EA017838B1

EA017838B1 - Способ охлаждения потока, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола

Info

Publication number: EA017838B1
Application number: EA201000660A
Authority: EA
Inventors: Рено Дернонкур; Жан-Пьер Торе Боше
Original assignee: Тотал Петрокемикалс Франс
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2013-03-29
Also published as: BRPI0820286A2; US8729327B2; TW200936537A; EP2065355A1; TWI432399B; CA2706010A1; JP2011504901A; CA2706010C; JP5197752B2; US20110065971A1; EP2212268B1; US8450547B2; CN101883748A; EP2212268A1; KR20100074302A; WO2009068486A1; EA201000660A1; BRPI0820286B1; US20130303815A1; CN101883748B

Abstract

Изобретение представляет собой способ получения мономера стирола из этилбензола, включающий следующие стадии: а) каталитическое дегидрирование указанного этилбензола в присутствии пара с получением таким образом отходящего газа дегидрирования, содержащего, по существу, непрореагировавший этилбензол, мономер стирола, водород, пар и дивинилбензол; б) охлаждение указанного отходящего газа водным потоком флегмы, по меньшей мере, в охладительной колонне для охлаждения указанного отходящего газа с получением таким образом газа в верхней части, а на дне потока - жидкости, более теплого, чем водный поток флегмы; в) конденсация указанного газа, полученного в верхней части, с получением таким образом жидкой органической фазы, водной фазы и газообразной фазы; г) использование части всей указанной водной фазы стадии (в) в качестве водного потока флегмы на указанной стадии (б) охлаждения; д) направление в декантатор потока жидкости, полученного на стадии (б), для извлечения водной фазы и органической фазы.

Description

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к способу охлаждения потока, выходящего из реактора дегидрирования этилбензола. Каталитическое дегидрирование этилбензола с получением стирола обычно выполняют при температуре приблизительно 540-660°С в условиях давления, близкого к атмосферному или даже ниже атмосферного. Обычно подаваемая смесь пара и этилбензола с мольным соотношением пара к этилбензолу 6, 7 или 8 или даже выше проходит через катализатор дегидрирования, такой как оксид железа, в адиабатическом реакторе дегидрирования. Большое количество пара используют для того, чтобы подать часть теплоты в процесс дегидрирования (эндотермическая реакция), чтобы снизить парциальное давление этилбензола для содействия реакции дегидрирования и чтобы предохранять катализатор от коксования и отложения кокса. Поток, выходящий из реактора дегидрирования этилбензола (также называемый отходящим газом), содержит, по существу, стирол, водород, непрореагировавший этилбензол, бензол, толуол и небольшое количество дивинилбензола, этана, моноксида углерода, диоксида углерода, различных полимерных материалов и смол, а также водный компонент.

Уровень техники υδ 3256355 относится к дегидрированию этилбензола с получением стирола. В указанном документе в отношении потока, покидающего реактор дегидрирования этилбензола, скрытую теплоту конденсации содержащегося в нем пара используют для нагрева ребойлеров перегонных колонн во всем процессе. Указанный поток сначала промывают горячей водой для удаления смол, затем подвергают сжатию и направляют в ребойлеры.

В ϋδ 4288234 описано дегидрирование этилбензола, в котором поток, покидающий реактор дегидрирования этилбензола, вводят в зону охлаждения, содержащую одну или более стадий охлаждения и стадию сжатия. Оставшиеся газы, в основном водород, промывают этилбензолом и затем полиэтилбензолом для удаления ароматических соединений.

В υδ 4628136 описано дегидрирование этилбензола, в котором поток, покидающий реактор дегидрирования этилбензола, вводят в обычную зону охлаждения, в которой извлекают: (ί) газообразную фазу (в основном водород), (ίί) органическую фазу (этилбензол и стирол) и (ίίί) водную фазу. Указанную водную фазу дополнительно смешивают со свежим этилбензолом, затем испаряют, при этом конденсируя флегму перегонной колонны для этилбензола/стирола, и затем направляют на катализатор дегидрирования.

υδ 6388155 относится к способу получения мономера стирола из этилбензола, включающему следующие стадии:

а) каталитическое дегидрирование указанного этилбензола в присутствии пара с получением таким образом отходящего газа дегидрирования, содержащего непрореагировавший этилбензол и более легкие компоненты и мономер стирола и тяжелые компоненты;

б) мокрая очистка указанного отходящего газа с помощью потока флегмы для удаления по меньшей мере части указанного мономера стирола и тяжелых компонентов из указанного отходящего газа;

в) конденсация указанного очищенного отходящего газа с получением таким образом жидкой органической смеси дегидрирования, водной фазы и газообразной фазы;

г) использование части указанной жидкой органической смеси дегидрирования в качестве указанной флегмы для указанной стадии (б) очистки.

В нижнем продукте указанной стадии (б) очистки извлекают водную фазу и органическую фазу, указанную водную фазу смешивают с водной фазой, извлеченной на стадии (в), и указанную органическую фазу подают в перегонную колонну для разделения этилбензола и мономера стирола.

Обнаружен новый способ, в котором выходящий поток дегидрирования стадии (а) охлаждают с помощью водной фазы и, по существу, весь пар, присутствующий в выходящем потоке дегидрирования этилбензола, извлекают из нижней части охладительной колонны.

Одно из преимуществ состоит в том, что большую часть дивинилбензола и полимерных материалов, содержащихся в указанном выходящим потоке дегидрирования, легко удаляют. Указанное удаление исключает проблемы засорения и забивания в конденсаторах и других устройствах в ходе извлечения стирола.

В υδ 3515764, СВ 2092018, υδ 3515765, υδ 3515766 и υδ 3515767 описаны способы извлечения стирола из выходящего потока дегидрирования этилбензола. В указанных документах известного уровня техники устройства охлаждения включают только верхний выходящий поток.

- 1 017838

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение представляет собой способ получения мономера стирола из этилбензола, включающий следующие стадии:

а) каталитическое дегидрирование указанного этилбензола в присутствии пара с получением, таким образом, отходящего газа дегидрирования, содержащего, по существу, непрореагировавший этилбензол, мономер стирола, водород, пар и дивинилбензол;

б) охлаждение указанного отходящего газа водным потоком флегмы, по меньшей мере, в охладительной колонне для охлаждения указанного отходящего газа с получением, таким образом, газа в верхней части, а на дне потока жидкости, более теплого, чем водный поток флегмы;

в) конденсация указанного газа, полученного в верхней части, с получением, таким образом, жидкой органической фазы, водной фазы и газообразной фазы;

г) использование части всей указанной водной фазы стадии (в) в качестве водного потока флегмы на указанной стадии (б) охлаждения;

д) направление в декантатор потока жидкости, полученного на стадии (б), для извлечения водной фазы и органической фазы.

Стирол извлекают из органической фазы на стадиях (в) и (д) известными средствами.

Преимущество состоит в том, что удаляют большую часть дивинилбензола и полимерных материалов, содержащихся в указанном выходящем потоке дегидрирования. Указанное удаление исключает проблемы засорения и забивания в конденсаторе(ах) стадии (в).

В соответствии с конкретным воплощением смесительную емкость устанавливают на пути потока жидкости между охладительной колонной и декантатором на стадии (д). В указанную смесительную емкость вводят эффективное количество ароматического компонента (преимущественно ароматический компонент, не способный к полимеризации), преимущественно этилбензол, или бензол, или толуол, или их смесь. Цель указанного введения состоит в том, чтобы вызвать миграцию органических тяжелых веществ в органическую фазу в декантаторе, что приводит к тому, что чистая водная фаза покидает декантатор. Термин чистая водная фаза означает, что указанная водная фаза, покидающая декантатор, не вызывает образование отложений или статистическую полимеризацию в сосудах, трубах и других элементах оборудования.

В соответствии с другим конкретным воплощением водная фаза, покидающая декантатор на стадии (д), проходит через отпарной аппарат для удаления значительной части оставшихся органических компонентов, в основном этилбензола и бензола или толуола. Преимущественно следует удалять как можно больше оставшихся органических компонентов. Тогда указанную водную фазу преимущественно используют для получения пара.

В соответствии с другим конкретным воплощением, относящимся к охладительной колонне стадии (б), водную фазу со стадии (в) направляют в верхнюю часть указанной охладительной колонны, выходящий поток дегидрирования со стадии (а) направляют в нижнюю часть указанной охладительной колонны. В соответствии с другим конкретным воплощением указанную водную фазу со стадии (в) разбрызгивают в охладительной колонне с помощью распылительных форсунок.

В соответствии с другим конкретным воплощением в указанной охладительной колонне не поддерживают уровень жидкости в нижней части, чтобы снизить время пребывания для предотвращения образования отложений и статистической полимеризации.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 представлен способ согласно изобретению, где 10 представляет собой охладительную колонну стадии (б), 20 представляет собой конденсатор стадии (в), 30 представляет собой декантатор (сепаратор) и 40 - декантатор стадии (д). Поток, выходящий из реактора дегидрирования этилбензола, охлаждают до температуры приблизительно 120-150°С и направляют по линии 1 в охладительную колонну 10. В охладительную колонну по линии 5 подают водную фазу приблизительно при 40°С. Температура потока 6 жидкости, выходящего из охладительной колонны, составляет приблизительно 65°С, температура газа, выходящего из верхней части охладительной колонны, составляет приблизительно 70°С, и его направляют по линии 2 в конденсатор 20. Конденсированные и неконденсированные компоненты, выходящие из конденсатора 20 при температуре 40°С, направляют по линии 3 в декантатор 30, в котором получают газообразный поток 9, жидкую органическую фазу 4 и водную фазу 5. Поток 6, выходящий из охладительной колонны 10, направляют в декантатор 40 для получения жидкой органической фазы 8 и водной фазы 7. Дополнительно смесительную емкость (не показана на фиг. 1) устанавливают на пути потока 6. В указанную смесительную емкость вводят эффективное количество ароматического компонента, преимущественно этилбензола, или бензола, или толуола, или их смеси. Фиг. 2 получена из фиг. 1 включением смесительной емкости в путь потока 6. Поток 6 выходит из охладительной колонны и поступает в смесительную емкость 61, в которую вводят ароматический компонент по линии 62, и по линии 63 он поступает в декантатор 40 стадии (в).

Что касается потока, выходящего из реактора для дегидрирования этилбензола (также называемого отходящим газом), он содержит, по существу, стирол, водород, непрореагировавший этилбензол, бензол, толуол и небольшое количество дивинилбензола, метана, этана, моноксида углерода, диоксида углерода,

- 2 017838 различных полимерных материалов и смолы, а также водный компонент. Преимущественно поток, выходящий из реактора дегидрирования этилбензола, находится при пониженном давлении, и охладительную колонну эксплуатируют при указанном пониженном давлении. В качестве примера такое пониженное давление составляет от 0,02 до 0,07 МПа абс. (от 0,2 до 0,7 бар абс.), предпочтительно от 0,03 до 0,05 (от 0,3 до 0,5).

Что касается охладительной колонны стадии (б), она может представлять собой любое устройство для контакта газ-жидкость, такое как, например, насадочная колонна, или тарельчатая колонна, или сочетание тарельчатой и насадочной колонн. Преимущественно водную фазу, направляемую в верхнюю часть охладительной колонны, разбрызгивают с помощью распылительных форсунок, и в этой колонне отсутствует насадка. Дополнительно одна или более (преимущественно две) промывочных тарелок могут быть расположены в верхней части охладительной колонны над распылительной форсункой, но на них следует подавать часть водной фазы, направляемой в распылительные форсунки.

Жидкую органическую фазу, извлекаемую на стадии (в) и стадии (д), подают в секцию извлечения для отделения стирола и этилбензола от всех примесей, причем этилбензол подают рециклом на дегидрирование.

В соответствии с конкретным воплощением смесительную емкость устанавливают на пути потока жидкости между охладительной колонной и декантатором стадии (д). В указанную смесительную емкость вводят эффективное количество ароматического компонента, преимущественно этилбензола, или бензола, или толуола, или их смеси. Цель указанного введения состоит в том, чтобы вызвать миграцию органических тяжелых веществ в органическую фазу в декантаторе, что приводит к тому, что чистая водная фаза покидает декантатор. Термин чистая водная фаза означает, что указанная водная фаза, покидающая декантатор, не вызывает образование отложений или статистическую полимеризацию в сосудах, трубах и других элементах оборудования. Ароматический компонент, вводимый в смесительную емкость, может представлять собой любое ароматическое соединение, не способное к полимеризации, предпочтительно он является этилбензолом, или бензолом, или толуолом, или их смесью. Вводимое количество указанного ароматического компонента составляет от 0,05 до 5 мас.% от количества водной фазы. Объем указанной смесительной емкости должен обеспечивать предпочтительное время пребывания от 5 до 45 мин.

В соответствии с конкретным воплощением водная фаза, выходящая со стадии (д) декантации, проходит через отпарной аппарат для удаления как можно большего количества оставшегося органического компонента, в основном этилбензола, или бензола, или толуола. Тогда указанную водную фазу предпочтительно используют для получения пара. Указанный отпарной аппарат известен сам по себе и действует как любой отпарной аппарат (выпарная секция ректификационной колонны). Предпочтительно температура в верхней части отпарного аппарата составляет приблизительно от 95 до 110°С, в зависимости от рабочего давления отпарного аппарата. Верхний продукт отпарного аппарата включает воду, бензол, толуол и другие ароматические соединения, которые конденсируют и преимущественно направляют в декантатор, а органическую фазу направляют в секцию извлечения, где разделяют стирол, этилбензол и другие примеси. Преимуществом охладительной колонны по изобретению является экономия энергии при нагревании указанной водной фазы, предназначенной для отпаривания.

Claims

1. Способ получения мономера стирола из этилбензола, включающий следующие стадии, на которых:

а) каталитически дегидрируют указанный этилбензол в присутствии пара с получением таким образом отходящего газа дегидрирования, содержащего, по существу, непрореагировавший этилбензол, мономер стирола, водород, пар и дивинилбензол;

б) охлаждают указанный отходящий газ водным потоком флегмы, по меньшей мере, в охладительной колонне для охлаждения указанного отходящего газа с получением, таким образом, газа в верхней части, а на дне потока жидкости, более теплого, чем водный поток флегмы;

в) конденсируют указанный газ, полученный в верхней части, с получением, таким образом, жидкой органической фазы, водной фазы и газообразной фазы;

г) используют часть указанной водной фазы стадии (в) или всю указанную водную фазу в качестве водного потока флегмы на указанной стадии (б) охлаждения;

д) направляют в декантатор поток жидкости, полученный на стадии (б), для извлечения водной фазы и органической фазы.

2. Способ по п.1, в котором смесительную емкость устанавливают на пути потока жидкости между охладительной колонной и декантатором стадии (д) и в указанную смесительную емкость вводят эффективное количество ароматического компонента, чтобы вызвать миграцию органических тяжелых веществ в органическую фазу в указанном декантаторе стадии (д).

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором водную фазу, выходящую из декантатора стадии (д), проводят через отпарной аппарат для удаления значительной части оставшихся орга

- 3 017838 нических компонентов.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором водную фазу со стадии (в) направляют в верхнюю часть охладительной колонны, а выходящий поток дегидрирования со стадии (а) направляют в нижнюю часть указанной охладительной колонны.

5. Способ по п.4, в котором указанную водную фазу со стадии (в) разбрызгивают в охладительной колонне с помощью распылительных форсунок.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором в охладительной колонне стадии (б) непрерывно выводят жидкость из нижней части, чтобы снизить время пребывания для предотвращения образования отложений и статистической полимеризации.

7. Способ по п.5, в котором одну или более промывочных тарелок устанавливают в верхней части охладительной колонны над распылительными форсунками и на указанные тарелки подают часть водной фазы, направляемой в распылительные форсунки.