苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法
【专利摘要】本发明涉及一种苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法，主要解决以往文献中多段绝热固定床反应器中两相邻催化剂床层间距均一造成段间物料混合不均匀、从而影响催化剂反应选择性的问题。本发明通过采用催化剂床层从上到下相邻两个催化剂床层之间的间距逐步增加的技术方案，较好地解决了该问题，可用于苯与乙醇气相烷基化制乙苯的工业生产中。
【专利说明】苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法。
【背景技术】
[0002]乙苯是重要的化工原料，主要用于生产高分子单体苯乙烯。乙苯的生产可以采用各种不同的方法，普遍采用的工业化方法，是以乙烯和苯为原料，在催化剂作用下，通过乙烯与苯的烷基化反应制备而得，所用的催化剂主要有AlCl3和沸石分子筛。其中沸石分子筛催化下的高温气相或液相烷基化方法因对环境友好取得很大的成功。多年来，人们不断对上述方法及所使用的催化剂进行改进。
[0003]利用乙烯与苯的烷基化反应，必须以乙烯为烷基化剂。随着社会经济的持续高速发展，对乙烯的需求日益扩大，但生产乙烯的原料一一石油，正呈逐渐枯竭之势。在石油化工快速发展之前，乙醇脱水制乙烯曾经是主要的乙烯生产路线。但用乙醇脱水制乙烯、乙烯与苯烷基化制乙苯的二步法工艺，由于能耗大，投资高、原料成本大，经济上没有优势。近年来，随着生物技术的发展，非粮乙醇的生产即将工业化，乙醇价格有望大幅度降低，用生物质乙醇和苯直接烷基化制乙苯技术具有较强的竞争力，正日益受到人们的重视。
[0004]在苯和乙醇烷基化制乙苯的反应过程中，烷基化的反应速率主要由乙醇浓度控制。乙醇浓度越高，反应速度越快，催化剂床层的绝热温升就越大，副反应增加，结焦速度加快，催化剂寿命缩短。为了降低进入催化剂床层的乙醇浓度，采用了段间进料的冷激式多段绝热固定床反应器。因此，段间混合效果直接决定乙醇浓度的分布，影响烷基化反应器的性倉泛。
[0005]多段绝热固定床反应器在化工领域应用广泛，其中反应物料是分段从反应器的顶部和段间侧面进入反应器的，既是反应物，也是用于冷却上段催化剂床层下来热物料的冷量来源。催化剂床层内局部的反应物浓度、温度过高，会造成反应速度过快，放出的热量过多，对催化剂不利；在反应物浓度过低的地方，反应速度低，不能充分发挥催化剂的性能，降低了催化剂的效率。因此，冷激物料与上层热物料在段间的混合效果对整个反应器的反应性能影响显著。
[0006]中国专利CN200945431Y、CN2218599Y、CN2759585Y公开了三种不同形式的段间混合装置，其中CN200945431Y、CN2218599Y关注的是段间冷激液的进料形式对混合效果的影响，分别提出了两种由总管与支管组成的流体分布器。CN2759585Y则是公开了一种冷激物料与上层热物料间的混合器，混合器由倒锥形体、支管、侧向环隙和筛板等组成。
[0007]现有文献或反应器设计中，苯与乙醇气相烷基化制乙苯的多段绝热固定床反应器，其两相邻催化剂床层间距是均一的。但由于在不同的混合段，有着不同物料进料流量、温度，对从上到下所有的两相邻催化剂床层间距设置相同均化空间高度，很有可能会造成下段床层的冷激物流并没有与上层物流混合均匀就进入下段催化剂床层，从而影响催化剂的反应选择性。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是现有技术在设计苯与乙醇气相烷基化制乙苯的多段绝热固定床反应器过程中，存在催化剂相邻床层间间距均一，造成段间物料混合不均匀，从而影响催化剂选择性的问题，提供一种新的苯与乙醇气相烷基化制乙苯的方法。该方法具有多段绝热固定床反应器中段间物料混合均匀，使催化剂选择性得以提高的优点。[0009]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法，以苯与乙醇为原料，苯与乙醇的摩尔比为2.5~12，乙醇重量空速为0.6~2.SIT1，在反应温度为330~440°C，反应压力为0.2~2.0MPaG条件下，原料与多段绝热固定床反应器中的气相烷基化催化剂接触，反应生成乙苯，其中多段绝热固定床反应器由入口、出口、壳体和催化剂床层，催化剂床层由2至η个组成，催化剂床层从上到下相邻两个催化剂床层之间的间距依次分别为比、h2、…、比、…、hn,其中，h^ h2<...<hi<...< hn。
[0010]上述技术方案中，变均化空间高度多段绝热固定床反应器两相邻催化剂床层之间的间距hg、hi存在以下关系:优选方案为hi = (1.01~2.0)Iv1，更优先方案为:hi =(1.1 ~1.6)hi_10
[0011]对于苯与乙醇气相烃化制乙苯的多段绝热固定床反应器，在不同的相邻催化剂床层之间的混合段，有着不同物料流量、温度及组成。反应物料从多段绝热固定床反应器的顶部入口进入，往下段催化剂床层流动，随着相邻催化剂床层之间的反应原料的进入，混合段物料的流量会越来越大，因此均化空间高度也应该不同。假如对从上到下所有的段间设置相同均化空间高度，很有可能会造成下段床层的冷激物流并没有与上层物流混合均匀就进入催化剂床层，影响反应的选择性。
[0012]本发明中由于在多段绝热固定床反应器段间混合中采用变均化空间高度混合，克服了以往苯与乙醇气相烃化制乙苯的多段绝热反应器设计中采用等高度混合的方法，存在段间混合高度不足或过高的问题，使段间反应进料与上一段催化剂床层的反应产物混合更充分、分布更均匀，提高了反应器的选择性，减缓了催化剂的结焦，延长了催化剂的再生周期。经试验证明采用本发明的技术方案用于苯与乙醇气相烷基化制乙苯反应工艺中，进入下一段催化剂床层之前的流体混合均方差为3%，催化剂的选择性可提高0.5个百分点，取得了较好的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明用于苯与乙醇气相烃化制乙苯的多段绝热固定床反应器示意图。
[0014]图1中，I为进入多段绝热反应器顶部的反应物料，2为进入第一混合空间的反应物料，3为进入第二混合空间的反应物料，4为进入第η混合空间的反应物料，5为反应器的出料，Ia为多段绝热反应器壳体，2a为多段绝热反应器催化剂床层，3a为段间混合空间，4a为段间流体分布器，5a为第η段催化剂床层，6a为第η段间混合空间，7a为第n+1段催化剂床层，8a为多段绝热反应器的入口，9a为多段绝热反应器的出口。
[0015]下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
[0016]【具体实施方式】[0017]【实施例1】
采用如图1的多段绝热固定床反应器，应用于苯与乙醇的烷基化制乙苯反应工艺中。进入反应器顶部物料流量为49715.3千克/小时，第一混合空间反应进料为6799.9千克/小时，第二混合空间反应进料为7500.8千克/小时，第三混合空间反应进料为8339.6千克/小时，第四混合空间反应进料为9175.3千克/小时，第五混合空间反应进料为10706.6千克/小时。上述物料在多段绝热固定床反应器内的催化剂进行反应，催化剂为ZSM-5分子筛，反应温度350°C，反应压力0.7MPaG，乙醇重量空速1.1h-1，反应器内径1500毫米，段间均化空间高度分别为1500毫米、1650毫米、1820毫米、2000毫米、2200毫米，进入催化剂床层流体分布均方差3.5%，反应器总选择性99.75%(mol)。
[0018]【实施例2】
同实施例1，只改变段间均化空间高度，分别为1500毫米、1800毫米、2160毫米、2590毫米、3100毫米，反应温度350°C，反应压力0.7MPaG，反应器内径1500毫米，进入催化剂床层流体分布均方差3.0%,反应器总选择性99.77%(mol)。
[0019]【实施例3】
同实施例1，只改变段间均化空间高度，分别为1500毫米、2400毫米、3840毫米、6410毫米、9830毫米，反应温度350°C，反应压力0.7MPaG，反应器内径1500毫米，进入催化剂床层流体分布均方差2.8%，反应器总选择性99.78% (moI)。
[0020]【比较例I】
同实施例1，多段绝热固定床反应器中两相邻催化剂床层的混合间距相同，催化剂为ZSM-5分子筛类，反应温度350°C，反应压力0.7MPaG，乙醇重量空速1.1h-1，反应器内径1500毫米，五段均化空间高度均为1800毫米，第一段均方差为2.7%，第二段均方差为
3.0%，第三段均方差为3.5%，第四段均方差为4.2%，第五段均方差为6.0%，反应器总选择性99.22%(mol)。
【权利要求】
1.一种苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法，其特征在于以苯与乙醇为原料气相烷基化反应生成乙苯，苯与乙醇的摩尔比为2.5~12，乙醇重量空速为0.6~2.8h-1，在反应温度为330~440°C，反应压力为0.2~2.0MPaG条件下，原料与多段绝热固定床反应器中的气相烷基化催化剂接触，反应生成乙苯，其中多段绝热固定床反应器由入口、出口、壳体和催化剂床层，催化剂床层由2至η个组成，催化剂床层从上到下相邻两个催化剂床层之间的间距依次分别为 H …、h1、…、hn,其中，h^ h2<...<hi<...< hn。
2.根据权利要求1所述一种苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法，其特征在于两相邻催化剂床层之间的间距hg、Iii存在以下关系木=(1.01~2.0)hH。
3.根据权利要求2所述一种苯与乙醇气相烃化制乙苯的方法，其特征在于:^=(1.1 ~1.6)hi_10
【文档编号】C07C15/073GK103539621SQ201210239799
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】邵百祥, 杨为民 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院