CN1182091C - 乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，主要解决以往技术中存在未涉及脱氢尾气的吸收问题以及现有工业生产装置中脱氢尾气中芳烃回收率较低的问题。本发明通过采用将脱氢尾气从尾气吸收塔下部进入，吸收剂从尾气吸收塔上部进入，其中脱氢尾气进料温度为15℃～48℃，吸收剂进料温度为5℃～20℃，尾气吸收塔塔顶压力为125～225KPa的技术方案，较好地解决了该问题，可用于乙苯脱氢制苯乙烯的工业生产中。

Description

乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法

                               技术领域

本发明涉及一种乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法。

                               背景技术

苯乙烯被广泛用作生产多种树脂、塑料和高弹体的原料，其应用范围之广主要归因于苯乙烯易于聚合(例如生成聚苯乙烯)或进行共聚(例如与丁二烯共聚来生产橡胶)的适应性。

苯乙烯的生产，就脱氢工艺以及该工艺中所用的各种催化剂而言，都已熟知。目前主要的研究目标是提高该工艺的效益。特别已知的是乙苯脱氢的工艺方法，其中脱氢作用在一套至少包括二个串联的脱氢反应器和两反应器中间的加热器的装置中进行。该工艺所采用的操作条件是将3至10摩尔的蒸汽同1摩尔乙苯混合，第一个反应器的入口处温度和压力分别为550～680℃和0.04～0.1MPa(绝对压力)。第一反应器流出物经中间加热器用蒸汽加热后第二反应器入口处的温度和压力条件分别为550～680℃和0.02～0.08MPa(绝对压力)，而乙苯的总空速等于或大于0.15小时^-1。乙苯的总空速是指乙苯的体积流量同催化剂的总体积之比。按此工艺，乙苯转化率约大于65～75％，甚至更高，并达到大于94％的摩尔选择性。但是，经过一段时间后，这种工艺会引起乙苯转化率的降低，不过这种降低可经提高反应温度来加以弥补。事实上，经过一段时间后观察到催化剂逐渐老化，在催化剂上出现碳沉积。这是因为该生产法(特别在中间加热装置中)存在的缺点引起热降解反应，会产生重质化合物。据计算，所形成的重质产物的比率以每吨流出的碳氢化合物计，约为17000PPm，甚至更多。结果，由此引起物料损失增加，催化剂效率降低，从而需要频繁地进行清洗。为了消除这种工艺的缺点，文献CN1006061B中公开了一种苯乙烯生产工艺方法。更确切地说，它是一种经乙苯催化脱氢生产苯乙烯的工艺方法。按该方法，脱氢作用在一套包括三个串联的固定床脱氢反应器中进行，在反应器之间安置一个或多个加热装置。在加热器中，反应流出物与蒸汽发生热交换而被加热，蒸汽在第一阶段用来加热反应流出物，在第二阶段于第一脱氢反应器入口处同乙苯混合。根据该发明，该工艺方法的特征在于：

乙苯同蒸汽以蒸汽∶乙苯为5∶1和13∶1之间的摩尔比率进行混合，在上述各反应器的入口处将混合物加热到580至645℃之间的温度。第一反应器中的平均压力以绝对压力计，在0.06～0.1MPa之间，在第二和第三反应器中，压力以绝对压力计，保持在0.04～0.07MPa之间，同时乙苯总空速在0.20和0.35小时^-1之间。

上述反应器排出的高温气态生成物经逐级冷却冷凝，回收热量，进入下游的工艺凝液(脱氢液和水)处理和尾气处理二个系统进一步加工。

工艺凝液处理及尾气处理二个系统的作用是使脱氢反应的生成物和水及尾气实现分离，并使脱氢反应系统处于负压工况。其中脱氢凝液及汽提系统的主要设备是汽提塔和油水分离器(脱氢液和水的重力沉降分离器)，它们的功能是实现水和烃类的分离，获得脱氢液。尾气处理系统包括尾气压缩及吸收，主要设备有尾气压缩机、尾气吸收塔和解吸塔等。它们的功能是回收反应产物中氢气和烃类，并使脱氢反应系统形成负压操作条件。

由工艺凝液处理系统收集的不凝性气体(尾气)汇合成的物流进入系统的压缩机吸入罐，被尾气压缩机抽吸，经压缩升压，排出的汽液两相物流进入压缩机排出罐，实现气液分离。从压缩机排出罐罐顶排出的气体物流进入尾气冷却器壳程，同管程的冷却水换热而被冷却冷凝，排出的气体物流部分进入尾气吸收塔。进入尾气吸收塔的物流为主要含氢气、甲烷、二氧化碳、苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、非芳和水组成的汽相混合物。目前工业上吸收塔的操作工艺如下：采用填料结构的吸收塔，塔顶操作压力约43KPa，操作进料温度约38℃，吸收剂温度约38℃，塔底操作压力约53KPa，塔底操作温度约46℃，以7万吨/年苯乙烯工业装置计，经尾气吸收塔吸收后，尾气中芳烃含量约为30千克/小时，脱氢尾气中芳烃回收率约为85.5％。

文献美国专利US4615769中介绍了一种苯乙烯精馏工艺，主要为乙苯、苯乙烯分离中的节能技术，未涉及到脱氢尾气的吸收等问题。文献美国专利US5386075中介绍了一种乙苯和苯乙烯的分离工艺。该工艺中，主要为乙苯和苯乙烯的分离及能量的利用，同样没有涉及到脱氢尾气吸收的问题。

                              发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有文献中未涉及脱氢尾气的吸收问题，以及已有工业生产装置中脱氢尾气中芳烃回收率较低，芳烃损失较大的问题，提供一种新的乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法。该方法具有脱氢尾气中芳烃回收率高，脱氢尾气中芳烃损失量少的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，含苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的汽相混合物进入尾气吸收塔的下部，吸收剂从尾气吸收塔上部进入，其中汽相混合物的进料温度为15～48℃，吸收剂为多乙苯残油，吸收剂进料温度为5～20℃，吸收剂与汽相混合物的液汽重量比为(3.0～5.5)∶1，尾气吸收塔的塔板数为5～20块理论塔板，尾气吸收塔塔顶压力为125～225KPa，汽相混合物经吸收剂吸收后，塔釜液去解吸塔，含油凝液去油水分离器，塔顶不凝气去界外。

上述技术方案中，多乙苯残油优选方案为含三乙苯和四乙苯的混合物，吸收剂进料温度优选范围为7～12℃。尾气吸收塔的塔板数优选范围为6～12块理论塔板，尾气吸收塔优选方案为填料式结构，尾气吸收塔塔顶压力优选范围为140～210KPa。

本发明中由于采用较低的残油吸收剂进料温度和增加吸收塔塔顶压力，使吸收剂残油对脱氢尾气中的芳烃吸收效果大大提高。经试验证实，按本发明的技术方案，脱氢尾气中芳烃回收率可达99.8％，以20万吨/年苯乙烯工业装置计，采用本发明的技术方案，经尾气吸收塔吸收后，脱氢尾气中芳烃含量仅为1.1千克/小时，即每小时能减少近28.9千克的芳烃损失，取得了较好的技术效果。

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】

脱氢尾气由质量流量为氢气521.5千克/小时、甲烷44.5千克/小时、二氧化碳290.4千克/小时、苯139.2千克/小时、甲苯58.3千克/小时、非芳烃1.8千克/小时、乙苯172.5千克/小时、苯乙烯103.1千克/小时和水160.2千克/小时组成的汽相混合物进入尾气吸收塔下部，含三乙苯和四乙苯的混合物的多乙苯残油作为吸收剂从尾气吸收塔上部进入，其中汽相混合物进料温度为38℃，吸收剂进料温度为10℃，尾气吸收塔为填料塔，理论塔板数为10块，液汽重量比为4.0，尾气吸收塔塔顶压力为190KPa，经吸收剂吸收后，尾气吸收塔塔顶不凝气组成及流量为：氢气521.5千克/小时，甲烷44.5千克/小时，二氧化碳290.4千克/小时和苯乙烯1.1千克/小时，脱氢尾气中芳烃回收率为99.8％。

【实施例2】

按实施例1的条件及步骤，只是改变吸收剂进料温度为15℃，尾气吸收塔理论塔板数为10块，尾气吸收塔塔顶压力为190KPa，其结果为脱氢尾气中芳烃回收率为96.7％。

【实施例3】

【实施例3】

按实施例1的条件及步骤，只是改变吸收剂进料温度为10℃，尾气吸收塔塔顶压力为160KPa，其结果为脱氢尾气中芳烃回收率为98.1％。

【比较例1】

按实施例1的条件及步骤，只是改变吸收剂进料温度为38℃，尾气吸收塔塔顶压力为43KPa，其结果为脱氢尾气中芳烃回收率为85.8％。

Claims (6)

1、一种乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，含苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的汽相混合物进入尾气吸收塔的下部，吸收剂从尾气吸收塔上部进入，其中汽相混合物的进料温度为15～48℃，吸收剂为多乙苯残油，吸收剂进料温度为5～20℃，吸收剂与汽相混合物的液汽重量比为(3.0～5.5)∶1，尾气吸收塔的塔板数为5～20块理论塔板，尾气吸收塔塔顶压力为125～225KPa，汽相混合物经吸收剂吸收后，塔釜液去解吸塔，含油凝液去油水分离器，塔顶不凝气去界外。

2、根据权利要求1所述乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，其特征在于多乙苯残油为含三乙苯和四乙苯的混合物。

3、根据权利要求1所述乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，其特征在于吸收剂进料温度为7～12℃。

4、根据权利要求1所述乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔的塔板数为6～12块理论塔板。

5、根据权利要求4所述乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔为填料式结构。

6、根据权利要求1所述乙苯脱氢制苯乙烯的尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔塔顶压力为140～210KPa。