CN1450036A - 乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，主要解决现有文献中未涉及脱氢尾气处理及尾气中的芳烃回收率低、冷却水用量大及尾气能量没有利用问题。本发明通过采用提高尾气压缩机出口压力，在尾气冷却器前增加一热交换器，降低尾气吸收塔吸收剂进料温度，提高尾气吸收塔塔顶压力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

乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法

                               技术领域

本发明涉及一种乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法。

                               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改进该工艺的效益。特别已知的是乙苯的脱氢工艺方法，其中脱氢作用在一套至少包括二个串联的脱氢反应器和置于反应器之间、在其中反应流出物与蒸汽发生热交换而被加热的加热装置中进行。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)。其它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，经一段时间后，这种工艺的进行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限制。事实上，经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。这是因为沿生产线(特别在中间加热装置中)存在的热点引起热降解反应，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，同时采用的液态乙苯总空速在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。它们的功能是回收脱氢尾气中的芳烃物质，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。从压缩机排出的气体物流其温度为100～170℃，压力为145～245KPa，进入尾气冷却器壳程，同管程的冷却水换热而被冷却冷凝至温度为32～48℃，热量损失较大；另一方面要求的冷却水量也较大。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及尾气能量利用等问题。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及尾气能量利用的问题。

                               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处理及现有工业装置中尾气中的芳烃回收率较低、冷却水用量大及能量没有利用问题，提供一种新的乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法。该方法具有冷却水用量少且能有效利用尾气能量的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，依次包括以下步骤：

a)将含苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的脱氢尾气混合物经尾气压缩机压缩后形成汽相混和物；

b)上述汽相混和物经尾气冷却器冷却后，凝液返回油水分离器，汽相混和物去尾气吸收塔；

c)尾气吸收塔用残油作吸收剂，经尾气吸收塔吸收后，塔釜含油凝水去油水分离器，吸收液去解吸塔，塔顶吸收后尾气去界外；其中在尾气压缩机与尾气冷却器之间有一热交换器，热交换器的热交换介质为脱氢液，汽相混和物经热交换器换热后的温度为60～80℃，尾气压缩机压缩后形成的汽相混和物的温度为100～170℃，压力为145～245KPa。

上述技术方案中尾气冷却器冷却后汽相混和物温度优选范围为15～48℃，尾气吸收塔吸收剂优选方案为多乙苯残油，吸收剂温度优选范围为5～20℃，更优选范围为7～12℃。尾气吸收塔的理论塔板数为5～20块理论塔板，优选范围为6～12块理论塔板，尾气吸收塔形式优选方案为填料塔。尾气吸收塔的液汽重量比为3.0～5.5，汽相混和物原料进料温度为15～48℃，尾气吸收塔塔顶压力为125～225KPa，优选范围为140～210KPa。

本发明中由于提高了尾气压缩机的出口压力，使尾气系统内能保持较高压力，从而保证尾气吸收塔在较高压力下操作，有利于吸收剂对尾气中芳烃吸收效果的提高，同时采取较低的吸收剂进料温度，更有利于尾气中芳烃回收率的进一步提高，在冷却器之前增加一热交换器，使尾气压缩机后的汽相混和物所带的热量大部分能得到充分的回收，同时由于增加了热交换器，热交换后的尾气汽相混和物温度已大大降低，从而使后面的尾气冷却器中使用的冷却水量大大降低。经试验证实，以20万吨/年苯乙烯工业装置计，采用本发明的技术方案，增加一热交换器，能回收热量790千瓦，同时使尾气吸收塔的尾气中芳烃回收率达99.8％，冷却水量有较大程度降低，取得了较好的技术效果。

                              附图说明

附图1为本发明采用的脱氢尾气吸收方法流程。

附图2为目前工业上采用的脱氢尾气吸收方法流程。

附图1和附图2中，1为含苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的脱氢尾气，2为工艺冷却水，3为尾气压缩机，4为热交换器，5为脱氢液，6为尾气冷却器，7为含油凝液，8为含苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和水的脱氢尾气，9为尾气吸收塔，10为吸收剂，11为尾气吸收塔塔顶不凝气，12为尾气吸收塔釜液。

在图2的目前工业装置中，尾气压缩机3的出口温度约为100℃，出口压力约为163Kpa，经尾气冷却器6冷却后的温度为约38℃，尾气吸收塔9的吸收剂10的进料温度为38℃，尾气吸收塔塔顶压力为约43KPa，采用的液汽重量比为3.9，最终脱氢尾气中芳烃回收率约85.5％。

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】

按图1流程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/小时组成与质量流量为160.2千克/小时的水一起进入尾气压缩机，尾气压缩机的出口温度为128.6℃，压力为205KPa，然后物料进入一以脱氢液为冷介质的热交换器，热交换器的出口温度为75℃，压力为200KPa，然后物料再进入一尾气冷却器，经冷却水冷却后的出口温度为38℃，进入尾气吸收塔下部，尾气吸收塔中，以含三乙苯和四乙苯等混合物的多乙苯残油作为吸收剂从尾气吸收塔上部进入，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，热交换器回收热量为785千瓦，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，热交换器回收热量为790千瓦，脱氢尾气中芳烃回收率为96.7％。【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，其结果为热交换器回收热量为673千瓦，脱氢尾气中芳烃回收率为98.1％。

Claims (7)

1、一种乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，依次包括以下步骤：

a)将含苯、甲苯、乙苯和苯乙烯的脱氢尾气混合物经尾气压缩机压缩后形成汽相混和物；

b)上述汽相混和物经尾气冷却器冷却后，凝液返回油水分离器，汽相混和物去尾气吸收塔；

c)尾气吸收塔用残油作吸收剂，经尾气吸收塔吸收后，塔釜含油凝水去油水分离器，吸收液去解吸塔，塔顶吸收后尾气去界外；其特征在于在尾气压缩机与尾气冷却器之间有一热交换器，其中热交换介质为脱氢液，汽相混和物经热交换器换热后的温度为60～80℃，尾气压缩机压缩后形成的汽相混和物的温度为100～170℃，压力为145～245KPa。

2、根据权利要求1所述乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，其特征在于尾气冷却器冷却后的汽相混和物温度为15～48℃。

3、根据权利要求1所述乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔的吸收剂为多乙苯残油，吸收剂进料温度为5～20℃。

4、根据权利要求1所述乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔的理论塔板数为5～20，液汽重量比为3.0～5.5，汽相混和物原料进料温度为15～48℃，塔顶压力为125～225KPa。

5、根据权利要求3所述乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，其特征在于吸收剂温度为7～12℃。

6、根据权利要求4所述乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔的理论塔板数为6～12块。

7、根据权利要求4所述乙苯制苯乙烯的脱氢尾气吸收方法，其特征在于尾气吸收塔的塔顶压力为140～210KPa。

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