CN109351289A - 一种控制烷基化反应器床层温升的方法 - Google Patents

一种控制烷基化反应器床层温升的方法 Download PDF

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李春晓
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Abstract

本发明公开了一种控制烷基化反应器床层温升的方法，包括：烷基化反应器催化剂床层分为N段，热苯从最上段催化剂床层上方进入反应器；含乙烯原料气相应分为N股，每股含乙烯原料气从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器；冷激苯分为相应的N股，每股冷激苯从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器并在反应器内与相对应的每股含乙烯原料气混合；对进入反应器的每股冷激苯进行流量控制，通过调节冷激苯的流量使得每段催化剂床层入口温度和每段床层温升基本一致；本发明的方法能充分利用冷激苯的潜热和显热，明显降低对苯加热炉的操作弹性要求，减小装置处理量受原料波动的影响。

Description

一种控制烷基化反应器床层温升的方法
技术领域
本发明是属于石油化工领域，具体涉及一种控制烷基化反应器床层温升的方法。
背景技术
乙苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯乙烯。乙苯是由苯与乙烯经烷基化反应制得，由于国内纯乙烯资源相对短缺，充分利用不同浓度和形式的乙烯原料对生产乙苯工艺尤为重要。近年来国内开发了以催化干气为原料生产乙苯的工艺技术，相关的专利有ZL200410021102.8、CN 101768043 A和CN 106278797 A等。
中国专利ZL200410021102.8公开了一种催化干气制乙苯工艺流程，它具有管道不受腐蚀，苯回收率达99.5％以上，它包括水洗塔、烃化反应器、粗分塔、吸收塔、苯塔、脱甲苯塔、二乙苯塔、换热器、机泵、罐，催化干气首先经水洗塔水洗，脱出干气中携带的MDEA，然后进入烃化反应器反应，反应产物经过换热器换热，进入粗分塔，粗分塔顶不凝气经冷凝冷却至5～20℃，进入吸收塔，粗分塔底液经泵加压后进入苯塔、脱甲苯塔、乙苯塔、脱多乙苯塔、二乙苯塔顺序分离出循环苯、甲苯、乙苯、丙苯、重组分和二乙苯，反烃化反应产物经换热后进入苯塔。
中国专利CN 101768043 A公开了一种稀乙烯与苯反应制乙苯的方法，使用炼油厂干气中的稀乙烯为原料，经过水洗和选择性脱除丙烯后分段进入烃化反应器，在沸石催化剂存在下和苯进行烃化反应，烃化反应过程采用干气和/或低温气相苯取热，减少反应温升；烃化反应产物汽液分离后，尾气经低温吸收排出装置，液体产物经分离系统依次分离出循环苯、乙苯、丙苯、二乙苯和重组分；二乙苯与苯混合进入反烃化反应器中分子筛催化剂上进行反烃化反应进一步转化为乙苯。
中国专利CN 106278797 A公开了一种催化干气生产乙苯的方法，它通过采用包括以下步骤：a)含有乙烯的催化干气经至少一个换热设备换热后分为N股，分段进入烷基化反应器各段催化剂床层；其中N≥2；b)原料苯全部由烷基化反应器第一段加入，或分为N股分段加入烷基化反应器；其中N≥2；c)所述换热设备设有催化干气出口温度控制装置，原料催化干气乙烯浓度变化时，通过调节催化干气出口温度使得每段催化剂床层入口温度相同，并且每段催化剂床层温升相同的技术方案，解决由于催化干气中乙烯浓度变化大造成反应器内每段催化剂床层温升不均的问题。
已有工艺技术中，中国专利ZL200410021102.8对烷基化反应器床层的温升控制没有描述；中国专利CN 101768043 A在烷基化反应器床层温升控制上的措施为反应在多段、冷激、气相、分级反应器中进行，采用冷干气和/或低温气相苯分段注入反应器取热，有效利用反应热加热原料，并减少反应温升；中国专利CN 106278797 A在烷基化反应器床层温升控制上的措施为催化干气进反应器前设置换热设备将温度加以控制，由此解决因催化干气中乙烯浓度变化大造成的反应器内催化剂床层温升不均的问题。
由于原料来源不同，装置在实际运行中可能根据需要调整操作，造成乙苯装置原料中乙烯浓度变化幅度较大，乙烯浓度波动范围可达5～96％，不仅需采取措施对反应器床层的温升加以调节，还要尽量降低这些调节措施对装置内其他设备的影响，并尽量降低能耗。随着乙烯浓度的增加，采用冷干气分段注入反应器取热的方式难以使反应器床层温升控制在理想的范围，过低的干气温度意味着换热冷却介质的温位必须更低，普通的装置无法提供；采用低温气相苯注入反应器作为冷激剂可以有效地控制催化剂床层温升，为了维持反应器总苯/乙烯比，需降低反应器苯主进料的流量，同时降低苯加热炉的负荷。但是当原料中乙烯浓度存在波动幅度大的情况时，苯加热炉的热负荷和流量均随之大幅变化。加热炉的热负荷和流量可以适应合理的操作弹性，但长期在过低的流量下运行则会造成炉管结焦等不安全因素，如果加热炉按照较高乙烯浓度进行配套，则当乙烯浓度较低时会出现苯加热炉负荷不足的情况，需降低装置处理量。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制烷基化反应器床层温升的方法，以解决现有工艺中存在的当原料乙烯浓度波动过大时，反应器床层温升不均，冷激苯用量变化大，苯加热炉难以适应过大的操作弹性的问题。
本发明提供的控制烷基化反应器床层温升的方法包括如下步骤：
1)烷基化反应器催化剂床层分为N段，热苯从最上段催化剂床层上方进入反应器；
2)含乙烯原料气相应分为N股，每股含乙烯原料气从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器；
3)冷激苯分为相应的N股，每股冷激苯从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器并在反应器内与相对应的每股含乙烯原料气混合；
4)对进入反应器的每股冷激苯进行流量控制，通过调节冷激苯的流量使得每段催化剂床层入口温度和每段床层温升基本一致；
其中，N为大于等于1的整数(即N≥1,N为整数)，每股冷激苯的流量为零或大于零。
所述的热苯为气相，冷激苯为液相或汽液混相。
所述的冷激苯的压力为0.8～2.5MPaG，温度为100～220℃。
所述的每股含乙烯原料气的流量相等或不等。
所述的每段催化剂床层的装剂量相等或不等，每段催化剂床层高度相等或不等。
所述的每股冷激苯进入反应器内时为雾化状态。
所述的每段催化剂床层入口温度为280～420℃，每段催化剂床层温升为8～35℃。
所述的热苯是经苯加热炉加热后的苯，以满足最上段催化剂床层入口的反应温度。
所述的冷激苯进入反应器时为接近饱和状态或饱和状态，可采用换热设备控制其状态和温度。
采用本发明提供的方法，具有以下有益效果：
含乙烯原料气中乙烯浓度较高时，烷基化反应器需加入冷激苯来降低各段催化剂床层出口的温度，以满足最佳的反应温度。以往技术采用气相的冷激苯，利用苯的温度从低温升到反应温度所吸收的热量实现催化剂床层出口物料的降温，原料乙烯浓度越高，反应放出的热量就越多，所需的气相冷激苯的流量越大，这部分苯占总循环苯量的比例随着原料乙烯浓度的增加而增大。本发明采用经雾化的液相或汽液混相的苯做为冷剂，液相苯首先吸收热量汽化，然后再升温至反应温度，与此同时催化剂床层出口物料的温度得以降低。该方法充分地利用了苯的汽化潜热和显热，比仅利用显热所需冷激苯的流量可大幅降低。相同乙烯浓度的原料气，采用本发明的方法比以往技术所需的冷激苯流量可降低约60％，当原料乙烯浓度波动较大时，对苯加热炉的操作弹性要求明显降低。综上所述，本发明的控制烷基化反应器床层温升的方法的优点是：
1)能量利用合理，充分利用冷激苯的潜热和显热；
2)原料乙烯浓度波动较大时，对苯加热炉的操作弹性要求明显降低；
3)对原料适应性更强，装置处理量受原料波动的影响较小。
附图说明
图1为本发明方法的一种流程示意图。
图中：1-烷基化反应器，2-苯加热炉，3-含乙烯原料气，4-苯，5-冷激苯，6-反应产物。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
如图1所示，烷基化反应器1的催化剂床层分为四段，苯4经苯加热炉2加热后成为热苯，热苯从最上段催化剂床层上方进入烷基化反应器；含乙烯原料气3相应分为四股，每股含乙烯原料气从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器；冷激苯5也相应的分为四股，每股冷激苯从相应的每段催化剂床层上方进入反应器，冷激苯在反应器内以雾化状态与含乙烯原料气混合；反应产物6自烷基化反应器1底部出来。当然，催化剂床层也可以根据工况需要设计为其它不同的段数，如两段、三段、五段、七段、十段、二十段或更多的其它段数等等。

Claims (15)

1.一种控制烷基化反应器床层温升的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)烷基化反应器催化剂床层分为N段，热苯从最上段催化剂床层上方进入反应器；
2)含乙烯原料气相应分为N股，每股含乙烯原料气从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器；
3)冷激苯分为相应的N股，每股冷激苯从相对应的每段催化剂床层上方进入反应器并在反应器内与相对应的每股含乙烯原料气混合；
4)对进入反应器的每股冷激苯进行流量控制，通过调节冷激苯的流量使得每段催化剂床层入口温度和每段床层温升基本一致；
其中，N为大于等于1的整数(即N≥1,N为整数)，每股冷激苯的流量为零或大于零。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的催化剂床层分为N段，N为大于等于2的整数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的热苯为气相，冷激苯为液相或汽液混相。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的冷激苯的压力为0.8～2.5MPaG，温度为100～220℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的每股含乙烯原料气的流量相等或不等。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的每段催化剂床层的装剂量相等或不等，每段催化剂床层高度相等或不等。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的每股冷激苯进入反应器内时为雾化状态。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的每段催化剂床层入口温度为280～420℃，每段催化剂床层温升为8～35℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的热苯是经苯加热炉加热后的苯。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的冷激苯进入反应器时为接近饱和状态或饱和状态。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的每段催化剂床层入口温度为280～420℃，每段催化剂床层温升为8～35℃。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的热苯为气相，冷激苯为液相或汽液混相，冷激苯的压力为0.8～2.5MPaG，温度为100～220℃。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的每股冷激苯进入反应器内时为雾化状态。
14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的冷激苯进入反应器时为接近饱和状态或饱和状态。
15.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的每股含乙烯原料气的流量相等或不等。
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