TWI432399B - 自乙基苯脫氫反應器離開的物流之冷卻方法 - Google Patents

Description

自乙基苯脫氫反應器離開的物流之冷卻方法

本發明關於一種自乙基苯脫氫反應器離開的物流之冷卻方法。用於製造苯乙烯的乙基苯之催化脫氫反應通常在約540-660℃之範圍內的溫度下於近大氣壓力或甚至低於大氣壓力條件下進行。通常，將蒸汽對乙基苯之莫耳比為或許6、7或8或甚至更高的乙基苯蒸汽進料通過在絕熱脫氫反應器中的脫氫催化劑，諸如氧化鐵。使用大量的蒸汽以供應一部分顯熱至脫氫反應(吸熱反應)，以減低乙基苯分壓，以利於脫氫反應，且維持催化劑沒有焦炭或碳沉積物。自乙基苯脫氫反應器離開的物流(亦稱為流出氣體)主要含有苯乙烯、氫、未反應之乙基苯、苯、甲苯與少量二乙烯基苯、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳、各種聚合材料及焦油，以及水性組份。

US 3256355關於製造苯乙烯的乙基苯脫氫反應。於此先前技藝中，關於自乙基苯脫氫反應器離開的物流，在整個方法中，以冷凝所含之蒸汽的潛熱加熱蒸餾塔的再沸騰物。該物流先以熱水清洗以移除焦油，接著壓縮及送至再沸騰物。

US 4288234敘述一種乙基苯脫氫反應，其中將自乙基苯脫氫反應器離開的物流引入含有一或多個冷卻步驟及一壓縮步驟的冷卻區中。將基本上為氫的餘留氣體以乙基苯清洗及接著以多乙基苯清洗，以移除芳族物。

US 4628136敘述一種乙基苯脫氫反應，其中將自乙基苯脫氫反應器離開的物流引入慣用的冷卻區中，於該區回收(i)氣相(基本上為氫)，(ii)有機相(乙基苯及苯乙烯)，及(iii)水相。將該水相進一步與新鮮的乙基苯混合，接著蒸發，同時冷凝乙基苯/苯乙烯蒸餾塔的回流物及接著送至脫氫催化劑。

US 6388155關於一種自乙基苯製造苯乙烯單體的方法，其包含下列步驟：

a)令該乙基苯在蒸汽的存在下進行催化性脫氫反應，藉此以催化製造含有未反應之乙基苯及輕質組份與苯乙烯單體及重質組份之脫氫流出氣體；

b)以回流物洗滌該流出氣體，以移除該流出氣體中之至少一部分的該苯乙烯單體及重質組份；

c)冷凝該經洗滌的流出氣體，藉此製造液體有機脫氫混合物、水相及氣相；

d)使用該液體有機脫氫混合物的一部分作為該步驟b)洗滌用之回流物。

在該步驟b)之洗滌器底部回收水相及有機相，將該水相與在步驟c)回收之水相混合，並將該有機相進料至蒸餾塔，以分離乙基苯及苯乙烯單體。

已發現一種新的方法，其中將步驟a)的脫氫流出物以水相驟冷，並在驟冷塔之塔底回收基本上所有存在於乙基苯脫氫流出物中的蒸汽。

其一項優點是在該脫氫流出物中所含有之大部分的二乙烯基苯及聚合材料可輕易地被移除。該移除消除了在苯乙烯回收過程中的冷凝器及其他裝置中的積垢及堵塞問題。

US 3 515 764、GB 2 092 018、US 3 515 765、US 3 515 766及US 3 515 767敘述用於回收在乙基苯脫氫流出物流中的苯乙烯之方法。在該等先前技藝中，驟冷裝置僅具有一種塔頂流出物。

本發明為一種自乙基苯製造苯乙烯單體之方法，其包含下列步驟：a)令該乙基苯在蒸汽的存在下進行催化性脫氫反應，藉此以催化製造基本上含有未反應之乙基苯、苯乙烯單體、氫、蒸汽及二乙烯基苯之脫氫流出氣體；b)在至少一驟冷塔中以水性回流物驟冷該流出氣體以冷卻該流出氣體，藉此在塔頂獲得氣體及在塔底獲得比水性回流物更溫熱的液體物流；c)將該塔頂氣體冷凝，藉此製造液體有機相、水相及氣相；d)使用步驟c)之該水相的一部分或全部作為該步驟b)驟冷用之回流物；e)將在步驟b)所獲得的液體物流送至傾析器，以回收水相及有機相。

利用已知的方式自步驟c)及e)之有機相回收苯乙烯。

其一優點是在該脫氫流出物中所含有之大部分的二乙烯基苯及聚合物材料被移除。該移除消除了在步驟c)之冷凝器中的積垢及堵塞問題。

根據一具體實施例，將混合槽安置在介於驟冷塔與步驟e)的傾析器之間的液體物流上。將有效量之芳族組份(有利的是不會聚合的芳族組份)引入該混合槽中，該組份有利的是乙基苯或苯或甲苯或其混合物。該引入的目的係使重質有機物遷移至傾析器中的有機相中，以造成潔淨的水相離開傾析器。〝潔淨的水相〞意謂自傾析器離開的該水相不會在容器、管子及任何設備零件中引發積垢或無規聚合反應。

根據另一具體實施例，自步驟e)之傾析器離開的水相通過汽提器，以移除實質部分的任何餘留之有機組份，主要為乙基苯及苯或甲苯。有利的是移除儘可能多的餘留之有機組份。接著有利的是使用該水相製造蒸汽。

根據與步驟b)之萃取塔有關的另一具體實施例，將來自步驟c)之水相送至該驟冷塔之塔頂，及將來自步驟a)之脫氫流出物送至該驟冷塔之塔底。根據另一具體實施例，利用噴嘴將來自步驟c)之該水相分散在驟冷塔中。

根據另一具體實施例，該驟冷塔之塔底沒有液面，以減少逗留時間而避免積垢及無規聚合反應。

圖1例示一種根據本發明的方法。10為步驟b)之驟冷塔，20為步驟c)之冷凝器，30為傾析器(分離器)，及40為步驟e)之傾析器。自乙基苯脫氫反應器離開的物流在約120-150℃下冷卻，及經由管線1送至驟冷塔10。約40℃之水相經由管線5進料至驟冷塔。自驟冷塔離開的液體物流6約65℃，驟冷塔之塔頂氣體約70℃，並經由管線2送至冷凝器20。自冷凝器20離開的約40℃之冷凝及未冷凝組份經由管線3送至傾析器30，以製造氣體物流9、液體有機相4及水相5。自驟冷塔10離開的物流6被送至傾析器40，以製造液體有機相8及水相7。隨意地將混合槽(未顯示在該圖1上)安置在物流6上。將有效量之芳族組份引入該混合槽中，該組份有利為乙基苯或苯或甲苯或其混合物。圖2係藉由將混合槽安置在圖1中的物流6上而衍生而來。物流6離開驟冷塔，並被送至混合槽61，其中芳族組份經由管線62而引入，及經由管線63而送至步驟c)之傾析器40。

至於自乙基苯脫氫反應器離開的物流(亦稱為流出氣體)，其主要含有苯乙烯、氫、未反應之乙基苯、苯、甲苯與少量二乙烯基苯、甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳、各種聚合材料及焦油，以及水性組份。有利地，自乙基苯脫氫反應器離開的物流係在減壓下取得，且驟冷塔係在該減壓下操作。例如，該減壓係在0.2至0.7絕對巴之範圍內，有利的是在0.3至0.5之範圍內。

至於步驟b)之驟冷塔，其可為任何類型之液體/氣體接觸器，諸如以實例說明，填充塔或具有盤或盤與填料之組合的塔。有利地，利用噴嘴以分散被送至驟冷塔之塔頂上的水相，且沒有任何填料。隨意地，一或多個(有利的是兩個)清洗盤可位於驟冷塔之塔頂上的噴嘴上方，但是必須以將送至噴嘴之水相的一部分進料至清洗盤。

將在步驟c)及步驟e)回收的液體有機相送至回收區段，以使苯乙烯及乙基苯與所有雜質分離，將乙基苯再循環至脫氫反應。

根據一具體實施例，將混合槽安置在介於驟冷塔與步驟e)的傾析器之間的液體物流上。將有效量之芳族組份引入該混合槽中，該組份有利地為乙基苯或苯或甲苯或其混合物。該引入的目的係使重質有機物遷移至傾析器中的有機相中，以造成潔淨的水相離開傾析器。〝潔淨的水相〞意謂自傾析器離開的該水相不會在容器、管子及任何設備零件中引發積垢或無規聚合反應。引入混合槽中的芳族組份可以是任何不會聚合的芳族物，其有利地為乙基苯或苯或甲苯或其混合物。所引入之該芳族組份的量為該水相含量之0.05至5重量%。該混合槽的體積經設計而有利地具有5至45分鐘之逗留時間。

根據另一具體實施例，自步驟e)之傾析器離開的水相通過汽提器，以移除儘可能多的任何餘留之有機組份，主要為乙基苯及苯或甲苯。接著有利地使用該水相製造蒸汽。該汽提器本身是為已知的，且如同任何汽提器一樣運作(蒸餾塔的脫氣區段)。汽提器之頂端溫度係取決於汽提器的操作壓力而有利為大約95℃至110℃。汽提器之頂部餾出物包含水、苯、甲苯及其他芳族物，將其冷凝及有利地送至傾析器，將有機相送至回收區段，以分離苯乙烯、乙基苯及其他雜質。本發明的驟冷塔的優點在於節省待汽提之水相的加熱能量。

1．．．乙基苯脫氫流出物流

2．．．管線

3．．．管線

4．．．液體有機相

5．．．水相

6．．．物流

7．．．水相

8．．．液體有機相

9．．．氣體物流

10．．．驟冷塔

20．．．冷凝器

30．．．傾析器(分離器)

40．．．傾析器(分離器)

61．．．混合槽

62．．．管線

63．．．管線

圖1例示本發明之方法的具體實施例。

圖2例示本發明之方法的另一具體實施例。

1．．．乙基苯脫氫流出物流

2．．．管線

3．．．管線

4．．．液體有機相

5．．．水相

6．．．物流

7．．．水相

8．．．液體有機相

9．．．氣體物流

10．．．驟冷塔

20．．．冷凝器

30．．．傾析器(分離器)

40．．．傾析器(分離器)

Claims (7)

1. 一種自乙基苯製造苯乙烯單體之方法，其包含下列步驟：a)令該乙基苯在蒸汽的存在下進行催化性脫氫反應，藉此以催化製造基本上含有未反應之乙基苯、苯乙烯單體、氫、蒸汽及二乙烯基苯之脫氫流出氣體；b)在至少一驟冷塔中以水性回流物驟冷該流出氣體以冷卻該流出氣體，藉此在塔頂獲得氣體及在塔底獲得比水性回流物更溫熱的液體物流；c)將該塔頂氣體冷凝，藉此製造液體有機相、水相及氣相；d)使用步驟c)之該水相的一部分或全部作為該步驟b)驟冷用之回流物；e)將在步驟b)所獲得的液體物流送至傾析器，以回收水相及有機相。
2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中將混合槽安置在介於驟冷塔與步驟e)的傾析器之間的液體物流上，以及將有效量之芳族組份引入該混合槽中，以使重質有機物遷移至步驟e)之該傾析器中的有機相中。
3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中離開步驟e)之傾析器的水相通過汽提器，以移除實質部分的任何餘留之有機組份。
4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中將來自步驟c)之水相送至驟冷塔之塔頂，及將來自步驟a)之脫氫流出物送至該驟冷塔之塔底。
5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中利用噴嘴將來自步驟c)之水相分散在驟冷塔中。
6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中步驟b)之驟冷塔之塔底沒有液面。
7. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中一或多個清洗盤位於驟冷塔之塔頂上的噴嘴上方，及將送至噴嘴的水相之一部分進料至該清洗盤。