[发明专利]用于乙苯脱氢和氢氧化制苯乙烯的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于乙苯脱氢和氢氧化制苯乙烯的装置。 

背景技术

乙苯催化脱氢生成苯乙烯和氢气是一个吸热、分子数增多的平衡反应。提高反应温度、降低反应压力、使用高效能的脱氢催化剂，可提高乙苯的单程转化率，但仍受到热力学平衡的限制。乙苯脱氢-氢气选择性氧化工艺是在乙苯催化脱氢的基础上增加氢气选择性氧化反应的新工艺。相对于乙苯催化脱氢工艺而言，该工艺主要具有两点优势：(1)由于产物之一的氢气被反应消耗，有利于乙苯脱氢反应向生成苯乙烯方向移动，从而提高反应的转化率；(2)乙苯脱氢为吸热反应，氢气燃烧产生热量为下一步脱氢提供热量。国内外学者从20世纪80年代初开始研究开发乙苯脱氢-氢气选择性氧化技术，目前有UOP公司等公司对乙苯脱氢-氢气选择性氧化技术拥有专利，见美国专利US5994606、US6165352、US6858769，世界专利WO9633152。据上述专利报道，采用氢氧化技术后，乙苯转化率从原先的65％左右提高到74％。 

世界上应用该技术建成投产的工业装置有9套，分别位于美国、加拿大、伊朗，国内燕山石化也于2001年用该技术进行了苯乙烯装置的改造。建成的装置中，一般将氢氧化反应器置于一段和二段脱氢反应器之间，这类装置只能将第一脱氢反应器产生的氢气部分燃烧，无法将第二脱氢反应器产生的氢气燃烧掉，因此该技术存在烧氢不充分，转化率仍不高的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中乙苯转化率低的问题，提供一种新的用于乙苯脱氢和氢氧化制苯乙烯的装置，使乙苯脱氢过程中产生的氢气大部分得以燃烧，促进乙苯脱氢反应向生成苯乙烯的方向移动，该装置具有乙苯转化率高的优点。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于乙苯脱氢和氢氧化的装置，包括两个串联的固定床乙苯脱氢反应器，其中在两个串联的固定床反应器之后还连接 有至少一个氢氧化反应器。 

上述技术方案中，优选方案之一为两个串联的固定床反应器之后还连接有一个氢氧化反应器。优选方案之二为两个串联的固定床反应器之后还连接有两个氢氧化反应器。 

氢氧化反应器安装前后的脱氢反应效果通过乙苯脱氢反应加以验证，其过程简述如下： 

将脱离子水和乙苯分别经计量泵输入预热混合器，预热后进入第一脱氢反应器，反应器采用电热丝加热，使之达到预定温度。反应器内可填装750毫升，粒径为3毫米的催化剂。第二脱氢反应器与第一脱氢反应器串联，在两段脱氢反应器之后连接氢氧化反应器3，氢氧化反应器3中装填氢氧化催化剂150毫升以及与第一和第二反应器相同体积的脱氢剂。反应器3流出的脱氢产物经水冷凝后用气相色谱仪分析其组成。

在两个脱氢反应器之后引入氢氧化反应器，由于将前面两只脱氢反应器中产生的氢气大部分燃烧除去，进一步促进化学平衡向有利于苯乙烯生产的方向进行，同时燃烧产生的大量热量作为第三反应器中脱氢反应所需的热源，使之不需要另外的热源，节省了过热蒸汽炉的投资。同时，该方案优于UOP公司报道的在两只乙苯脱氢反应器之间增加一只氢氧化反应器的方案，因为燃烧的氢气量更多，平衡移动更彻底，产生热量更多。在第一脱氢反应器、第二脱氢反应器及氢氧化反应器入口温度为620℃，水/乙苯重量比为1.3，空速0.5小时^-1，氢氧化反应器出口压力为50kPaA的条件下，乙苯转化率可达到78％，选择性保持在95％以上，取得了较好的技术效果。 

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。 

具体实施方式

【实施例1】 

在第一脱氢反应器、第二脱氢反应器、氢氧化反应器中分别装填中石化上海石油化工研究院生产的GS-10脱氢催化剂、GS-10脱氢催化剂及SHO-01氢氧化催化剂的条件下，控制三只反应器的入口温度均为620℃，水/乙苯重量比为1.3，空速0.5小时^-1，氢氧化反应器出口压力为50kPaA的条件下，将乙苯与水蒸汽混合均匀后依次通过一、二段脱氢反应器和氢氧化反应器。将反应产物经冷凝后取样进行色谱分析，得到乙苯转化率、苯乙烯选择性。 

【实施例2、3】 

反应器中催化剂装填方式和装填量同实施例1，只是将反应器的操作条件进行调整，具体见表1、2。反应效果见表3。 

【实施例4】 

增加一段氢氧化反应器，其余同实施例1，具体见表1、2。反应效果也见表3。 

【比较例1～4】