[发明专利]利用甲醇制丙烯副产物乙烯气制备乙苯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用甲醇制丙烯的副产物乙烯气制备乙苯的工艺方法。 

技术背景

乙苯作为一种基础化工原料，多由聚合级纯乙烯与苯制备。CD Tech公司开发的催化蒸馏制乙苯工艺目前已有3套生产装置投产，采用纯乙烯为原料。目前发展趋势是利用不需精制的低浓度乙烯原料，如炼厂干气制备乙苯(基于固定床或反应精馏等)。中国专利号：99124797公开了一种名称为“由苯和炼厂干气催化蒸馏法烷基化制乙苯的方法与设备”的发明专利，本工艺方法包括了对粗炼厂干气进行预处理的步骤、在一个催化蒸馏塔中同时使苯与乙烯在一种固体催化剂上进行气-液-固三相烷基化反应和使反应产物混合物同时进行蒸馏分离的步骤，同时催化剂与蒸馏填料的性能、构型和装填方式要满足给定要求。中国专利号：00131924.8公开了一种名称为“催化干气制乙苯的工艺”的发明专利，它先采用吸收剂将干气中的乙烯吸收下来，得到的富烯液再进入反应器中进行液相反应，可以保证反应在液相中进行，使得催化剂完全不与气相接触，从而保证了催化剂的寿命。它克服了催化精馏(吸收)鼓泡床等工艺条件下气相与催化剂接触，副反应多等弊端。 

甲醇制丙烯(Methanol to Propylene，MTP)、乙烯(MTO)等烃类化合物的重要性表现在：合成甲醇的原料来源广泛，如煤、天然气、可再生的生物质和沼气等；而产品丙烯、乙烯等则属于大宗基础化学品，目前仍基于传统石油 路线生产。所以，甲醇制备丙烯以及其它烃类化合物，具有非常的吸引力。但与成熟的石油化工产品路线相比，煤制烯烃还是一个新生事物，目前处于工业示范阶段，产品方案、资源与能量集成方案以及相应的工艺流程仍然存在很大的优化配置和改进空间。 

MTP主产丙烯，副产乙烯、汽油、LPG、燃料气等。按照MTP60万吨产物组成比例，大概包括丙烯48万吨、乙烯2万吨、汽油18万吨、LPG4万吨。所以MTP过程副产乙烯的量，与丙烯相比很少。目前MTP工艺对脱乙烷塔塔顶出来的C_2-气(≤2个碳原子的轻组分，如氢气、甲烷、乙烯、乙烷等)进行深冷分离、精制得到聚合级乙烯(需要脱甲烷塔和乙烯精馏塔，能耗极大)，然后和丙烯进行共聚。为这么少量乙烯的精制而设置昂贵的冰机和耗费深冷分离能量，提高了成本。因此本发明提出，将MTP中C_2-气(低浓度乙烯气)作为一种新的乙苯合成原料，直接制备乙苯(也可以进一步延长产品链如制备苯乙烯、聚苯乙烯)，分离产物乙苯后其余气体仍然作为燃料气，可以省掉能耗较大的乙烯精制，同时提高MTP下游产品路线的灵活性。 

MTP中C_2-气的组分及组成，与传统石油路线的炼厂干气有很大不同。干气组成最典型的如催化裂化装置的干气(FCC干气)，其中乙烯含量为10～25％，其他成分为H₂(10～25％)、N₂、CH₄(20～40％)、C₂H₆(10～25％)，及少量丙烯、丙烷、H₂S、CO、CO₂。而对于MTP过程，与炼厂干气相比其不纯C_2-气中有害杂质大大减少，不需要脱硫、脱氧，氢气和甲烷浓度低，C₃₊(≥3个碳原子的组分，包括丙烯)浓度很小等，可谓是一个合成乙苯的比较理想的新原料。但是在C_2-气中炔烃和CO₂的少量存在会对催化剂造成严重影响，导致其快速失活，所以反应之前需要脱碳、脱炔。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用甲醇制丙烯过程副产物乙烯气来制备乙苯的工艺方法，利用该工艺拓宽了MTP副产物的利用路线，而且省去乙烯精制所需要的深冷设备和能耗。 

为实现上述目的，本工艺路线所采用原料为甲醇制丙烯过程中，脱乙烷塔塔顶出来的不纯乙烯气，其中乙烯浓度为10％～50％(体积浓度)，其余组分为H₂、CH₄、C₂H₆，及少量CO₂、CO等。 

本工艺所采用的催化剂包括分子筛、杂多酸等。 

乙烯制乙苯的烷基化反应器形式可为固定床形式或为反应精馏塔形式。 

本发明所用原料之不纯乙烯气，在进入反应装置与苯合成乙苯之前，需要预先脱除其中的CO₂和炔烃。 

本发明所制备乙苯，可以作为生产MTP的副产品，也可用于进一步制备苯乙烯及聚苯乙烯。