[发明专利]在通过乙苯的脱氢生产苯乙烯的过程中减少能量消耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过乙苯的脱氢生产苯乙烯的改进的方法和系统，其比目前已知的用于制造苯乙烯的方法更加节能且更加节约成本。因此，相比于在工业中目前实施的技术，这些方法和系统非常有利地导致能量消耗的减少，并因此导致使用成本的节约，而且减少苯乙烯制造工厂的投资成本。

背景技术

苯乙烯是用于制造大量材料的基本的基础材料。其用于制造聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酯树脂、合成橡胶以及大量其他产品。

通过乙苯(EB)的脱氢生产苯乙烯通常通过将乙苯与蒸汽混合并使混合物经过在升高的温度(在入口处为600-650℃)下的脱氢催化剂填充床而进行。蒸汽用作脱氢反应系统中的稀释气体从而提供乙苯至苯乙烯(SM)的吸热反应所需的热。

用作稀释剂的蒸汽具有数种其他功能，例如，其提供用于脱氢所必须的热，减少反应物的分压，去除催化剂上以一氧化碳形式存在的碳，一氧化碳随后通过水煤气变换反应转化成二氧化碳。困难的是从蒸汽中回收未用于反应中的热，而且当使用大体积的蒸汽时大量的热仍然未被回收。在乙苯的脱氢中使用的蒸汽的量的减少是对工艺经济性的极其需要的益处，已经做出了数种尝试以达到这个目的。

当前通过乙苯的脱氢生产苯乙烯的方法利用不小于0.8kg蒸汽/kg乙苯以使反应器进料达到所需的温度，并再次加热反应器之间的流出物，需要反应器之间的流出物是因为乙苯的脱氢高度吸热。此蒸汽的最小量必须保持低于899℃的蒸汽温度，899℃为用于制造高温加工设备和传输管线的标准材料如合金800H的最大容许温度。将蒸汽/乙苯比例减少至小于0.8kg/kg摩尔则要求使用非常昂贵的合金，这些合金并未被证实可用于苯乙烯。

在通过乙苯的脱氢生产苯乙烯的工艺中避免高蒸汽温度的替代方法在本领域中是已知的。例如，美国专利号8,084,660公开了一种方法，所述方法通过将直接加热单元添加至具有再热器的脱氢工段而使苯乙烯工厂的新建的或现有的脱氢工段增加效率和/或扩大产能。直接加热单元设置在反应器之前或之后，且直接加热单元和再热器相对于彼此以并联设置操作。反应器流出物被转移至用于加热的直接加热单元和再热器两者。相比于仅通过再热器操作脱氢工段，通过添加的直接加热单元操作脱氢工段节约了能量。

美国专利申请公开号2010/0240940公开了一种通过乙苯的催化脱氢生产苯乙烯的方法，其以可以为1.0或低于1.0的蒸汽/油比例使用稀释蒸汽。该方法利用在高温工艺设备中使用特殊和昂贵冶金所需的那些温度以下的蒸汽过热器的出口处的蒸汽温度。此外，此公开依靠的构思是增加通过系统的加热蒸汽的流动而实际上不使用更多的蒸汽。这通过压缩机或蒸汽喷射器而再循环一部分加热蒸汽来实现。发明人似乎不倾向于选择压缩机，猜测是因为在超过600℃的温度下操作旋转设备的高成本和值得怀疑的可靠性。选择蒸汽喷射器要求以高压提供组成的加热蒸汽，而这在乙苯和苯乙烯生产设施整合的情况下是不可行和/或不经济的；鉴于乙苯工艺产生大量的低压蒸汽，苯乙烯工艺提供了用于此低压蒸汽的出口。对于目前绝大多数通过乙苯的脱氢生产的苯乙烯情况的确如此。

出于经济性原因，在工业中仍然需要可以通过利用小于约0.8kg蒸汽/kg乙苯的乙苯脱氢生产苯乙烯的方法和系统。

发明内容

本发明涉及一种利用加热蒸汽和进料蒸汽从而增加链烯基芳烃生产设施的脱氢工段的效率的方法。所述脱氢工段用于将烷基芳烃脱氢至链烯基芳烃。所述方法包括至少第一和第二脱氢反应器、包含烷基芳烃的进料流，其中第一反应器流出物在以相对于彼此串联或并联构造设置的两个或更多的再加热交换器中加热。所述两个或更多的再加热交换器位于所述第一和第二反应器之间，每个再加热交换器提供有独立的过热蒸汽流，并满足如下条件：(a)两个或更多的再加热交换器的过热蒸汽的蒸汽流速等于或小于在用于将烷基芳烃脱氢至链烯基芳烃的等效脱氢工段中的单一再加热交换器的过热蒸汽的蒸汽流速；和(b)两个或更多的再加热交换器的过热蒸汽的温度等于或小于单一再加热交换器要求的过热蒸汽的温度。