱氢反应中或者使用所述水来制造蒸汽之前，其必须进行纯化以除去有机物以及各种聚合物型物质和焦油。
背景技术
在各种现有技术中描述了脱氢反应。US 3256355涉及乙苯脱氢以制造苯乙烯。在所述现有技术中，关于离开乙苯脱氢反应器的物流，所含蒸汽的冷凝潜热用于在整个过程中加热蒸馏塔的再沸器。所述物流首先用热水洗涤以除去焦油，然后压缩和送至再沸器。
US 4288234描述了乙苯脱氢，其中将离开乙苯脱氢反应器的物流引入含有压缩步骤和一个或多个冷却步骤的冷却区中。基本上为氢气的残留气体用乙苯洗涤，然后用聚乙基苯洗涤以除去芳族化合物。
US 4628136描述了乙苯脱氢，其中将离开乙苯脱氢反应器的物流引入常规的冷却区中，在该冷却区中获得(i)气相(基本上为氢气)、(ii)有机相(乙苯和苯乙烯)和(iii)水相。所述水相进一步与新鲜乙苯混合，然后其在对乙苯/苯乙烯蒸馏塔的回流液进行冷凝的同时被汽化，然后将其送至脱氢催化剂。
US 6388155涉及由乙苯制造苯乙烯单体的方法，包括如下步骤：
a)在蒸汽的存在下使所述乙苯催化脱氢，从而催化产生含有未反应的乙苯和轻质组分、以及苯乙烯单体和重质组分的脱氢流出气体；
b)用回流液洗涤所述流出气体以从所述流出气体除去所述苯乙烯单体和重质组分的至少一部分；
c)使所述经洗涤的流出气体冷凝，从而产生液体有机脱氢混合物、水相和气相；和
d)使用所述液体有机脱氢混合物的一部分作为所述洗涤步骤b)的所述回流液。
在所述步骤b)的洗涤器底部获得水相和有机相，将所述水相与步骤c)获得的水相混合并且将所述有机相进料到用于分离乙苯和苯乙烯单体的蒸馏塔中。
在所述方法中，存在着含有少量的各种聚合物型物质和经冷凝的重质组分的水流。所述聚合物型物质基本上来自二乙烯基苯与苯乙烯的聚合。所述经冷凝的重质组分在脱氢方法中少量产生。为了简便起见，在以下说明和权利要求书中，这些聚合物型物质和经冷凝的重质组分通常称作聚芳族化合物。当含有聚芳族化合物的所述水相通过容器、换热器、蒸发器等时，存在所述聚芳族化合物使所述设备结垢的严重危险。而且，因为这些聚芳族化合物可源自二乙烯基苯，所以可发生交联。
已经发现，芳族组分(有利地为乙苯或苯或甲苯或其混合物)的引入导致聚芳族化合物迁移至有机相。然后在在油水分离器中使所述有机相与水相分离。这导致离开所述油水分离器的清洁的水相。“清洁的水相”是指离开所述油水分离器的所述水相不会在容器、管道和设备的任何部件中引起结垢或随机发生聚合。
发明内容
本发明为纯化包含水相和任选有机相的液流的方法，所述水相包含溶解在水中的聚芳族化合物，其中，
a)将所述液流送至混合罐，在该混合罐中引入有效量的芳族组分以产生有机相和水相的混合物，所述芳族组分有利地为乙苯或苯或甲苯或其混合物，
b)然后，将在步骤a)中获得的所述混合物送至油水分离器以获得有机相和清洁的水相，
c)然后，离开步骤b)的所述油水分离器的清洁的水相通过汽提塔以除去大部分任何残留有机组分。
所述引入的目的是使聚芳族化合物迁移至有机相。
当送至步骤a)的物流不具有机相时，在步骤a)中引入所述芳族组分产生有机相并且所述有机相含有在步骤a)中引入的所述芳族组分和最初溶解在送至a)的所述水相中的聚芳族化合物的大部分。
当送至步骤a)的物流已包含有机相时，在步骤a)中引入所述芳族组分引起所述聚芳族化合物的大部分向已经存在的有机相中的迁移，并且所述有机相含有在步骤a)中引入的所述芳族组分和最初溶解在送至a)的所述水相中的聚芳族化合物的大部分。
有利地，在步骤c)中，除去尽可能多的残留的有机组分。然后所述水相可有利地用于制造蒸汽。
根据具体实施方式，送至步骤a)的物流为通过离开乙苯脱氢反应器的流出气体的冷凝而获得的水相的全部或一部分。
具体实施方式
关于送至步骤a)的水相，聚芳族化合物的一部分为至少一种二乙烯基芳族单体与任选的单乙烯基芳族单体或者能够与任何所述二乙烯基芳族单体共聚的单体的聚合的产物。作为二乙烯基芳族单体的实例，可列举二乙烯基苯。关于单乙烯基芳族单体，其涉及任何含有乙烯基官能团的芳族化合物。作为实例可提及苯乙烯、乙烯基甲苯、α甲基苯乙烯、α乙基苯乙烯、甲基-4-苯乙烯、甲基-3-苯乙烯、甲氧基-4-苯乙烯、羟甲基-2-苯乙烯、乙基-4-苯乙烯、乙氧基-4-苯乙烯、二甲基-3，4-苯乙烯、氯-2-苯乙烯、氯-3-苯乙烯、氯-4-甲基-3-苯乙烯、叔丁基-3-苯乙烯、二氯-2，4-苯乙烯、二氯-2，6-苯乙烯、乙烯基-1-萘和乙烯基蒽。
聚芳族化合物微溶于水，但是其足以引起结垢。作为实例，聚芳族化合物的量为水相的5～1000ppm。
如果存在有机相，则送至步骤a)的水相与有机相的比例可为任意比例，有利地水相为主要相并且优选为液流的75～100重量％。
引入到混合罐中的芳族组分可为任何不能聚合的芳族化合物，有利地其为乙苯或苯或甲苯或其混合物。所引入的所述芳族组分的量为水相量的0.05～5重量％。将所述混合罐的容积设计成具有5～45分钟的停留时间。
有利地，所述混合罐包括将芳族组分与包含聚芳族化合物的水相均匀混合的装置。
关于压力，步骤a)和b)可在任何压力下操作，但是更方便的是在大气压下操作。
关于温度，步骤a)和b)可在任何温度下操作，但是更方便的是在环境温度下操作。
关于送至步骤a)的液流的压力和送至步骤a)的芳族组分物流的压力，不需要一方具有比另一方大的压力，只要将它们引入混合罐中。所述液流与芳族组分物流的混合基本上通过混合罐的混合设备进行。
关于步骤c)的汽提，其本身是已知的。作为实例，将离开步骤b)的油水分离器的清洁的水相作为液相(汽提塔的进料)送到填充有塔板或填料或者任何使液体与蒸气接触的装置的的塔的顶部上。通过塔底的再沸器或者通过注入新鲜(live)蒸汽来加热所述汽提塔。所述汽提塔的塔顶馏出物为基本上包含蒸汽和原料中有机组分的主要部分的蒸气相。所述汽提塔的塔底物为基本上含有原料中有机组分的残留部分的水。
根据具体实施方式，送至步骤a)的物流为通过离开乙苯脱氢反应器的流出气体的冷凝而获得的水相的全部或一部分。离开乙苯脱氢反应器的物流(也称作流出气体)主要含有苯乙烯、氢气、未反应的乙苯、苯、甲苯和少量的二乙烯基苯、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳、各种聚合物型物质和重质化合物以及含水组分。
来自所述脱氢反应器的流出气体在废热换热器中被进来的乙苯，有时候被其它物流部分冷却，然后被进料到主冷凝器中。苯乙烯、未反应的乙苯、大部分苯和甲苯、二乙烯基苯、聚合物型物质、重质化合物和含水组分在所述主冷凝器中被冷凝，而氢气、甲烷、乙烷、一氧化碳和二氧化碳、以及苯和甲苯的残留部分留在气相中。通过包括压缩和随后回收苯和甲苯的装置分离和处理所述气相。将来自主冷凝器的现在部分冷凝的流出物(离开主冷凝器的液相)进料到油水分离器(D)(相分离器)中。
从所述油水分离器(D)获得水相和主要包含粗苯乙烯和未反应乙苯的有机相。将所述水相送至上述方法的步骤a)中用于纯化。
将来自所述油水分离器(D)、任选地与步骤b)中获得的有机相混合的有机相进料到苯乙烯蒸馏设备(train)。
存在处理离开乙苯脱氢反应器的流出气体的其它方法，但是所有的方法都导致包含溶解在水中的聚芳族化合物的水相。
在所述实施方式中，其中送至步骤a)的物流为通过离开乙苯脱氢反应器的流出气体的冷凝而获得的水相的全部或一部分。关于步骤c)的汽提，根据汽提塔的操作压力，所述汽提塔顶部的温度有利地为约95℃～110℃。所述汽提塔的塔顶馏出物包含水、苯、甲苯和其它芳族化合物，将所述塔顶馏出物冷凝并且有利地送至油水分离器，将有机相送至分离苯乙烯、乙苯、和其它杂质的回收段。
Claims (4)
1.纯化包含水相和任选的有机相的液流的方法，所述水相包含溶解在水中的聚芳族化合物，其中，
a)将所述液流送至混合罐，在该混合罐中引入有效量的芳族组分以产生有机相和水相的混合物，
b)然后，将在步骤a)中获得的所述混合物送至油水分离器以获得有机相和清洁的水相，
c)然后，离开步骤b)的所述油水分离器的清洁的水相通过汽提塔以除去大部分任何残留有机组分。
2.权利要求1的方法，其中步骤a)中所引入的所述芳族组分为乙苯或苯或甲苯或其混合物。
3.权利要求1或2的方法，其中所述聚芳族化合物为经冷凝的重质组分以及至少一种二乙烯基芳族单体与任选的单乙烯基芳族单体或者任何能够与所述二乙烯基芳族单体共聚的单体的聚合的产物。
4.前述权利要求中任一项的方法，其中送至步骤a)的物流为通过离开乙苯脱氢反应器的流出气体的冷凝而获得的水相的全部或一部分。
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