CN103539599B - 苯与乙烯液相烃化制乙苯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种苯与乙烯液相烷基化制乙苯的方法，主要解决以往文献中多段绝热固定床反应器中两相邻催化剂床层间距均一造成段间物料混合不均匀、从而影响催化剂反应选择性的问题。本发明通过采用催化剂床层从下到上相邻两个催化剂床层之间的间距逐步增加的技术方案，较好地解决了该问题，可用于苯与乙烯液相烷基化制乙苯的工业生产中。

Description

苯与乙烯液相烃化制乙苯的方法
技术领域
本发明涉及一种苯与乙烯液相烷基化制乙苯的方法。
背景技术
乙苯是重要的化工原料，主要用于生产高分子单体苯乙烯。乙苯的生产可以采用各种不同的方法，普遍采用的工业化方法，是以乙烯和苯为原料，在催化剂作用下，通过乙烯与苯的烷基化反应制备而得，所用的催化剂主要有AlCl3 和沸石分子筛。其中沸石分子筛催化下的高温气相或液相烷基化方法因对环境友好取得很大的成功。多年来，人们不断对上述方法及所使用的催化剂进行改进。
在苯和乙烯液相烷基化制乙苯的反应过程中，烷基化的反应速率主要由乙烯浓度控制。乙烯浓度越高，反应速度越快，催化剂床层的绝热温升就越大，副反应增加，结焦速度加快，催化剂寿命缩短。为了降低进入催化剂床层的乙烯浓度，采用了段间进料的冷激式多段绝热固定床反应器。因此，段间混合效果直接决定乙烯浓度的分布，影响烷基化反应器的性能。
多段绝热固定床反应器在化工领域应用广泛，其中反应物料是分段从反应器的顶部(或底部)和段间侧面进入反应器的，既是反应物，也是用于冷却上段催化剂床层下来热物料的冷量来源。催化剂床层内局部的反应物浓度、温度过高，会造成反应速度过快，放出的热量过多，对催化剂不利；在反应物浓度过低的地方，反应速度低，不能充分发挥催化剂的性能，降低了催化剂的效率。因此，冷激物料与上层热物料在段间的混合效果对整个反应器的反应性能影响显著。
中国专利CN200945431Y、CN2218599Y、CN2759585Y公开了三种不同形式的段间混合装置，其中CN200945431Y、CN2218599Y关注的是段间冷激液的进料形式对混合效果的影响，分别提出了两种由总管与支管组成的流体分布器。CN2759585Y则是公开了一种冷激物料与上层热物料间的混合器，混合器由倒锥形体、支管、侧向环隙和筛板等组成。
现有文献或反应器设计中，苯与乙烯液相烷基化制乙苯的多段绝热固定床反应器，其两相邻催化剂床层间距是均一的。但由于在不同的混合段，有着不同物料进料流量、温度，对从下到上所有的两相邻催化剂床层间距设置相同均化空间高度，很有可能会造成上段床层的冷激物流并没有与下层物流混合均匀就进入上段催化剂床层，从而影响催化剂的反应选择性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术在设计苯与乙烯液相烷基化制乙苯的多段绝热固定床反应器过程中，存在催化剂相邻床层间间距均一，造成段间物料混合不均匀，从而影响催化剂选择性的问题，提供一种新的苯与乙烯液相烷基化制乙苯的方法。该方法中的多段绝热固定床反应器用于苯与乙烯液相烷基化制乙苯时，具有段间物料混合均匀，使催化剂选择性得以提高的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种苯与乙烯液相烃化制乙苯的方法，以苯与乙烯为原料，苯与乙烯的摩尔比为1.3～9.0，乙烯重量空速为0.1～2.0h-1，在反应温度为110～340℃，反应压力为1.6～10.0MPaG条件下，原料由底部入口向上与多段绝热固定床反应器中的催化剂接触，液相烷基化反应生成乙苯和多乙苯，其中多段绝热固定床反应器由入口、出口、壳体和催化剂床层，催化剂床层由2至n个组成，催化剂床层从下到上相邻两个催化剂床层之间的间距依次分别为h1、h2、…、hi、…、hn，其中，h1< h2<…<hi<…< hn。
上述技术方案中，变均化空间高度多段绝热固定床反应器两相邻催化剂床层之间的间距hi-1、hi存在以下关系：优选方案为hi＝(1.01～1.5)hi-1，更优先方案为： hi＝(1.05～1.3)hi-1。
对于苯与乙烯液相烃化制乙苯的多段绝热固定床反应器，在不同的相邻催化剂床层之间的混合段，有着不同物料流量、温度及组成。反应物料从多段绝热固定床反应器的底部入口进入，往上段催化剂床层流动，随着相邻催化剂床层之间的反应原料的进入，混合段物料的流量会越来越大，因此均化空间高度也应该不同。假如对从下到上所有的段间设置相同均化空间高度，很有可能会造成上段床层的冷激物流并没有与下层物流混合均匀就进入催化剂床层，影响反应的选择性。
本发明中由于在多段绝热固定床反应器段间混合中采用变均化空间高度混合，克服了以往苯与乙烯液相烃化制乙苯的多段绝热反应器设计中采用等高度混合的方法，存在段间混合高度不足或过高的问题，使段间反应进料与下一段催化剂床层的反应产物混合更充分、分布更均匀，提高了目的产物的选择性，减缓了催化剂的结焦，延长了催化剂的再生周期。经试验证明采用本发明的技术方案用于苯与乙烯液相烷基化制乙苯反应工艺中，进入上一段催化剂床层之前的流体混合均方差为3%，乙苯与二乙苯的选择性可提高0.5个百分点，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明用于苯与乙烯液相烷基化制乙苯的多段绝热固定床反应器示意图。
图1中，1为进入多段绝热反应器低部的反应物料，2为进入第一混合空间的反应物料，3为进入第二混合空间的反应物料，4为进入第n混合空间的反应物料， 5为反应器的出料，1a为多段绝热反应器壳体，2a为多段绝热反应器催化剂床层，3a为段间混合空间，4a为段间流体分布器，5a为第n段催化剂床层，6a为第n段间混合空间，7a为第n+1段催化剂床层，8a为多段绝热反应器的入口，9a为多段绝热反应器的出口。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
采用如图1的多段绝热固定床反应器，应用于苯与乙烯的液相烷基化制乙苯反应工艺中。进入反应器低部物料流量为72879.9千克/小时，第一混合空间反应进料为1049.1千克/小时，第二混合空间反应进料为1049.1千克/小时，第三混合空间反应进料为1049.1千克/小时。上述物料在多段绝热固定床反应器内向上流动，与催化剂接触进行反应，催化剂为β分子筛，反应温度220℃，反应压力3.6MPaG，乙烯重量空速0.342h-1，反应器内径1400毫米，段间均化空间高度分别为1900毫米、2050毫米、2200毫米，进入催化剂床层流体分布均方差3.5%，乙苯与二乙苯选择性99.58%(mol)。
【实施例2】
同实施例1，只改变段间均化空间高度，分别为1900毫米、2200毫米、2500毫米、反应温度220℃，反应压力3.6MPaG，反应器内径1400毫米，进入催化剂床层流体分布均方差3.0%，乙苯与二乙苯选择性99.61%(mol)。
【实施例3】
同实施例1，只改变段间均化空间高度，分别为1900毫米、2400毫米、2900毫米、反应温度220℃，反应压力3.6MPaG，反应器内径1400毫米，进入催化剂床层流体分布均方差2.8%，乙苯与二乙苯选择性99.65%(mol)。
【比较例1】
同实施例1，多段绝热固定床反应器中两相邻催化剂床层的混合间距相同，催化剂为β分子筛，反应温度220℃，反应压力3.6MPaG，乙烯重量空速0.342h-1，反应器内径1400毫米，三段均化空间高度均为2000毫米，第一段均方差为3.0%，第二段均方差为3.8%，第三段均方差为4.5%，乙苯与二乙苯选择性99.02%(mol)。

Claims (2)

1.一种苯与乙烯液相烷基化制乙苯的方法，以苯与乙烯为原料，苯与乙烯的摩尔比为1.3～9.0，乙烯重量空速为0.1～2.0h-1，在反应温度为110～340℃，反应压力为1.6～10.0MPaG条件下，原料由底部入口向上与多段绝热固定床反应器中的催化剂接触，液相烷基化反应生成乙苯和多乙苯，其中多段绝热固定床反应器由入口、出口、壳体和催化剂床层，催化剂床层由2至n个组成，催化剂床层从下到上相邻两个催化剂床层之间的间距依次分别为h1、h2、…、hi、…、hn，其中，h1<h2<…<hi<…<hn；
两相邻催化剂床层之间的间距hi-1、hi存在以下关系：hi＝(1.01～1.5)hi-1。
2.根据权利要求1所述一种苯与乙烯液相烷基化制乙苯的方法，其特征在于：hi＝(1.05～1.3)hi-1。
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