CN109134177B - 从流化催化裂化废气和苯的烷基化产物中回收乙苯的方法 - Google Patents

从流化催化裂化废气和苯的烷基化产物中回收乙苯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有效分离和除去在流化催化裂化废气101的烷基化反应产物中除了作为目标化合物的乙苯之外还大量含有的副产物(轻质气体、C5‑C6烃油馏分、多乙基苯)以制备高纯度乙苯的方法，并且通过使用多乙基苯作为吸收剂或汽油馏分可以确保方法的经济效率，而不需要烷基转移反应以从多乙基苯进一步生产乙苯。

Description

从流化催化裂化废气和苯的烷基化产物中回收乙苯的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年6月16日向韩国知识产权局提交的第 10-2017-0076753号韩国专利申请的优先权，其公开内容以全文引用的方 式并入本文。
技术领域
本发明涉及从流化催化裂化(FCC)废气的烷基化产物中回收乙苯的 方法。更具体而言，本发明涉及一种有效地将流化催化裂化(FCC)废气的 烷基化产物中的乙苯(目标化合物)与其他副产物或杂质分离并回收高纯 度乙苯的方法。
背景技术
乙苯通常通过高纯度的乙烯和苯的烷基化反应和烷基转移来制备。 然而，由于乙烯成本增加，人们努力想要降低成本，通过利用包含大量 乙烯的流化催化裂化废气来生产乙苯的技术已经受到关注。
在韩国专利公开第2006-0059895号中公开了具有类似于上述技术的 目的的技术。该专利文献中公开的技术是利用流化催化裂化废气生产乙 苯的技术，它采用第一烷基化过程和第二烷基转移过程，回收轻质气体 (light gas)，并将回收的苯用于废气吸收装置。因此，苯和乙苯的回收率 低，并且由于反应器同时包括用于反应和蒸馏的催化剂床，反应器不易 于操作。
同时，韩国专利公开第2009-0042723号公开了一种通过从流化催化裂 化废气中分离出乙烷/乙烯流来生产乙苯的技术。然而，上述专利文献的 技术就整个过程而言是复杂的，且经济效率差，因为从流化催化裂化废 气中分离乙烷/乙烯流的预处理过程复杂，并且使用了气液共存状态下的 烷基化反应器和烷基转移反应器。
发明内容
流化的催化裂化废气包括大量的乙烯，并且除了乙烯之外还包含大 量的轻质气体。当使用流化催化裂化废气生产乙苯时，大量的乙烯和副 产物与乙苯被一起包括在内作为反应产物。
因此，本发明的一个方面可以提供一种从通过利用包含大量乙烯和 大量轻质气体的流化催化裂化废气从生产乙苯中的反应产物中回收所需 的高纯度乙苯的方法。
根据本发明的一个方面，用于回收乙苯的方法可以包括：使苯和流 化催化裂化废气的混合物在烷基化反应器中反应并且使混合物以包含乙 苯的产物料流的形式流出；将产物料流进料到骤冷器(quencher)中以将其 分离成富含轻质气体的骤冷器顶部料流和富含重质油馏分的骤冷器底部 料流；将骤冷器底部料流进料到苯回收塔以将其分离成富含未反应的苯 和C5-C6烃油馏分的苯回收塔顶部液体料流、富含轻质气体的苯回收塔顶 部蒸气料流和富含重质油馏分的苯回收塔底部料流；并将苯回收塔底部 料流进料至乙苯回收塔并回收乙苯。
该方法还可以包括：通过与产物料流进行热交换来提高苯或苯与流 化催化裂化废气的混合物的温度。
可将苯和流化催化裂化废气的混合物加热并进料到烷基化反应器。
所述方法可以进一步包括：将骤冷器顶部料流进料到吸收塔，通过 吸收剂吸收待回收至吸收塔底部料流的重质油馏分，并与骤冷器底部料 流混合。
可将所述骤冷器顶部料流中的轻质气体回收到吸收塔顶部料流中。
可将所述骤冷器底部料流进料到吸收剂回收塔中以将其分离成富含 苯的侧馏分料流(side-cut stream)和富含重质油馏分的吸收剂回收塔底部 料流，可将所述侧馏分料流与骤冷器底部料流混合。
可将所述吸收剂回收塔底部料流的至少一部分进料到吸收塔作为吸 收剂。
可将包含在被进料到吸收剂回收塔的骤冷器底部料流中的轻质气体 分离成吸收剂回收塔顶部料流并回收。
可将苯回收塔顶部液体料流循环至所述烷基化反应器。
可将所述苯回收塔顶部蒸气料流进料到吸收塔以用吸收剂吸收苯， 并且可将含有从所述轻质气体中分离出来的苯的吸收塔底部料流从吸收 塔排出并与骤冷器底部料流混合。
可将所述苯回收塔顶部蒸气料流进料到所述吸收塔。
在于乙苯回收塔中回收乙苯之后，可将残余物排入乙苯回收塔底部 料流中，且可将至少一部分乙苯回收塔底部料流进料到吸收塔作为吸收 剂。
在于乙苯回收塔中回收乙苯之后，可将残余物排入乙苯回收塔底部 料流中，将乙苯回收塔底部料流与吸收剂回收塔底部料流混合，并将混 合有乙苯回收塔底部料流和吸收剂回收塔底部料流的重质油馏分料流的 至少一部分进料到吸收塔作为吸收剂。
可将一部分重质油馏分分离并用作汽油燃料。
轻质气体可以用作燃料。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，会更清楚地理解本发明以上的和其 他的方面、特征和其他优点，其中：
图1示意性地说明本发明中的示例性实施方案。
具体实施方式
在下文中，将参照附图1详细描述本发明中的示例性实施方案。图1 是说明本发明的从苯和流化催化裂化废气的烷基化产物中回收乙苯的方 法的实例的示意图。
根据本发明中的示例性实施方案，如图1所示，该方法包括使苯和流 化催化裂化废气101的混合物在烷基化反应器R100中反应。由于流化催化 裂化废气101包含大量的乙烯，所以可以通过在烷基化反应器R100中进行 的流化催化裂化废气101的乙烯与苯的反应制备乙苯。这里，苯可以作为 单独的苯(100)进料，并且在本发明的方法中不与乙烯反应的苯可以被回 收、再循环并进料到烷基化反应器R100。
可以将要进料到烷基化反应器R100中的混合有苯100和流化催化裂 化废气101的混合料流102加热并进料到烷基化反应器R100中。可将混合 料流加热至能够进行烷基化反应的温度范围，例如300-500℃。温度的上 限和下限之间的差可以根据所使用的催化剂而变化，但是为了进行有效 的反应，温度为300℃或更高。同时，考虑到烷基化反应是放热反应并且 乙烯的着火温度是543℃，温度为500℃或更低。
乙苯是通过在烷基化反应器R100中进行的混合料流102中包含的苯 和乙烯的烷基化反应而产生的。对于该反应，烷基化反应器(R100)的条件 没有特别的限制，但可以是10-20kgf的压力、300-500℃的温度和0.5-5kg/ 小时乙烯/kg催化剂的反应条件。
由烷基化反应产生的产物作为包括乙苯的产物料流103从烷基化反 应器R100流出。产物料流103可以与作为反应物进料的苯100进行热交换。 通过热交换，可以冷却产物料流103，并且可以将进料到烷基化反应器 R100的反应物预热。如果需要，可以对包括苯100和流化催化裂化废气101 的混合料流102进行热交换。
从烷基化反应器R100流出的产物料流103包括轻质气体、C5-C6烃和 包含苯或更高级馏分的重质油馏分，为了从产物料流中回收苯、乙苯、 多乙基苯(polyethylbenzene)等，将产物料流103引入骤冷器V200中。
在骤冷器V200中，可通过泵回流(pump-around)降低产物料流103中包 含苯或更高级馏分的重质油馏分的温度来回收富含重质油馏分的骤冷器 底部料流206。这里，重质油馏分的回收率可以通过调节待通过泵回流处 理的重质油馏分的量来调节。
骤冷器底部料流206可以通过苯回收塔V300分离成包括乙苯和苯的 重质油馏分以从包括乙苯的重质油馏分中回收乙苯。这将在下面进行描 述。
重质油馏分被回收到骤冷器底部料流206之后的残余物富含轻质气 体，并且可以将其回收到骤冷器顶部料流200中。由于骤冷器顶部料流200 包含一部分包括苯或更高级馏分的重质油馏分，可将骤冷器顶部料流200 引入吸收塔V201中以从骤冷器塔顶部料流200中回收重质油馏分。
其中引入骤冷器顶部料流200的吸收塔V201可以包括用于吸收骤冷 器顶部料流200中包含的重质油馏分的吸收剂。吸收剂可以是用于吸收重 质油馏分的任何常用吸收剂。然而，可以通过利用根据本发明的方法进 行反应之后产生的包含乙苯或更高级馏分的重质油馏分来进行吸收，由 此提高工艺经济效率。可用作吸收剂的重质油馏分可以是例如由几乎 100％重质油馏分组成的吸收剂回收塔底部料流205或乙苯回收塔底部料 流304，并且可以将这些料流205和304混合并用作重质油馏分料流305。
通过使用重质油馏分料流305来操作吸收塔V201，可从进料到吸收塔 V201的骤冷器顶部料流200中吸收包含苯或更高级馏分的重质油馏分，并 且可将其回收到吸收塔底部料流202。
此外，可以从吸收塔V201的上部回收富含轻质气体的吸收塔顶部料 流201，并且该吸收塔顶部料流201可以用作燃料气体。
可将吸收塔底部料流202进料到苯回收塔V300以将其分离成苯和重 质油馏分，并且考虑到减少苯回收塔V300上的负担，可以移除吸收剂。 因此，可将吸收塔底部料流202进料到吸收剂回收塔V202以回收吸收剂。
吸收塔底部料流202可包含轻质气体和C5-C6烃油馏分以及重质油馏 分，可通过吸收剂回收塔顶部料流203除去轻质气体和C5-C6烃油馏分， 并且可将用作吸收剂的包括乙苯或更高级馏分的重质油馏分回收到吸收 剂回收塔底部料流205中，并循环到吸收塔V201作为吸收剂。这里，苯可 被回收到吸收剂回收塔V202的侧馏分料流204中。
同时，骤冷器底部料流206和吸收剂回收塔V202的侧馏分料流204包 括大量未反应的苯和作为包含苯或更高级馏分(如乙苯)等的反应产物的 重质油馏分。从这些物流中可分别分离和回收未反应的苯、乙苯和包括 乙苯或更高级馏分的重质油馏分。
首先，可将单独的骤冷器底部料流206或骤冷器底部料流206和侧馏 分料流204混合并进料至苯回收塔V300。因此，可以从包含苯或更高级馏 分的重质油馏分中分离和回收未反应的苯。可将未反应的苯分离到苯回 收塔的顶部液体料流中，同时，可将进料到苯回收塔的料流中包含的轻 质气体分离到苯回收塔顶部蒸气料流中。
分离到苯回收塔顶部液体料流中的未反应的苯可被循环到烷基化反 应器R100中作为烷基化反应的反应物，并且其可与流化催化裂化废气101 反应以产生乙苯。
同时，在苯回收塔(V300)中，可将苯混合物料流207中存在的微量轻 质气体分离并回收到苯回收塔顶部蒸气料流301中。如上所述，轻质气体 可以作为燃气。然而，由于蒸气料流可包含微量的重质油馏分如苯等， 所以可将蒸气料流循环至用于回收重质油馏分的吸收塔V201以将微量的 苯回收到吸收塔底部料流202，同时将轻质气体一起转移到吸收塔顶部料 流201中。
此外，可将在苯回收塔V300中回收苯之后剩余的苯残留物料流302 排放到苯回收塔底部料流中。苯残留物料流302包括含有乙苯或更高级馏 分的重质油馏分，并且可从所述苯残余物料流中回收所需的乙苯。
可将苯残留物料流302进料到乙苯回收塔V301以回收最终的目标产 物乙苯。可通过乙苯回收塔V301的上部回收目标产物乙苯303，并且可将 包括乙苯或更高级馏分的重质油馏分排放到乙苯回收塔底部料流304中。
如上所述，乙苯回收塔底部料流304主要由重质油馏分组成，重质油 馏分可用作吸收塔V201中的吸收剂，因此被再循环到吸收塔。这里，乙 苯回收塔底部料流304可以与来自吸收剂回收塔V202的吸收剂回收塔底 部料流205混合，并进料至吸收塔V201作为重质油馏分料流305以用作吸 收剂。
这里，可以将乙苯回收塔底部料流304、吸收剂回收塔底部料流205 或重质油馏分料流305在进料到吸收塔V201之前进行冷却，然后再进料到 吸收塔V201。另外，可以将超过用作吸收剂所需量的这些料流205、304 和305输送到汽油池306并用作汽油燃料。
根据如上所述的本发明，可通过有效分离和除去在流化催化裂化废 气101的烷基化反应产物中除了作为目标化合物的乙苯之外还大量含有 的副产物(如轻质气体、C5-C6烃油馏分、多乙基苯等)来制备高纯度乙苯， 而不使用高纯度的乙烯。此外，可以使用不适用于采用高纯度乙烯的常 规方法的流化催化裂化废气。
实施例
在下文中，将详细描述本发明。仅出于说明的目的对以下实施例进 行描述，其不应被解释为限制本发明的范围。
参考图1对本实施例进行描述。
将具有表3中所示组成的补充苯(suplemental benzene)100和具有表4 中所示组成的循环苯300混合以形成混合苯，然后与具有表3的组成的流 化催化裂化废气101混合。混合有苯和流化催化裂化废气101的混合料流 102具有表3所示的组成，并且进料到烷基化反应器R100中以进行烷基化 反应，并且使其流出得到产物料流103。
这里，使混合苯与产物料流103进行热交换，然后与流化催化裂化废 气101混合。将混合料流102在烷基化反应操作条件下(约17kgf和约390℃) 通过加热炉F100加热并进料到烷基化反应器R100中。
在下表1所示的操作条件下操作烷基化反应器R100。
表1
Figure BDA0001699566800000071
分析由此获得的产物料流103的组成，其结果示于表3中。
从表3可以看出，产物料流103包括15.6重量％的轻质气体、0.2重量％ 的C5-C6烃油馏分和84.2重量％的含苯或更高级馏分(例如苯、乙苯、多乙 基苯等)的重质油馏分。因此，可以理解，在烷基化反应器R100中，混合 料流102中的苯被流化催化裂化废气101中的C2-C3烃油馏分(如乙烯等)烷 基化以制备乙苯。
产物料流103处于160℃的高温状态，包括轻质气体以及包含苯或更 高级馏分的重质油馏分，将其进料到设定为表2所示的操作条件的骤冷器 V200中以回收来自产物料流103的重质油馏分。
在骤冷器V200中，在产物料流103中对包含苯或更高级馏分的重质油 馏分进行泵回流以降低温度，以将包含苯或更高级馏分的重质油馏分回 收到骤冷器底部料流206，该骤冷器底部料流206包括99.3重量％以上的包 含苯或更高级馏分的重质油馏分，并将轻质气体移至骤冷器顶部料流 200。分析回收的骤冷器底部料流206和骤冷器顶部料流200的组成，其结 果分别示于表3中。
从表3可以看出，可将产物料流103中的大部分重质油馏分回收到骤 冷器底部料流206中，但在富含轻质气体的骤冷器顶部料流200中仍然包 括约9重量％的含有苯或更高级馏分的重质油馏分。因此，为了进一步回 收骤冷器顶部料流200中的重质油馏分，将骤冷器顶部料流200引入到吸 收塔V201中。
在吸收塔V201中，混合并使用在该方法中获得的用作重质油馏分吸 收剂的吸收剂回收塔底部料流205和乙苯回收塔底部料流304。这里，吸 收塔V201的操作条件设定为如下表2所示的条件。
从骤冷器顶部料流200中，通过吸收塔V201将包含苯或更高级馏分的 重质油馏分回收到吸收塔底部料流202中，分析其组成并示于下表3中。 从表3可以看出，引入吸收塔V201的骤冷器顶部料流200中包含的99％以 上的重质油馏分被回收到吸收塔底部料流202中。
同时，由于从吸收塔V201的上部回收的吸收塔顶部料流201如表3所 示大量包含轻质气体，所以吸收塔顶部料流201可以用作燃料气体。
从表3可知，吸收塔底部料流202包括一部分轻质气体，因而将吸收 塔底部料流202进料到吸收剂回收塔V202。吸收剂回收塔V202在下表2所 示的操作条件下操作。
将吸收剂回收塔V202分离为侧馏分料流204、吸收剂回收塔顶部料流 203和吸收剂回收塔底部料流205。分析这些料流中每一个的组成成分， 其结果如表3所示。
从表3可以看出，吸收剂回收塔顶部料流203主要由轻质气体组成， 侧馏分料流204包含约49％的苯和除苯之外的重质油馏分，并且吸收剂回 收塔底部料流205几乎100％地包括含有苯或更高级馏分的重质油馏分。
因此，将吸收剂回收塔底部料流205再循环到吸收塔用作吸收剂，并 将侧馏分料流204与骤冷器底部料流206一起进料到苯回收塔V300中。苯 回收塔V300在下表2所示的操作条件下运行。
从苯回收塔V300中，苯混合物料流中包含的微量轻质气体被分离到 苯回收塔顶部蒸气料流301中。此处，如表4所示，苯回收塔顶部蒸气料 流301包括一部分的苯，因而为了回收苯，将苯回收塔顶部蒸气料流再循 环至吸收塔V201以吸收苯作为吸收剂，并将轻质气体转移至吸收塔顶部 料流201。
同时，将苯回收塔V300中的未反应的苯回收到苯回收塔顶部液体料 流300中，并分析其组成。从表4可以看出，98重量％以上的苯回收塔顶部 液体料流300为苯，然后将其再循环，与流化催化裂化废气101混合并进 料至烷基化反应器R100。
此外，对苯回收塔底部料流302进行回收，分析其组成成分并示于下 表4中。从表4可以看出，苯回收塔底部料流302包括含有乙苯和除乙苯之 外的重质油馏分，因而为了从中回收乙苯，将苯回收塔底部料流进料到 乙苯回收塔V301。
乙苯回收塔V301在下表2所示的操作条件下运行。
将乙苯303从乙苯回收塔V301的顶部料流中回收，并将包括乙苯或更 高级馏分的重质油馏分回收到乙苯回收塔底部料流304中。对回收的乙苯 303和乙苯回收塔底部料流304中的每一种的组成进行分析，其结果显示 在下表4中。
从表4可以看出，乙苯回收塔303的顶部料流包括在烷基化反应器中 产生的99％以上的乙苯，并且以几乎99％的收率回收烷基化反应产物。
同时，从表4可知，乙苯回收塔底部料流304几乎100％地包括包含乙 苯或更高级馏分的重质油馏分，使得乙苯回收塔底部料流304可以用作吸 收塔V201的吸收剂。因此，将乙苯回收塔底部料流304循环到吸收塔 V201。此处，将乙苯回收塔底部料流304与来自吸收剂回收塔V202的吸 收剂回收塔底部料流205合并，冷却，以作为吸收剂所需的量供给到吸收 塔中，并将剩余部分进料到汽油池306。
表2
Figure BDA0001699566800000101
表3
Figure BDA0001699566800000111
表4
Figure BDA0001699566800000121
如上所述，根据本发明内容的示例性实施方案，提供了有效分离和 除去在流化催化裂化废气101的烷基化反应产物中除了作为目标化合物 的乙苯之外还大量含有的副产物(轻质气体、C5-C6烃油馏分、多乙基苯) 以制备高纯度乙苯的方法。特别地，可以使用不适用于使用高纯度乙烯 生产乙苯的常规方法的流化催化裂化废气，以克服对相关技术中的技术 限制。
另外，根据本发明的示例性实施方案，由于可以生产符合本领域所 需标准的乙苯，所以可以克服常规乙苯源的限制。
此外，根据本发明的示例性实施方案，通过使用多乙基苯作为吸收 剂或汽油馏分可以确保工艺经济效率，而不需要用于进一步从多乙基苯 制备乙苯的烷基转移反应。
虽然以上已经示出并描述了示例性实施方案，但是对于本领域技术 人员来说显而易见的是，可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的 精神和范围的情况下进行修改和变化。
主要要素的详细描述：
F100：加热炉
R100：烷基化反应器R100
V200：骤冷器
V201：吸收塔
V202：吸收剂回收塔
V300：苯回收塔
V301：乙苯回收塔
100：苯
101：催化裂化废气
102：混合料流
103：产物料流
200：骤冷器顶部料流
201：吸收塔顶部料流
202：吸收塔底部料流
203：吸收剂回收塔顶部料流
204：侧馏分料流
205：吸收剂回收塔底部料流
206：骤冷器底部料流
207：苯混合物料流
300：苯回收塔顶部液体料流
301：苯回收塔顶部蒸气料流
302：苯回收塔底部料流
303：乙苯
304：乙苯回收塔底部料流
305：重质油馏分料流
306：汽油池

Claims (13)

1.回收乙苯的方法，其包括：
使苯和流化催化裂化废气的混合物在烷基化反应器中反应，并使混合物以包含乙苯的产物料流的形式流出；
将产物料流进料到骤冷器中以将其分离成富含轻质气体的骤冷器顶部料流和富含重质油馏分的骤冷器底部料流；
将骤冷器底部料流进料到苯回收塔以将其分离成富含未反应的苯和C5-C6烃油馏分的苯回收塔顶部液体料流、富含轻质气体的苯回收塔顶部蒸气料流和富含重质油馏分的苯回收塔底部料流；
将苯回收塔底部料流进料到乙苯回收塔并回收乙苯；以及
将骤冷器顶部料流进料到吸收塔，通过吸收剂吸收待回收至吸收塔底部料流的重质油馏分，并与骤冷器底部料流混合，
其中将在乙苯回收塔中回收乙苯之后的残余物排至乙苯回收塔底部料流中，且将至少一部分乙苯回收塔底部料流进料到吸收塔作为吸收剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
通过与产物料流进行热交换来升高苯或苯与流化催化裂化废气的混合物的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将苯和流化催化裂化废气的混合物加热并进料到烷基化反应器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述骤冷器顶部料流中的轻质气体回收到吸收塔顶部料流中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述骤冷器底部料流进料到吸收剂回收塔中以将其分离成富含苯的侧馏分料流和富含重质油馏分的吸收剂回收塔底部料流，将所述侧馏分料流与所述骤冷器底部料流混合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述吸收剂回收塔底部料流的至少一部分进料到吸收塔作为吸收剂。
7.根据权利要求5所述的方法，其中将包含在被进料到吸收剂回收塔的所述骤冷器底部料流中的轻质气体分离成吸收剂回收塔顶部料流并回收。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述苯回收塔顶部液体料流循环至所述烷基化反应器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述苯回收塔顶部蒸气料流进料到吸收塔以用吸收剂吸收苯，并将含有从所述轻质气体中分离出来的苯的吸收塔底部料流从吸收塔排出并与所述骤冷器底部料流混合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述苯回收塔顶部蒸气料流进料到所述吸收塔。
11.根据权利要求5所述的方法，其中将在乙苯回收塔中回收乙苯后的残余物排至乙苯回收塔底部料流中，将乙苯回收塔底部料流与吸收剂回收塔底部料流混合，并将混合有乙苯回收塔底部料流和吸收剂回收塔底部料流的重质油馏分料流的至少一部分进料到吸收塔作为吸收剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述重质油馏分的一部分分离并用作汽油燃料。
13.根据权利要求4所述的方法，其中将所述轻质气体用作燃料。
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