專利名稱：一種氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于烴類加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法，尤其適用于傳統(tǒng)乙苯脫氫制苯乙烯的工藝改造。
背景技術(shù)：
乙苯脫氫生成苯乙烯和氫氣是一個(gè)吸熱、分子數(shù)增多的平衡反應(yīng)。采用負(fù)壓、提高反應(yīng)溫度、使用新型乙苯脫氫催化劑，可提高乙苯的單程轉(zhuǎn)化率，但仍受到平衡的限制。為了改善平衡對(duì)反應(yīng)的影響，在工藝上使生成的氫氣與氧氣反應(yīng)，這不但對(duì)生成苯乙烯有利，而且還可為乙苯脫氫提供熱量，因此成為很有發(fā)展前景的新工藝。
專利CN8610619B、US4599471和US4739124公開了一種烴類催化脫氫的工藝，以直接或間接熱交換法使第一脫氫床的出料冷卻從而增加燃燒階段的氫耗量以提高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)器為一個(gè)多床層的軸向反應(yīng)器，流體由上向下流動(dòng)，第一床層為脫氫催化劑層，第二床層為氧化催化劑層，第三床層為脫氫催化劑層，第四床層為氧化催化劑層，第五床層為脫氫催化劑層。
專利CN86104653A公開了一種應(yīng)用氧化再加熱的包括乙苯的烷基芳香烴脫氫方法，利用串聯(lián)起來(lái)的幾個(gè)含有脫氫催化劑的反應(yīng)器催化脫氫，并用氧化催化劑選擇氧化脫氫過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣，進(jìn)行中間加熱，第一反應(yīng)器采用上進(jìn)下出的徑向反應(yīng)器，填裝脫氫催化劑，第二反應(yīng)器采用下進(jìn)上出的徑向反應(yīng)器，床層分兩層，內(nèi)層填裝氧化催化劑，外層填裝脫氫催化劑，第三反應(yīng)器采用上進(jìn)下出的徑向反應(yīng)器，填裝脫氫催化劑。
專利US5043500公開了一種烴類氧化的工藝，通過(guò)水蒸氣導(dǎo)入氧氣，采用一個(gè)內(nèi)置3個(gè)徑向反應(yīng)器的組合床反應(yīng)器，每個(gè)徑向反應(yīng)器流體流向均為下進(jìn)上出，第一徑向反應(yīng)器填裝脫氫催化劑，第二徑向反應(yīng)器床層分兩層，內(nèi)層填裝氧化催化劑，外層填裝脫氫催化劑，第三徑向反應(yīng)器床層分兩層，內(nèi)層填裝氧化催化劑，外層填裝脫氫催化劑。
專利6388154B1公開了一種乙苯氧化脫氫制苯乙烯的生產(chǎn)工藝，指出脫氫催化劑中的堿性物質(zhì)(鉀)容易逸出，會(huì)沉積在氧化催化劑上，嚴(yán)重影響了氫氧化的選擇性，生成了大量的二氧化碳，而二氧化碳會(huì)降低脫氫催化劑的活性，因此提出了一種新工藝，采用一個(gè)組合床反應(yīng)器，流體由上向下流動(dòng)，第一床層為脫氫催化劑層，第二床層為鉀吸附層，第三床層為氧化催化劑層，第四床層為脫氫催化劑層，空氣或氧氣在鉀吸附層后加入。
對(duì)于上述工藝，存在以下問(wèn)題采用軸向反應(yīng)器，床層壓降大，不符合乙苯脫氫反應(yīng)工藝要求；將氧化層和脫氫層復(fù)合，為防止反應(yīng)氣體深度氧化，氧化層極薄，存在因分布不均而導(dǎo)致影響氧化反應(yīng)和脫氫反應(yīng)的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)；鉀吸附層直接置于脫氫層后，由于反應(yīng)氣體溫度較高，使得吸附層除鉀效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于避免上述乙苯氧化脫氫制苯乙烯反應(yīng)方法的不足，而提出一種新的乙苯氧化脫氫反應(yīng)方法。發(fā)明人認(rèn)為可以采用如下構(gòu)思1、采用徑向反應(yīng)器或軸徑向反應(yīng)器形式，有效降低床層壓降，符合負(fù)壓乙苯脫氫工藝要求；2、高溫反應(yīng)物流與低溫含氧水蒸氣物流混合后，可在較低的溫度下除鉀，提高吸附層除鉀效果；3、將氧化反應(yīng)層與脫氫層分開，氧化反應(yīng)后的物流經(jīng)湍流混合后，再進(jìn)入脫氫床層，使脫氫反應(yīng)的床層溫度分布更為均勻，保證脫氫反應(yīng)的高效率；4、將吸附層、氧化層、脫氫層三床層復(fù)合，簡(jiǎn)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，還有利于減少壓降。
根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明提出如下的技術(shù)方案一種氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法，其特在于，所述的反應(yīng)方法包括如下步驟乙苯和水蒸氣混合后進(jìn)入脫氫反應(yīng)器；從脫氫反應(yīng)器出來(lái)的含有乙苯、苯乙烯和氫氣的反應(yīng)物流，使其先與含氧的低壓水蒸氣混合，然后進(jìn)入氧化脫氫反應(yīng)器，依次進(jìn)行鉀吸附、氧化和脫氫反應(yīng)；從氧化脫氫反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)物流與水蒸氣經(jīng)間接換熱，進(jìn)入第二脫氫反應(yīng)器脫氫后，經(jīng)熱量回收進(jìn)入精餾系統(tǒng)，獲得產(chǎn)品苯乙烯和回收乙苯；其中，脫氫反應(yīng)器采用徑向反應(yīng)器或軸徑向反應(yīng)器，床層內(nèi)填充脫氫催化劑；氧化脫氫反應(yīng)器采用氧化層和吸附層的雙徑向與脫氫層的單徑向的組合床形式或吸附層、氧化層和脫氫層的三徑向復(fù)合床形式，反應(yīng)物料在氧化脫氫反應(yīng)器中依次通過(guò)鉀吸附層、氧化催化劑層和脫氫催化劑層。
上述的乙苯脫氫/氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法中，反應(yīng)物流首先與含氧的低壓水蒸氣混合，然后在通過(guò)吸附層除鉀，由于混合后反應(yīng)物流的溫度下降達(dá)40～50℃以上，有效提高了吸附層對(duì)鉀的吸附性能。
上述的乙苯脫氫/氫氧化制苯乙烯的雙徑向組合床氧化脫氫反應(yīng)裝置，包括上下兩個(gè)徑向床層，上部徑向床層由外向內(nèi)依次裝填堿性物質(zhì)吸附劑和氧化催化劑，形成雙徑向床層，下部徑向床層內(nèi)裝填脫氫催化劑。含氧的反應(yīng)混合物從雙徑向組合床徑向反應(yīng)裝置的頂部進(jìn)入，通過(guò)環(huán)行流道依次通過(guò)吸附層和氧化層，匯入中心流道上部，流體通過(guò)中心流道下部進(jìn)入脫氫層反應(yīng)，然后從外流道流出反應(yīng)器，由此將氧化層的放熱和脫氫層的吸熱分開，保證了脫氫反應(yīng)的高效率。
上述的乙苯脫氫/氫氧化制苯乙烯的三徑向復(fù)合床氧化脫氫反應(yīng)裝置，包括一個(gè)徑向復(fù)合多床層，由內(nèi)向外依次裝填堿性物質(zhì)吸附劑、氧化催化劑和脫氫催化劑。含氧的反應(yīng)混合物從三徑向復(fù)合床徑向反應(yīng)裝置的頂部進(jìn)入，通過(guò)中心流道進(jìn)入床層，依次通過(guò)吸附層、氧化層和脫氫層，然后從外流道流出反應(yīng)器。由于內(nèi)層增加了吸附層，降低了氧化層由于分布不均帶來(lái)脫氫層反應(yīng)惡化的影響，并且將除鉀層、氧化層、脫氫層復(fù)合，簡(jiǎn)化了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
需要特別指出的是，在上述反應(yīng)方法中，如果從脫氫反應(yīng)器出來(lái)的物流經(jīng)過(guò)兩次氧化脫氫反應(yīng)，即從第一氧化脫氫反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)物流與含氧的低壓水蒸氣混合，然后進(jìn)入第二氧化脫氫反應(yīng)器，第二氧化脫氫反應(yīng)器采用與第一氧化脫氫反應(yīng)器相同的雙徑向組合床徑向反應(yīng)器或三徑向復(fù)合床徑向反應(yīng)器，反應(yīng)物料在第二氧化脫氫反應(yīng)器內(nèi)依次通過(guò)鉀吸附層、氧化催化劑層和脫氫催化劑層，從第二氧化脫氫反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)物流經(jīng)熱量回收后進(jìn)入精餾系統(tǒng)，以獲得產(chǎn)品苯乙烯和回收乙苯。乙苯的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)80～82％。


圖1為本發(fā)明的采用雙徑向組合床氧化脫氫反應(yīng)器的工藝流程示意圖。
圖2為本發(fā)明的采用三徑向復(fù)合床氧化脫氫反應(yīng)器的工藝流程示意圖。
圖3為本發(fā)明的采用兩段雙徑向組合床氧化脫氫反應(yīng)器的工藝流程示意圖。
圖4為本發(fā)明的采用兩段三徑向復(fù)合床氧化脫氫反應(yīng)器的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，所繪附圖只是幫助理解本發(fā)明，其并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍實(shí)施例1采用圖1所示流程，進(jìn)入第一脫氫反應(yīng)器的水烴比(質(zhì)量比)為1.37，進(jìn)入氧化脫氫反應(yīng)器的水烴比(質(zhì)量比)為1.65。第一脫氫反應(yīng)器進(jìn)口溫度為620℃，壓力為72kPa(絕對(duì)壓)，出口溫度為552℃，壓力為68kPa(絕對(duì)壓)，反應(yīng)物流與含氧的低壓水蒸氣混合后溫度降為510℃，隨后進(jìn)入氧化脫氫反應(yīng)器，首先通過(guò)吸附層除鉀，而后進(jìn)入氧化層發(fā)生氫氧化反應(yīng)，流出氧化層的反應(yīng)物流溫度達(dá)到625℃，然后進(jìn)入下層的脫氫層反應(yīng)，氧化脫氫反應(yīng)器出口溫度為578℃，壓力為59kPa(絕對(duì)壓)，反應(yīng)物流經(jīng)間接加熱到625溫度后進(jìn)入第三脫氫反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)器出口溫度為598℃，壓力為40kPa(絕對(duì)壓)?？偟囊冶睫D(zhuǎn)化率達(dá)為73％。
采用圖2所示流程的工藝條件和反應(yīng)效果與圖1一致，僅僅是氧化脫氫反應(yīng)器的形式不一樣。
實(shí)施例2采用圖3所示流程，進(jìn)入第一脫氫反應(yīng)器的水烴比(質(zhì)量比)為1.37，進(jìn)入第一氧化脫氫反應(yīng)器的水烴比(質(zhì)量比)為1.65，進(jìn)入第二氧化脫氫反應(yīng)器的水烴比(質(zhì)量比)為1.80。第一脫氫反應(yīng)器進(jìn)口溫度為620℃，壓力為72kPa(絕對(duì)壓)，出口溫度為552℃，壓力為68kPa(絕對(duì)壓)，反應(yīng)物流與含氧的低壓水蒸氣混合后溫度降為510℃，隨后進(jìn)入第一氧化脫氫反應(yīng)器，首先通過(guò)吸附層除鉀，而后進(jìn)入氧化層發(fā)生氫氧化反應(yīng)，流出氧化層的反應(yīng)物流溫度達(dá)到625℃，然后進(jìn)入下層的脫氫層反應(yīng)，氧化脫氫反應(yīng)器出口溫度為575℃，壓力為59kPa(絕對(duì)壓)，反應(yīng)物流與含氧的低壓水蒸氣混合后溫度降為540℃，隨后進(jìn)入第二氧化脫氫反應(yīng)器，通過(guò)吸附層除鉀，而后進(jìn)入氧化層發(fā)生氫氧化反應(yīng)，流出氧化層的反應(yīng)物流溫度達(dá)到625℃，然后進(jìn)入下層的脫氫層反應(yīng)，氧化脫氫反應(yīng)器出口溫度為590℃，壓力為40kPa(絕對(duì)壓)?？偟囊冶睫D(zhuǎn)化率達(dá)為83％。
采用圖4所示流程的工藝條件和反應(yīng)效果與圖3一致，僅僅是氧化脫氫反應(yīng)器的形式不同。
權(quán)利要求
1.一種氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法，其特征在于，所述的反應(yīng)方法包括如下步驟乙苯和水蒸氣混合后進(jìn)入脫氫反應(yīng)器；從脫氫反應(yīng)器出來(lái)的含有乙苯、苯乙烯和氫氣的反應(yīng)物流，使其先與含氧的低壓水蒸氣混合，然后進(jìn)入氧化脫氫反應(yīng)器，依次進(jìn)行鉀吸附、氧化和脫氫反應(yīng)；從氧化脫氫反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)物流與水蒸氣經(jīng)間接換熱，進(jìn)入第二脫氫反應(yīng)器脫氫后，經(jīng)熱量回收進(jìn)入精餾系統(tǒng)，獲得產(chǎn)品苯乙烯和回收乙苯；其中，脫氫反應(yīng)器采用徑向反應(yīng)器或軸徑向反應(yīng)器，床層內(nèi)填充脫氫催化劑；氧化脫氫反應(yīng)器采用氧化層和吸附層的雙徑向與脫氫層的單徑向的組合床形式或吸附層、氧化層和脫氫層的三徑向復(fù)合床形式，反應(yīng)物料在氧化脫氫反應(yīng)器中依次通過(guò)鉀吸附層、氧化催化劑層和脫氫催化劑層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氫氧化制備苯乙烯的反應(yīng)方法，其特征在于，所述反應(yīng)方法所采用的組合床形式氧化脫氫反應(yīng)器，包括上下兩個(gè)徑向床層，上部床層為由外向內(nèi)依次裝填吸附劑和氧化催化劑所構(gòu)成的雙徑向床層，而下部為裝填脫氫催化劑的單層徑向床層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氫氧化制備苯乙烯的反應(yīng)方法，其特征在于，所述反應(yīng)方法所采用的復(fù)合床氧化脫氫反應(yīng)器，其床層為由內(nèi)向外依次裝填吸附劑、氧化催化劑和脫氫催化劑的三層徑向復(fù)合床層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氫氧化制備苯乙烯的反應(yīng)方法，其特征在于，從脫氫反應(yīng)器出來(lái)的物流經(jīng)過(guò)兩次氧化脫氫反應(yīng)，即從第一氧化脫氫反應(yīng)器出來(lái)的高溫反應(yīng)物流與含氧的低溫和低壓水蒸氣混合后，進(jìn)入第二氧化脫氫反應(yīng)器，再次進(jìn)行鉀吸附、氧化和脫氫反應(yīng)后，經(jīng)熱量回收進(jìn)入精餾系統(tǒng)，獲得產(chǎn)品苯乙烯和回收乙苯；第二氧化脫氫反應(yīng)器采用與第一氧化脫氫反應(yīng)器相同的雙徑向組合床氧化脫氫反應(yīng)器或三徑向復(fù)合床氧化脫氫反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種乙苯脫氫、氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法，脫氫反應(yīng)器采用徑向反應(yīng)器或軸徑向反應(yīng)器，床層內(nèi)填充脫氫催化劑，氧化脫氫反應(yīng)器采用氧化層和吸附層的雙徑向與脫氫層的單徑向的組合床形式或吸附層、氧化層和脫氫層的三徑向復(fù)合床形式，反應(yīng)物料在氧化脫氫反應(yīng)器中依次通過(guò)鉀吸附層、氧化催化劑層和脫氫催化劑層。本發(fā)明的氫氧化制苯乙烯的反應(yīng)方法，具有除鉀效果好、反應(yīng)器壓降低、床層溫度分布均勻和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C15/00GK1865200SQ20061002802
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者朱子彬, 李瑞江, 朱學(xué)棟, 唐黎華, 吳勇強(qiáng), 倪燕慧 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)