一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法技术

本发明专利技术提供了一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法，主要解决干气制乙苯工业化生产过程中的再生问题，同时解决了尾气脱苯和热量利用的问题。其特点在于两个并联的固定床反应器内装填同一种特征催化剂，该催化剂在适宜的操作条件下能催化烷基化反应和/或烷基转移反应。正常工况下，两个反应器并联开，烷基化反应器内主要发生乙烯与苯的烷基化反应，烷基转移反应器内主要发生苯与多乙苯的烷基转移反应。当其中一个反应器催化剂器内再生时，另一个反应器中原料干气正常进料，正常生产。本发明专利技术的两个反应器在正常生产和再生操作之间能灵活切换，当一个反应器再生的时候不影响另一个反应器的正常运行。与目前工业上采用的再生方法相比，再生期间装置不停车，不损失含乙烯的原料气，大大提高了炼厂的经济效益。大大提高了炼厂的经济效益。大大提高了炼厂的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法


[0001]本专利技术提供了一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法。具体地说是一种将含乙烯的干气转化为高附加值的乙苯产品的方法，该方法适用于不同乙烯浓度和不同来源的干气，在工业化生产过程中、以及催化剂再生工况下，装置不停车，均能得到理想的乙苯产品。

技术介绍

[0002]乙苯是一种重要的有机化工原料，主要用来生产苯乙烯，进而生产聚苯乙烯、工程塑料和丁苯橡胶等。近年来，随着经济的发展，我国对乙苯的需求不断增长，常年处于供不应求的状态，每年有超过40％的需求依赖进口。
[0003]同时，随着我国炼油工业的不断发展，炼厂内副产大量的干气尾气，其中的乙烯数量可观，通常被作为燃料或直接放火炬烧掉，造成了资源的巨大浪费。而干气制乙苯技术能有效地利用这部分作为燃料使用的干气，生产出市场上供不应求的高附加值乙苯产品，能较大程度地提高炼厂的经济效益。
[0004]干气制乙苯技术是由上世纪中叶开始发展起来的乙烯制乙苯技术延展而来的，原料由高浓度的乙烯或纯乙烯变成了含乙烯浓度较低的稀乙烯或干气。
[0005]干气制乙苯，是指在分子筛催化剂的作用下，干气中的乙烯与苯发生烷基化反应生成乙苯。为了提高乙苯的产量，通常在烷基化反应器之后设置一个烷基转移反应器，使烷基化反应副产的二乙苯等与苯发生烷基转移反应，再次生成目标产物乙苯。在现有的已经工业化的方法中，烷基化反应和烷基转移反应分别在前后两个反应器中进行，原料干气和苯先进入烷基化反应器，随后的产物和循环苯一起，进入烷基转移反应器。原料干气只进烷基化反应器，不进烷基转移反应器，烷基化反应只在一个反应器中进行，另一个反应器中只进行烷基转移反应。
[0006]目前国内已经工业化的稀乙烯干气制乙苯的装置很多都是气相法工艺路线。气相法干气制乙苯工艺要求反应温度高，其反应机理和强放热反应的热效应也决定了催化剂容易结焦失活的特点。目前已经工业化的干气制乙苯技术普遍采用催化剂停工再生的方式，当两个反应器中任一个反应器需要再生的时候，整套装置都要停工。一般地，工业装置上烷基化反应催化剂和烷基转移反应催化剂的反应周期都不到一年，对单个反应器而言，一年再生两次，期间将有16天的乙烯被烧掉，损失乙烯1500吨，按照每吨2000元计算，一年损失约300万元；两个反应器一年损失约600万元。
[0007]为此，很多研究人员通过优化工艺流程和改进催化剂性能，降低反应温度，或是提高进料中乙烯浓度，降低苯烯比，等等，期望在提高乙苯产品收率和纯度的同时，缓解催化剂的失活，减少催化剂的再生频率，延长装置的运行周期。
[0008]CN2012104578346中公开了一种用于乙烯与苯反应制乙苯的催化剂及其制备方法和应用。该方法的催化剂包括两种改性分子筛，即改性ZSM
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5分子筛和改性超稳Y型分子筛。该催化剂在气相烷基化反应状态下，能降低反应温度并维持较低的反应压力(反应温度300
～450℃，反应压力0.5～1.0MPa)。由于反应温度的降低，催化剂积碳失活速率减慢，单程寿命延长；同时催化剂的活性、选择性和稳定性会相应的增强，有利于生产装置的长周期运转；另外，反应温度的降低必然会导致能耗降低。
[0009]CN2009102016662中公开了一种纯乙烯或干气与苯反应生产乙苯的方法。该方法在气相烷基化反应器中分段装填不同活性的ZSM
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5分子筛催化剂，在液相烷基转移反应器中装填β分子筛催化剂，原料纯乙烯或干气、苯都采用分段进料的方式带走反应热，控制反应温升，从而减少副产物的生成，抑制催化剂的结焦。该方法乙烯转化率可达99.8～100％，乙基选择性可达99.7～99.8％，乙苯中的二甲苯含量由850ppm降到500ppm，产品纯度由99.6％提高到99.8％，烷基化催化剂的再生周期由12个月延长到18个月，使用寿命由2年延长到3年。
[0010]CN2016104310970中公开了一种提高稀乙烯制乙苯装置产能的方法。该方法采用两个烷基化反应器，其中一个是液相烷基化反应器A，另一个是气相烷基化反应器B。当原料为纯乙烯时，A和B采取并联的方式，当原料为富乙烯气时，A和B采取串联的方式，即A反应器的流出物经闪蒸后气相组分与原料干气一起，进入B反应器。该方法旨在提高乙苯装置的产能，但是要求原料为纯乙烯和富乙烯，富乙烯中乙烯浓度为40～99.9％。
[0011]对常规的催化裂化干气而言，其中的乙烯浓度约15％，甲醇制烯烃产生的干气中乙烯浓度能达到65％左右。干气原料的来源广，其中的乙烯浓度差别很大。
[0012]本专利技术提供了一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法。本专利技术采用两个并联的固定床反应器，在正常生产和再生操作之间能灵活切换，当一个反应器再生的时候不影响另一个反应器的正常运行。在特征催化剂的作用下，两种工况下都能得到理想的乙苯产品。与目前工业上采用的停工再生相比，再生期间装置不停车，不损失含乙烯的原料气，大大提高了炼厂的经济效益。
[0013]本专利技术不受催化剂再生操作和反应周期长短的限制，因此对不同乙烯浓度、不同来源的干气进料、反应温度、反应压力、芳烃循环量等操作条件的变化，都有很强的适应性。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法。具体地说是一种将含乙烯的干气转化为高附加值的乙苯产品的方法，该方法适用于不同乙烯浓度、不同来源的干气，在工业化生产过程中，以及催化剂再生操作工况下，装置不停车，均能得到理想的乙苯产品。
[0015]本专利技术提供的一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法，包括如下步骤：
[0016](1)原料干气从烷基化反应器和烷基转移反应器的顶部和催化剂床层之间分段进入；这两个反应器都是固定床反应器，反应器内分段装填同一种特征催化剂，该催化剂是由碱土金属、稀土元素和/或VA族的元素化合物共同改性的ZSM
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5和/或ZSM
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11分子筛催化剂，在适宜条件下能催化烷基化反应和/或烷基转移反应；
[0017](2)在特征催化剂的作用下，烷基化反应器内主要发生干气中的乙烯与苯烷基化生成乙苯、多乙苯的反应，烷基转移反应器内主要发生苯与多乙苯烷基转移生成乙苯的反应；
[0018](3)反应产物从两个反应器的底部流出，经换热后进入吸收分离塔；该塔分为四
段，塔上段为填料段，塔中段为列管冷却段，塔下段为板式塔段，底段为塔釜段；反应产物从吸收分离塔的塔釜上部进入，吸收剂从填料段顶部进入，经吸收、分离过程后，尾气从塔顶出装置，富吸收液和反应产物中的冷凝液体混合，从塔釜底部流出，进入苯塔；
[0019](4)常温新鲜苯从苯塔回流罐加入，苯塔不凝气返回吸收分离塔，苯塔上段抽出循环苯返回两个反应器，循环苯分为两股，一股直接做循环冷苯，从催化剂床层之间分段进入反应器，另一股与反应产物换热、经多用途加热炉加热后，作为循环热苯从反应器顶进入；苯塔底物料进入乙苯塔，在乙苯塔顶得到产品乙苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干气制乙苯的工业化生产和再生的方法，包括如下步骤：(1)原料干气从烷基化反应器和烷基转移反应器的顶部和催化剂床层之间分段进入；这两个反应器都是固定床反应器，反应器内分段装填同一种特征催化剂，该催化剂是由碱土金属、稀土元素和/或VA族的元素化合物共同改性的ZSM
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5和/或ZSM
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11分子筛催化剂，在适宜条件下能催化烷基化反应和/或烷基转移反应；(2)在特征催化剂的作用下，烷基化反应器内主要发生干气中的乙烯与苯烷基化生成乙苯、多乙苯的反应，烷基转移反应器内主要发生苯与多乙苯烷基转移生成乙苯的反应；(3)反应产物从两个反应器的底部流出，经换热后进入吸收分离塔；该塔分为四段，塔上段为填料段，塔中段为列管冷却段，塔下段为板式塔段，底段为塔釜段；反应产物从吸收分离塔的塔釜上部进入，吸收剂从填料段顶部进入，经吸收、分离过程后，尾气从塔顶出装置，富吸收液和反应产物中的冷凝液体混合，从塔釜底部流出，进入苯塔；(4)常温新鲜苯从苯塔回流罐加入，苯塔不凝气返回吸收分离塔，苯塔上段抽出循环苯返回两个反应器，循环苯分为两股，一股直接做循环冷苯，从催化剂床层之间分段进入反应器，另一股与反应产物换热、经多用途加热炉加热后，作为循环热苯从反应器顶进入；苯塔底物料进入乙苯塔，在乙苯塔顶得到产品乙苯，乙苯塔塔底液是以二乙苯为主的多乙苯，分为三股，一股得到芳烃油，一股作为吸收剂返回吸收分离塔，一股作为烷基转移反应原料，从反应器顶和催化剂床层之间返回两个反应器；(5)正常工况下，烷基化反应器和烷基转移反应器在各自适宜的操作条件下并联开；当其中一个反应器内催化剂需要再生时，将该反应器从反应系统隔离，催化剂器内再生，另一个反应器中原料干气能正常进料，在特征催化剂的作用下，主要发生乙烯与苯的烷基化反应，同时也发生苯与多乙苯的烷基转移反应，反应产物进入后续分离系统。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述原料干气是催化裂化干气、深度催化裂解干气、MTO干气、MTP干气以及其他石油二次加工或者煤加工过程中产生的含烯气体，干气组成中乙烯浓度在5％～99％(v)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)和步骤(2)中所述的特征催化剂是由碱土金属、稀土元素和/或VA族的元素化合物共同改性的ZSM
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5和/或ZSM
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11分子筛催化剂，其中碱土金属含量2～10％(wt)，稀土元素含量2～10％(...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚小燕，张瑞驰，俞祥麟，张芳，丁艳明，周刚，孙艳茹，郭金宝，张丰豪，张浩，
申请(专利权)人：北京惠尔三吉绿色化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：