一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法及其设备技术

本发明专利技术提供了一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法及其设备，解决了现有技术中大量水反复汽化和冷凝导致能耗高的问题。该方法包括以下步骤：先供应低压蒸汽和主蒸汽并与乙苯原料混合，生成乙苯和水蒸汽的混合气，再进行催化脱氢反应，最后分离出苯乙烯产品；其中，低压蒸汽配气流量相对于主蒸汽配气流量的百分比为5%~6%，低压蒸汽和主蒸汽以及循环返回凝液的总质量与乙苯原料的质量比降低至1.0～1.2。本发明专利技术通过增加低压蒸汽配气流量而补充的热量来弥补降低水/乙苯比所导致的过热主蒸汽流量减少而降低的热量，以保持过热主蒸汽温度815～855℃不变，由此，本发明专利技术所提供的生产苯乙烯的设备的综合能耗相较于现有技术下降10.0～25.0千克标油/吨苯乙烯产品。

A method for the catalytic dehydrogenation of ethylbenzene to the production of styrene and its equipment

The invention provides a method and equipment for producing styrene by ethylbenzene dehydrogenation, and solves the problem of high energy consumption caused by repeated evaporation and condensation of large quantities of water in the existing technology. The method comprises the following steps: firstly, the supply of low pressure steam and steam and mixed with ethylbenzene feedstock, generating ethylbenzene and steam gas mixture, then the catalytic dehydrogenation reaction, finally isolated styrene products; the low pressure steam valve main steam flow compared with the percentage of gas flow is 5%~6%, the total quality and quality of raw materials of ethylbenzene low pressure steam and steam and condensate recycling ratio decreased to 1 to 1.2. For lower water / ethylbenzene than the main superheated steam flow leads to decrease the heat by adding the low pressure steam gas flow and supplementing the heat, to keep overheating steam temperature 815 to 855 DEG C unchanged, thus, the production of styrene provided by the invention of a comprehensive energy consumption by compared with the prior art drop 10 to 25 kilograms of standard oil / ton styrene products.

【技术实现步骤摘要】
一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法及其设备
本专利技术属于化学工艺领域，具体涉及一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法以及采用该方法生产苯乙烯的设备。
技术介绍
苯乙烯单体是重要的基本有机化工原料，广泛用于生产聚苯乙烯PS、泡沫聚苯乙烯EPS和ABS合成树脂等，此外还可用于生产离子交换树脂、农用乳化剂、医药品、涂料等，因此，苯乙烯是石油化工重要的基本有机化工原料，可用于生产仅次于聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、环氧乙烷EO的第四大乙烯衍生产品，其产量在合成树脂中仅次于聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC，位居第三。乙苯脱氢工艺是当前主要的苯乙烯工业生产方法，在该方法中，原料乙苯在水蒸汽（作为热载体）存在的条件下气化，并进一步用水蒸汽提供反应所需的热量进行气相催化脱氢反应。目前，国际上苯乙烯生产装置的生产能力已趋向大型化和特大型化，并进一步向低能耗方向发展。我国建设的苯乙烯装置与世界发展趋势同步，因此，研发出具有低能耗竞争力的苯乙烯生产工艺具有重要的科研意义和经济效益，这也是化工研发人员长期的研究热点之一。为了有效降低苯乙烯生产工艺的能耗，现有技术提供了多种方法。例如，中国专利CN86108265A提供了一种在有水蒸汽存在和高温条件下采用苯乙烷脱氢生产苯乙烯的工艺，其中，包括低温热回收工艺以及苯乙烷——水蒸汽进料的改进，并且，在分离各种脱氢产物，特别是从苯乙烯中分离苯乙烷时，对通常要损失掉的冷凝热实现了低温热量的回收，并用回收的热量汽化进入脱氢反应器的苯乙烷和水进料液，同时该工艺也不需要使用压缩机。然而，此工艺中的水蒸汽进料的改进为水蒸汽：苯乙烷=1.0～2.2之间，可见水蒸汽与乙苯的质量比偏高，因此，整体工艺能耗仍然较高。又如，中国专利CN103664497A公开了一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法，在一定程度上解决了苯乙烯生产装置水蒸汽用量大、转化率低和设备投资大等问题。不过，此方法中采用的水蒸汽：乙苯的质量比为0.8~2.0:1，仍然较高，因此，供应水蒸汽所需消耗的能量还有进一步降低的空间。中国专利CN1587242A公开了一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的改进方法，其中，水蒸汽在第一阶段通过换热器来加热反应流出物，并在第二阶段分为两股，其主体水蒸汽于第一脱氢反应器的入口处同乙苯混合，另一股补充水蒸汽于第二脱氢反应器的入口处同第一脱氢反应器出口物料混合；然而，其中的总水蒸汽与乙苯的质量比为1.2~1.8:1，水蒸汽与乙苯的质量比较高；又如中国专利CN102258877A公开了一种乙苯和水共沸物的蒸发方法和装置，所述方法包括乙苯和水蒸发的流程，该流程大大提高了传热推动力，并可利用95-100℃的低位能蒸汽，从而达到节能的目的；但是，该装置中的水：乙苯=0.5～2.0，且乙苯没有完全气化。众所周知，降低苯乙烯生产工艺能耗的关键点之一是降低水蒸汽与乙苯原料的质量比（可简称为水/乙苯比）；然而，上述现有技术往往采用了较高的水/乙苯比，存在大量水反复循环进行汽化和冷凝的过程，能量利用很不合理，因此导致能耗居高不下的技术问题。
技术实现思路
为了解决苯乙烯生产工艺能耗高的技术问题，并克服现有技术中的种种缺陷，尤其是采用了较高的水/乙苯比（水蒸汽与乙苯原料的质量比）这一主要缺陷，专利技术人拟提供一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的新工艺方法。如本领域技术人员所熟知的，由于乙苯脱氢反应是吸热反应，现代设计的反应器为绝热反应器，因此在有效降低水/乙苯比的同时，必须提高过热主蒸汽的温度才能满足脱氢反应的供热要求；而来自水蒸汽过热炉的过热主蒸汽温度受到水蒸汽过热炉炉管材料的限制，通常无法进一步提高。因此，如何在不改变炉管材质而不增加投资成本的前提下，既有效降低水/乙苯比又保证过热主蒸汽的温度足够高是达到本专利技术目标的技术难点。为了进一步克服上述技术难点，本专利技术的第一方面，提供了一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法，包括以下步骤：首先供应低压蒸汽和主蒸汽并与乙苯原料相混合，以生成乙苯和水蒸汽的混合气，接着进行催化脱氢反应，最后分离出苯乙烯产品；其中，众所周知，低压蒸汽与主蒸汽均为水蒸汽；其中，低压蒸汽配气流量相对于主蒸汽配气流量的百分比为5%~6%，低压蒸汽和主蒸汽以及循环返回凝液的总质量与乙苯原料的质量比为1.0～1.2。其中，所述循环返回凝液来自用于分离苯乙烯产品和未完全反应的乙苯的分离装置，其中主要包含循环使用的凝水。本专利技术所提供的方法采用了常规的乙苯催化脱氢工艺及相关装置，其技术关键点在于显著提高了低压蒸汽配气流量。其中，低压蒸汽和主蒸汽以及循环返回凝液的总质量与乙苯原料的质量比即通常所述的水/乙苯比。可见，本专利技术采用了提高低压蒸汽配气流量的技术手段，从而通过增加低压蒸汽配气流量而补充的热量来弥补降低水/乙苯比所导致的过热主蒸汽流量减少而降低的热量，以保持过热主蒸汽温度不变，以解决因降低水/乙苯比造成的水蒸汽过热炉炉管材料温度不耐受的问题，达到满足乙苯催化脱氢反应供热要求的技术目的。此外，本专利技术的第二方面，提供了一种采用本专利技术第一方面所述的方法生产苯乙烯的设备，包括：混合气生成装置，用于提供乙苯和水蒸汽的混合气；连接在所述混合气生成装置之后的催化脱氢反应装置，用于乙苯催化脱氢反应生成苯乙烯；连接在所述催化脱氢反应装置之后的分离装置，用于分离苯乙烯产品和未完全反应的乙苯；其特征在于，所述混合气生成装置包括：乙苯蒸发器，乙苯/水/蒸汽分离器，恒沸换热器，水蒸汽过热炉，乙苯过热器；其中，所述乙苯蒸发器采用加热蒸汽进行加热，并设置有乙苯原料入口和低压蒸汽入口，以及乙苯和水蒸汽的混合气出口，该出口位于所述乙苯蒸发器上部；乙苯原料分为两股，其中一股乙苯原料经所述乙苯原料入口进入所述乙苯蒸发器；其中，所述乙苯/水/蒸汽分离器设置有混合液入口、气相乙苯/水蒸汽入口、气相乙苯/水蒸汽出口、下部水流出口和下部乙苯流出口；所述下部水流出口通过管路连接水循环泵，所述水循环泵的输出管路连接至所述恒沸换热器；所述下部乙苯流出口通过管路连接乙苯循环泵，所述乙苯循环泵的输出管路也连接至所述恒沸换热器；所述混合液入口用于接纳另一股乙苯原料、来自所述恒沸换热器的液相乙苯/水和循环返回凝液的混合液；其中，所述循环返回凝液来自所述分离装置，其中包含循环使用的凝水；其中，所述恒沸换热器设置有气相乙苯/水蒸汽出口、液相乙苯/水出口、水流入口和乙苯流入口；其中，所述水蒸汽过热炉设置有主蒸汽入口和过热主蒸汽出口，所述过热主蒸汽出口通过管路连通至所述乙苯过热器；其中，所述乙苯过热器设置有过热主蒸汽入口、气相乙苯/水蒸汽混合入口和高温乙苯/水蒸汽出口；所述乙苯蒸发器的所述上部出口输出的气相乙苯/水蒸汽与所述乙苯/水/蒸汽分离器的所述气相乙苯/水蒸汽出口输出的气相乙苯/水蒸汽进入混合管路混合，所述混合管路连通至所述气相乙苯/水蒸汽混合入口；所述高温乙苯/水蒸汽出口输出生成的乙苯和水蒸汽的混合气。上述乙苯和水蒸汽的混合气随后进入催化脱氢反应装置进行反应，生产出苯乙烯产品；所述分离装置，包括蒸馏塔，以充分分离苯乙烯产品和未完全反应的乙苯。优选地，在上述设备中，所述过热主蒸汽出口输出的过热主蒸汽的温度为815～855℃。优选地，在上述设备中，所述循环返回凝液的流量相对于主蒸汽配气流量的百分比为14%~15%。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法，包括以下步骤：首先供应低压蒸汽和主蒸汽并与乙苯原料混合，生成乙苯和水蒸汽的混合气，接着进行催化脱氢反应，最后分离出苯乙烯产品；其特征在于，低压蒸汽配气流量相对于主蒸汽配气流量的百分比为5%~6%，低压蒸汽和主蒸汽以及循环返回凝液的总质量与乙苯原料的质量比为1.0～1.2。

【技术特征摘要】
1.一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法，包括以下步骤：首先供应低压蒸汽和主蒸汽并与乙苯原料混合，生成乙苯和水蒸汽的混合气，接着进行催化脱氢反应，最后分离出苯乙烯产品；其特征在于，低压蒸汽配气流量相对于主蒸汽配气流量的百分比为5%~6%，低压蒸汽和主蒸汽以及循环返回凝液的总质量与乙苯原料的质量比为1.0～1.2。2.一种采用如权利要求1所述的方法生产苯乙烯的设备，包括：混合气生成装置，用于提供乙苯和水蒸汽的混合气；连接在所述混合气生成装置之后的催化脱氢反应装置，用于乙苯催化脱氢反应生成苯乙烯；连接在所述催化脱氢反应装置之后的分离装置，用于分离苯乙烯产品和未完全反应的乙苯；其特征在于，所述混合气生成装置包括：乙苯蒸发器，乙苯/水/蒸汽分离器，恒沸换热器，水蒸汽过热炉，乙苯过热器；其中，所述乙苯蒸发器采用加热蒸汽进行加热，并设置有乙苯原料入口和低压蒸汽入口，以及乙苯和水蒸汽的混合气出口，该出口位于所述乙苯蒸发器上部；乙苯原料分为两股，其中一股乙苯原料经所述乙苯原料入口进入所述乙苯蒸发器；其中，所述乙苯/水/蒸汽分离器设置有混合液入口、气相乙苯/水蒸汽入口、气相乙苯/水蒸汽出口、下部水流出口和下部乙苯流出口；所述下部水流出口通过管路连接水循环泵，所述水循环泵的输出管路连接至所述恒沸换热器；所述下部乙苯流出口通过管路连接乙苯循环泵，所述乙苯循环泵的输出管路也连接至所述恒沸换热器；所述混合液入口用于接纳另一股乙苯原料、来自所述恒沸换热器的液相乙苯/水和循环返回凝液的混合液；其中，所述循环返...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德荣，洪纯芬，白玫，陈俊士，朱逸，何琨，
申请(专利权)人：中石化上海工程有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31