[发明专利]由乙苯气相脱氢制苯乙烯及其产品精制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由乙苯气相脱氢制苯乙烯及其产品精制的方法，特别涉及采用顺序法分离流程进行产品精制的由乙苯气相脱氢制苯乙烯及其产品精制的方法。

背景技术

苯乙烯是重要的基本有机原料，由其制得的材料在汽车制造、家电用器、纺织、建材、轻工、玩具等领域都有重要的用途。由乙苯脱氢制苯乙烯是目前主导的工业化生产方法，原料乙苯在水(作为热载体)的存在下气化，并进一步以水蒸汽提供反应所需的热量进行气相催化脱氢反应。通常采用固定床反应器，常用的脱氢催化剂的活性组分主要包括氧化铁以及碱金属和碱土金属的氧化物等。脱氢反应的产物中含有副产的苯、甲苯和其它轻组分杂质、未反应的乙苯以及以焦油为主的重组分杂质，故要获得合格的苯乙烯产品脱氢产物的分离精制是必须的。现有技术中，苯乙烯脱氢产物分离精制主要包括一次脱轻法和顺序法两种工艺流程。一次脱轻法将乙苯与以副产物苯和甲苯为主的轻组分一并通过一次精馏加以脱除，顺序法则先通过精馏分离脱除苯和甲苯等轻组分，然后再精馏分离脱除乙苯。两者各有其特点，顺序法工艺较适用于脱氢产物轻组分含量较多的产品精制过程。

在脱氢反应产物的分离精制过程中，由于苯乙烯和乙苯的沸点差很小(常压下仅为9℃)，脱除乙苯过程通常采用精密精馏，精馏塔的理论板数一般需90左右，回流比一般为7左右，热负荷很高，其能耗约占整个分离精制过程总能耗的四分之三。因此，脱除乙苯精馏过程的热能回收是降低乙苯气相脱氢制苯乙烯能耗的关键。现有技术中，人们较多地采用多级变压热集成的技术来回收该热能，脱除乙苯的精馏分离过程在两个以上的塔中进行，塔的操作压力逐级降低，前一级压力相对较高的塔的塔顶物料作为后一级塔的物料再沸加热介质，如专利号为99807390.3的中国专利、申请号为200510083832.5的中国专利申请均公开了此类的技术方案。多级变压热集成回收精馏分离热能的回收率取决于采用级数的多少，理论上级数越多回收率越高。但实际上过多的级数却因为设备及操作工艺的复杂性大为增加而导致实用价值的降低，现有技术中一般多采用两级变压热集成来回收乙苯和苯乙烯分离过程的热能，即精馏分离过程在两个精馏塔中进行，其热能的回收率至多可达40～50％。

发明内容

本发明提供了一种由乙苯气相脱氢制苯乙烯及其产品精制的方法，它要解决的技术问题是进一步提高脱氢反应产物的分离精制中脱除乙苯精馏过程热能的回收率。

以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：

一种由乙苯气相脱氢制苯乙烯及其产品精制的方法，该方法包括以下步骤：

1)原料乙苯在水的存在下加热气化；

2)气化的乙苯和水混合物进行气相催化脱氢反应；

3)脱氢反应产物冷凝液化，经油水分离后取油相物料为苯乙烯粗产品；

4)苯乙烯粗产品由精馏塔进行精馏，塔顶排出以脱氢反应副产的苯和甲苯为主的轻组分杂质；

5)步骤4)的塔釜物料由精馏塔进行精馏，塔顶气相物料冷凝后排出未反应的乙苯，乙苯返回脱氢原料系统回用；

6)步骤5)的塔釜物料由精馏塔进行精馏，塔顶得苯乙烯精制产品，塔釜排出以焦油为主的重组分杂质。

上述步骤1)中，由步骤5)的塔顶气相物料作为加热介质对所述的原料乙苯及水进行加热使之气化，同时原料乙苯及水作为冷却介质对步骤5)的塔顶气相物料进行冷却使之冷凝。

在步骤1)中，一般由再沸器对原料乙苯及水进行加热，再沸器可以包括主再沸器和辅助再沸器，两者相互并列，主再沸器的加热介质为步骤5)所述的塔顶气相物料，而辅助再沸器则采用外供的加热介质，如来自公用工程的水蒸汽。

为了保证步骤5)中的塔顶气相物料被充分冷凝，步骤5)中的塔顶气相物料与步骤1)中的原料乙苯及水进行热交换后可再经第二级冷凝，第二级冷凝的冷凝器采用外供的冷却介质，如来自公用工程的冷却水。

通常情况下，上述步骤1)所述的原料乙苯和水的质量投料比为1.8～2.2∶1；步骤5)所述的精馏的操作压力为20～100KPa绝对压力，最好为30～50KPa绝对压力；步骤5)所述的精馏的回流比为4～17；最好为6～10。

在本发明中，脱氢产物精制过程采用顺序法工艺，乙苯的气相催化脱氢反应及其产物精制过程的主工艺流程以及参数与传统的方法基本相同，其关键在于将脱氢产物精制过程中精馏分离脱除乙苯的热能与原料气化所需的热能相集成。