專利名稱：烷基苯的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烷基苯的生產(chǎn)工藝，特別涉及外循環(huán)方式的烷基苯生產(chǎn)工藝。
烷基苯中的乙苯、異丙苯是重要的有機(jī)化工原料，其中異丙苯也是生產(chǎn)苯酚、丙酮和α-甲基苯乙烯的重要中間體原料。目前世界上90％以上的苯酚是采用異丙苯法生產(chǎn)，該法在生產(chǎn)苯酚的同時(shí)，還按1∶0.6的比例聯(lián)產(chǎn)另一種重要的有機(jī)原料丙酮。
工業(yè)上用丙烯和苯生產(chǎn)異丙苯的傳統(tǒng)方法有固體磷酸氣相烴化法(SPA法)和改進(jìn)的AlCl3液相烴化法，并以固體磷酸氣相烴化法為主。與AlCl3法相比，SPA法有低污染、弱腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，但也有不盡之處，即操作條件較為苛刻，雜質(zhì)多，不能通過(guò)反烴化來(lái)提高異丙苯的產(chǎn)率。而AlCl3法雖然有較緩和的反應(yīng)條件，并能通過(guò)反烴化提高異丙苯的產(chǎn)率，但強(qiáng)腐蝕、高污染以及繁雜的后處理是其難以克服的缺點(diǎn)。
分子篩液相烴化法由于反應(yīng)條件緩和、轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、雜質(zhì)少、無(wú)污染、無(wú)腐蝕、副產(chǎn)多異丙苯(二異丙苯、三異丙苯)可通過(guò)反烴化轉(zhuǎn)變?yōu)楫惐剑巩惐疆a(chǎn)率高達(dá)99％以上，是近年世界各大工業(yè)集團(tuán)公司所普遍關(guān)注、并競(jìng)相開(kāi)發(fā)研究的一項(xiàng)清潔工藝技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。特別是近、二年來(lái)，分子篩液相烴化技術(shù)在催化劑的抗積碳性能和穩(wěn)定性方面取得了突破后，該技術(shù)很快就在新建裝置和老裝置的改造上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。與傳統(tǒng)工藝相比，表現(xiàn)了很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
目前常被采用生產(chǎn)異丙苯的工藝流程為原料丙烯與新補(bǔ)充的循環(huán)苯在送入反應(yīng)器前先通過(guò)換熱器用熱油或蒸汽預(yù)熱，反應(yīng)器出來(lái)的物料進(jìn)入一個(gè)二段閃蒸裝置，循環(huán)苯的大部分都從該閃蒸裝置分離出來(lái)，進(jìn)到脫丙烷蒸餾段。而后富異丙苯蒸汽進(jìn)入苯塔，在此分離出殘留的循環(huán)苯。然后用白土處理異丙苯。最終白土接觸精制蒸餾中除去烷基化反應(yīng)中由副反應(yīng)生成的少量重質(zhì)物。從這個(gè)最終蒸餾器出來(lái)的釜液為高級(jí)芳烴，主要是二異丙苯(DIPB)。DIPB在裝置的烷基轉(zhuǎn)移工段中再反應(yīng)生成異丙苯。本發(fā)明人認(rèn)為該工藝主要存在反應(yīng)系統(tǒng)操作壓力高，反應(yīng)熱量利用率低的問(wèn)題。文獻(xiàn)WO89/10910中介紹了一種生產(chǎn)烷基苯工藝，該工藝的流程如

圖1所示，主要由烷基化反應(yīng)器、烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器、苯回收塔、異丙苯精制塔、多異丙苯回收塔五個(gè)部分構(gòu)成。其中烷基化反應(yīng)器是一個(gè)把催化劑床層分成至少二個(gè)反應(yīng)段的絕熱床反應(yīng)器，每個(gè)反應(yīng)段中均裝載有烷基化催化劑，苯至少被送入到第一段反應(yīng)器后與新鮮的原料烯烴反應(yīng)生成烷基苯。本發(fā)明人認(rèn)為該工藝同樣存在反應(yīng)系統(tǒng)操作壓力高，反應(yīng)能量利用率低的缺點(diǎn)。
為克服上述文獻(xiàn)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種烷基苯生產(chǎn)新工藝，該工藝具有反應(yīng)系統(tǒng)操作壓力低，苯烴比低，反應(yīng)熱量利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種烷基苯的生產(chǎn)工藝，在烷基化催化劑存在下，原料苯進(jìn)入至少含有二段的烷基化反應(yīng)器，烷基化反應(yīng)器的每一段都裝載有烷基化催化劑，至少進(jìn)入烷基化反應(yīng)器第一段的原料苯與進(jìn)入烷基化反應(yīng)器每一段的原料烯烴反應(yīng)生成烷基苯，其中烷基化反應(yīng)器的出料一部分以外循環(huán)的方式返回入烷基化反應(yīng)器，烷基化反應(yīng)器各段采用中間換熱器分段取熱。
上述技術(shù)方案中烷基化反應(yīng)器是絕熱床反應(yīng)器，原料苯可以是新鮮苯、后續(xù)工段的回收苯或其混合物。原料苯可以是單獨(dú)或與原料烯烴混合后進(jìn)入烷基化反應(yīng)器第一段床層的底部，也可以分幾部分分別進(jìn)入烷基化反應(yīng)器中每一段床層的底部。原料烯烴為C2～C6的烯烴，其優(yōu)選方案為C2～C3的烯烴。原料烯烴可以是新鮮的烯烴、后續(xù)工段的回收烯烴或其混合物。烷基化反應(yīng)器的出料可以分幾份分別以外循環(huán)的方式返回入烷基化反應(yīng)器的各反應(yīng)段底部，但至少須以外循環(huán)方式返回入烷基化反應(yīng)器的第一段反應(yīng)床層，外循環(huán)比為0.5～4。烷基化反應(yīng)器的反應(yīng)段床層數(shù)優(yōu)選方案為三段。
烷基化反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為130～300℃，其優(yōu)選范圍為150～270℃，對(duì)生成乙苯反應(yīng)溫度為230～270℃；對(duì)生成異丙苯反應(yīng)溫度為180～210℃；對(duì)生成己基苯反應(yīng)溫度為150～200℃。烷基化反應(yīng)器的反應(yīng)壓力為1.5～4.0MPa，其優(yōu)選范圍為1.8～3.5MPa，對(duì)生成乙苯的反應(yīng)壓力為3.0～3.8MPa，對(duì)生成異丙苯的反應(yīng)壓力為2.0～3.0MPa，對(duì)生成己基苯的反應(yīng)壓力為1.5～2.5MPa。
由于本發(fā)明采用外循環(huán)工藝，不僅能有效減少反應(yīng)床層的段數(shù)，而且外循環(huán)物料稀釋了物料丙烯的濃度，使反應(yīng)系統(tǒng)的操作壓力得以降低，同時(shí)減少了動(dòng)力消耗，降低了床層的絕熱溫升。另外，還強(qiáng)化了傳熱，減少了換熱器的傳熱面積，在正常運(yùn)行時(shí)，借助分段取熱，外循環(huán)和閃蒸的綜合效果，使反應(yīng)熱得以全部用作了原料預(yù)熱和回收苯的蒸餾熱源，提高了反應(yīng)熱的利用效率，同時(shí)降低了苯烴比。一般外循環(huán)比不采用外循環(huán)的工藝可節(jié)省蒸汽15％以上，取得了很好的效果。
附圖1是文獻(xiàn)WO89/10911中生產(chǎn)烷基苯的工藝流程。
附圖2是本發(fā)明生產(chǎn)烷基苯的工藝流程。
1為烷基化反應(yīng)器，2為烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器，3為烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器頂部出料，4為苯回收塔，5為烷基苯精制塔，6為多烷基苯回收塔，7為苯回收塔頂出料，8為烷基苯精制塔頂出料，9為多烷基苯回收塔頂出料，10為多烷基苯回收塔釜出料，11為新鮮原料苯，12,13,14為原料烯烴，15為烷基化反應(yīng)器頂部出料，16為烷基化反應(yīng)器底部進(jìn)料，17為烷基化反應(yīng)器頂部外循環(huán)物料。
原料苯、第一反應(yīng)段的原料烯烴和來(lái)自苯回收塔4的回收苯混合，經(jīng)換熱器后與第一、二反應(yīng)段出口物料換熱后，再經(jīng)換熱器被烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器2出口物料預(yù)熱到一定的溫度，與來(lái)自烷基化反應(yīng)器1出口的循環(huán)物料一起進(jìn)入烷基化反應(yīng)器1的第一反應(yīng)段。烯烴在過(guò)量苯的存在下，完全反應(yīng)生成烷基苯和少量的多烷基苯。
一段反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)外部冷卻熱交換器移走部分反應(yīng)熱，并控制一定的溫度與第二反應(yīng)段原料烯烴混合進(jìn)入烷基化反應(yīng)器1的第二反應(yīng)段，烯烴同樣在過(guò)量苯的存在下，完全反應(yīng)生成烷基苯和一定量的多烷基苯。
二段反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)外部冷卻熱交換器移走部分反應(yīng)熱，并控制一定的溫度與第三反應(yīng)段原料烯烴混合進(jìn)入烷基化反應(yīng)器1的第三反應(yīng)段，完成同樣的反應(yīng)，后面的段數(shù)、物料走向情況同前面。
烷基化反應(yīng)器1的出口含烷基苯、多烷基苯和過(guò)量苯的反應(yīng)產(chǎn)物，一部分經(jīng)循環(huán)泵按一定的循環(huán)比，以“外循環(huán)”的方式回入第一反應(yīng)段。另一部分與來(lái)自多烷基苯回收塔6的多烷基苯混合后，直接送入裝有分子篩催化劑的烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器2，在過(guò)量苯的存在下，大部分多烷基苯轉(zhuǎn)化為烷基苯。
烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器2出口含烷基苯、苯和少量未反應(yīng)多烷基苯的反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)換熱器及控壓閥，送往常壓閃蒸罐。
來(lái)自閃蒸罐的兩股汽、液相物流直接送入苯回收塔4，從塔頂回流罐排出由原料烯烴帶入的烷烴等不凝性氣體，精餾段側(cè)線液相抽出回收苯，供循環(huán)使用。
苯回收塔4塔釜不含苯的粗烷基苯直接送往烷基苯減壓精制塔5，從塔頂蒸出成品烷基苯。烷基苯精制塔5塔釜含有少量重質(zhì)組分的多烷基苯，直接送往多烷基苯減壓回收塔6，回收多烷基苯脫除重質(zhì)組分，從塔頂蒸出多烷基苯，返送烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器2，塔釜排出的重質(zhì)組分可作燃料使用。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述實(shí)施例1按附圖2的反應(yīng)流程，苯與丙烯反應(yīng)生成異丙苯，采用三段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中異丙苯含量21％，外循環(huán)比為1，每段反應(yīng)絕熱溫升30℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度180℃，出口溫度210℃，反應(yīng)選擇性丙基選擇性≥99％，異丙苯中正丙苯≤350ppm，反應(yīng)壓力2.6～3.0MPa，蒸汽耗量為0.37噸/噸異丙苯。實(shí)施例2按附圖2的反應(yīng)流程，苯與丙烯反應(yīng)生成異丙苯，采用三段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中異丙苯含量23％，外循環(huán)比為3，反應(yīng)絕熱溫升12℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度180℃，出口溫度192℃，反應(yīng)選擇性丙基選擇性≥99.0％，異丙苯中正丙苯≤250ppm，反應(yīng)壓力2.3～2.6MPa，蒸汽耗量為0.32噸/噸異丙苯。實(shí)施例3按附圖2的反應(yīng)流程，苯與乙烯反應(yīng)生成乙苯，采用三段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中乙苯含量20％，外循環(huán)比為2，反應(yīng)絕熱溫升17℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度233℃，出口溫度250℃，反應(yīng)選擇性乙基選擇性≥99％，乙苯中二甲苯≤50ppm，反應(yīng)壓力3.2～3.5MPa，蒸汽耗量為0.30噸/噸乙苯。實(shí)施例4按附圖2的反應(yīng)流程，苯與己烯反應(yīng)生成己基苯，采用二段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中己基苯含量16％，外循環(huán)比為1，反應(yīng)絕熱溫升26℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度160℃，出口溫度186℃，反應(yīng)選擇性己基選擇性≥99％，反應(yīng)壓力1.7～2.0MPa，蒸汽耗量為0.44噸/噸己基苯。比較例1按附圖1的反應(yīng)流程，苯與丙烯反應(yīng)生成異丙苯，采用四段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中異丙苯含量14％，反應(yīng)絕熱溫升30℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度180℃，出口溫度210℃，反應(yīng)選擇性丙基選擇性≥99％，異丙苯中正丙苯≤350ppm，反應(yīng)壓力2.9～3.3MPa，蒸汽耗量為0.44噸/噸異丙苯。比較例2按附圖1的反應(yīng)流程，苯與乙烯反應(yīng)生成乙苯，采用四段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中乙苯含量13％，反應(yīng)絕熱溫升23℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度230℃，出口溫度253℃，反應(yīng)選擇性乙基選擇性≥99％，乙苯中二甲苯≤50ppm，反應(yīng)壓力4.0～4.5MPa，蒸汽耗量為0.35噸/噸乙苯。比較例3按附圖1的反應(yīng)流程，苯與己烯反應(yīng)生成己基苯，采用四段式絕熱床反應(yīng)器，所用催化劑為分子篩催化劑，反應(yīng)液中己基苯含量16％，反應(yīng)絕熱溫升26℃，反應(yīng)器進(jìn)口溫度160℃，出口溫度186℃，反應(yīng)選擇性己基選擇性≥99％，反應(yīng)壓力1.7～2.0MPa，蒸汽耗量為0.51噸/噸己基苯。
權(quán)利要求
1.一種烷基苯的塵產(chǎn)工藝，在烷基化催化劑存在下，原料苯進(jìn)入至少含有二段的烷基化反應(yīng)器，烷基化反應(yīng)器的每一段都裝載有烷基化催化劑，至少進(jìn)入烷基化反應(yīng)器第一段的原料苯與進(jìn)入烷基化反應(yīng)器每一段的原料烯烴反應(yīng)生成烷基苯，其特征在于烷基化反應(yīng)器的出料一部分以外循環(huán)的方式返回入烷基化反應(yīng)器，烷基化反應(yīng)器各段采用中間換熱器分段取熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于烷基化反應(yīng)器是絕熱床反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于原料苯是新鮮苯、后續(xù)工段的回收苯或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于原料烯烴是C2～C6的烯烴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于原料烯烴是C2～C3的烯烴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于原料烯烴是新鮮的烯烴、后續(xù)工段的回收烯烴或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于烷基化反應(yīng)器的出料一部分以外循環(huán)的方式至少返回入烷基化反應(yīng)器的第一段床層，外循環(huán)比為0.5～4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述烷基苯的生產(chǎn)工藝，其特征在于烷基化反應(yīng)器分為三段絕熱床層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種烷基苯的生產(chǎn)工藝,在烷基化催化劑存在下,原料苯進(jìn)入至少含有二段的烷基化反應(yīng)器,至少進(jìn)入烷基化反應(yīng)器第一段的原料苯與進(jìn)入烷基化反應(yīng)器每一段的原料烯烴反應(yīng)生成烷基苯,反應(yīng)液以外循環(huán)的方式,一部分返回入烷基化反應(yīng)器,烷基化反應(yīng)器各段采用中間換熱器分段取熱技術(shù)。該工藝具有反應(yīng)系統(tǒng)操作壓力低,苯烴比低,反應(yīng)熱量利用率高的優(yōu)點(diǎn),可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C2/66GK1217310SQ97106708
公開(kāi)日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1997年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月13日
發(fā)明者方永成, 戴德斌, 熊瑾 , 周斌 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司, 中國(guó)石油化工總公司上海石油化工研究院