一种乙烯基甲苯的生产方法与流程

本发明涉及一种化工产品的工业化生产方法，特别涉及乙烯基甲苯的生产方法。

背景技术：

乙烯基甲苯是对位和间位异构体的混和物，熔点-82.5℃，沸点171.45℃。密度0.8970g/cm3，容易聚合，也能与其它单体共聚。英文称：vinyltoluene，分子量：118.18，分子式：c9h10，乙烯基甲苯常用于代替苯乙烯，为低毒低挥发单体，性质跟苯乙烯类似，用来制备树脂、塑料、橡胶和涂料等，可以提高树脂各项性能。广泛应用于树脂涂料、复合材料，乙烯基树脂及vpi绝缘浸渍漆中。

现有技术中，乙烯基甲苯是利用如下两种方法进行制备的：其一，先用乙烯使甲苯烃化生成乙基甲苯三种异构体的混合物，然后分去邻位异构体，再脱氢而得。其二为，先使甲苯与乙炔反应生成二甲苯基乙烷，然后热裂而得。其不足之处在于：乙烯常温为危险气体，设备要求高，安全性能差；使用乙炔反应的收率低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种乙烯基甲苯的生产方法，使其收率提高，产品纯度高，生产安全性好。

本发明的一种乙烯基甲苯的生产方法，依次包括如下步骤：

1）将甲苯和乙醇在常温下按摩尔比为1～3送入第一配料罐中进行混合配料；

2）配料完成后，混合物料从第一配料罐底部送入第一加热器，在第一加热器中加热至150～300℃，使混合物料汽化后从第一加热器顶部进入第一反应器内进行反应；

3）在第一反应器内，温度控制在350～420℃，催化剂采用无水三氧化铝型催化剂，空速1～3h—1，压力为0.1～0.8mpa，使甲苯和乙醇发生付氏烷基化反应，部分生成甲乙苯；

4）将步骤3）的反应产物送入甲乙苯粗制塔，在60～110℃的温度下进行减压分馏，压力为20～70kpa，使甲苯及其他轻组分从甲乙苯粗制塔顶部离开后，进入甲苯回收塔进行脱轻回收处理；

5）步骤4）中甲乙苯粗制塔底部保留的甲乙苯及其他重组分送入甲乙苯精制塔中进行分馏，使甲乙苯从甲乙苯精制塔顶部离开，进入第二配料罐中，在第二配料罐中，甲乙苯与加入第二配料罐的水混合，甲乙苯与水的用量摩尔比为0.1～0.43；

6）物料从第二配料罐底部进入串联的二级加热—反应器中，所述二级加热—反应器包括依次串联的初级加热器、初级反应器、次级加热器和次级反应器，其中初级加热器中的温度为650～800℃，使水及甲乙苯汽化后，进入初级反应器中进行脱氢反应，生成乙烯基甲苯；初级反应器中温度为550～660℃，脱氢反应后的物料进入次级加热器中再次加热到650～800℃，然后物料进入次级反应器中再次进行脱氢反应，生成更多的乙烯基甲苯；次级反应器中反应温度为550～660℃；脱氢反应时，在初级和次级反应器中，催化剂采用铁系催化剂，初级加热器、初级反应器、次级加热器和次级反应器中的空速为：1.5～3h—1，压力为0.5～1.0mpa；

7）上述步骤6）中次级反应器的反应产物送至冷凝器冷凝处理，不凝气体氢气从冷凝器顶部离开，乙烯基甲苯、反应副产物、未反应的甲乙苯、水在冷凝器中冷凝成液体后，从冷凝器底部进入油水分离器中；

8）在油水分离器中，乙烯基甲苯、甲乙苯、反应副产物与水分层分离，乙烯基甲苯、甲乙苯、反应副产物的混合物从油水分离器上部溢流口进入乙烯基甲苯粗制塔；乙烯基甲苯粗制塔内同时加入阻聚剂：对叔丁基邻苯二酚，用量为：相对于乙烯基甲苯含量的10～100ppm；

9）在乙烯基甲苯粗制塔内进行一次减压分馏处理，压力为20～70kpa，一次减压分馏温度为100～130℃，甲乙苯及反应副产物中的轻组分从乙烯基甲苯粗制塔的塔顶离开并进入甲乙苯回收塔；乙烯基甲苯及反应副产物中的重组分从乙烯基甲苯粗制塔塔底离开并进入乙烯基甲苯精制塔，在乙烯基甲苯精制塔中进行二次减压分馏，压力为20～70kpa70kpa，二次减压分馏温度130-160℃，反应副产物中的重组分从乙烯基甲苯精制塔塔底离开，乙烯基甲苯从乙烯基甲苯精制塔的塔顶离开并被收集。

本发明是以甲苯和乙醇为原料，在无水三氧化铝型催化剂作用下合成甲乙苯，甲乙苯经两段脱氢反应器在铁系催化剂作用下脱氢，合成乙烯基甲苯，经过精制过程除去杂质，得到精制乙烯基甲苯成品。生产过程中，通过二级加热—反应器，使原料二次加热，补充热量，再次脱氢，初级反应器单程收率只有30%，经过次级反应器单程收率可达50%；该方法通过采用脱轻、精制设备，提高产品纯度和产率，同时通过尾气回收形成的负压提高甲乙苯的转化率；利用该方法生产乙烯基甲苯，生产过程安全可靠，产率高。

为进一步提高甲乙苯的利用效率，所述甲乙苯回收塔内的分馏温度为80～95℃，压力为20～70kpa，轻组分从甲乙苯回收塔塔顶离开，甲乙苯从甲乙苯回收塔塔底回收并被送入第二配料罐进行再利用。

为提高水的利用效率，所述油水分离器下部的凝液回流进入第二配料罐进行循环利用。

附图说明

图1本发明的工艺流程图。

1第一配料罐，2第一加热器，3第一反应器，4甲乙苯粗制塔，5甲苯回收塔，6甲乙苯精制塔，7第二配料罐，8初级加热器，9初级反应器，10次级加热器，11次级反应器，12冷凝器，13油水分离器，14乙烯基甲苯粗制塔，15乙烯基甲苯精制塔，16甲乙苯回收塔。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，为一种乙烯基甲苯的生产方法，其依次包括如下步骤：

1）将甲苯和乙醇在常温下按摩尔比为1：1送入第一配料罐1中进行混合配料；

2）配料完成后，混合物料从第一配料罐1底部送入第一加热器2，在第一加热器2中加热至150—160℃，使混合物料汽化后从第一加热器2顶部进入第一反应器3内进行反应；

3）在第一反应器3内，温度控制在350～360℃，催化剂采用无水三氧化铝型催化剂，空速1h—1，压力为0.1～0.2mpa，使甲苯和乙醇发生付氏烷基化反应，部分生成甲乙苯；

4）将步骤3）的反应产物送入甲乙苯粗制塔4，在60～70℃的温度下进行减压分馏，分馏压力为20～30kpa，使甲苯及其他轻组分从甲乙苯粗制塔4顶部离开后，进入甲苯回收塔5进行脱轻回收处理，甲苯回收后回到第一配料罐1进行循环利用，轻组分另行回收，生产甲乙苯过程中，轻组分有苯、甲苯、乙苯等，重组分有多乙基甲苯、多乙基苯等；

5）步骤4）中甲乙苯粗制塔4底部保留的甲乙苯及其他重组分送入甲乙苯精制塔6中进行分馏，使甲乙苯从甲乙苯精制塔6顶部离开，进入第二配料罐7中，该甲乙苯精制塔6底部的重组分另行回收；在第二配料罐7中，甲乙苯与加入第二配料罐7的水混合，甲乙苯与水的用量摩尔比为0.1；

6）物料从第二配料罐7底部进入串联的二级加热—反应器中，所述二级加热—反应器包括依次串联的初级加热器8、初级反应器9、次级加热器10和次级反应器11，其中初级加热器8中的温度为650～800℃，使水及甲乙苯汽化后，进入初级反应器9中进行脱氢反应，生成乙烯基甲苯；初级反应器9中温度为550～660℃，脱氢反应后的物料进入次级加热器10中再次加热到650～800℃，然后物料进入次级反应器11中再次进行脱氢反应，生成更多的乙烯基甲苯；次级反应器11中反应温度为550～660℃；脱氢反应时，在初级和次级反应器中，催化剂采用铁系催化剂，初级加热器8、初级反应器9、次级加热器10和次级反应器11中的空速为：1.5h—1，压力为0.5mpa。

该反应为吸热反应，初级反应器中，脱氢的转化率可达到25%；次级反应器中脱氢转化率达50%；

7）上述步骤6）中次级反应器11的反应产物送至冷凝器12冷凝处理，不凝气体氢气从冷凝器12顶部离开，乙烯基甲苯、反应副产物、未反应的甲乙苯、水在冷凝器12中冷凝成液体后，从冷凝器12底部进入油水分离器13中；通过冷凝和氢气回收形成负压，负压条件下，提高了步骤6）中的甲乙苯的转化率较，可以节省操作费用，提高设备的产能；

8）在油水分离器13中，乙烯基甲苯、甲乙苯、反应副产物与水分层分离，乙烯基甲苯、甲乙苯、反应副产物的混合物从油水分离器上部溢流口进入乙烯基甲苯粗制塔14；油水分离器13下部的凝液回流进入第二配料罐7进行循环利用，凝液中主要是水；乙烯基甲苯粗制塔内同时加入对叔丁基邻苯二酚作为阻聚剂，用量为：相对于乙烯基甲苯含量的100ppm；

9）在乙烯基甲苯粗制塔14内进行一次减压分馏处理，一次减压分馏温度为100～130℃，分馏压力为20～70kpa，甲乙苯及反应副产物中的轻组分从乙烯基甲苯粗制塔14的塔顶离开并进入甲乙苯回收塔16；乙烯基甲苯及反应副产物中的重组分从乙烯基甲苯粗制塔14塔底离开并进入乙烯基甲苯精制塔15，在乙烯基甲苯精制塔15中进行二次减压分馏，二次减压分馏温度130～160℃，分馏压力为20～70kpa，反应副产物中的重组分主要为多聚物、焦油等从乙烯基甲苯精制塔塔底离开，乙烯基甲苯从乙烯基甲苯精制塔的塔顶离开并被收集。甲乙苯回收塔内的分馏温度为80～95℃，分馏压力为20～70kpa，轻组分主要是苯、甲苯、乙苯等从甲乙苯回收塔16塔顶离开，甲乙苯从甲乙苯回收塔塔底回收并被送入第二配料罐进行再利用。

实施例2

为一种乙烯基甲苯的生产方法，其依次包括如下步骤：

1）将甲苯和乙醇在常温下按摩尔比为2：1送入第一配料罐中进行混合配料；

2）配料完成后，混合物料从第一配料罐底部送入第一加热器，在第一加热器中加热至280～300℃，使混合物料汽化后从第一加热器顶部进入第一反应器内进行反应；

3）在第一反应器内，温度控制在400～420℃，催化剂采用无水三氧化铝型催化剂，空速3h—1，压力为0.6～0.8mpa，使甲苯和乙醇发生付氏烷基化反应，部分生成甲乙苯；

4）将步骤3）的反应产物送入甲乙苯粗制塔，在80～110℃的温度下进行减压分馏，压力为20～70kpa，使甲苯及其他轻组分从甲乙苯粗制塔顶部离开后，进入甲苯回收塔进行脱轻回收处理；

5）步骤4）中甲乙苯粗制塔底部保留的甲乙苯及其他重组分送入甲乙苯精制塔中进行分馏，使甲乙苯从甲乙苯精制塔顶部离开，进入第二配料罐中，在第二配料罐中，甲乙苯与加入第二配料罐的水混合，甲乙苯与水的用量摩尔比为0.43；

6）物料从第二配料罐底部进入串联的二级加热—反应器中，所述二级加热—反应器包括依次串联的初级加热器、初级反应器、次级加热器和次级反应器，其中初级加热器中的温度为750～800℃，使水及甲乙苯汽化后，进入初级反应器中进行脱氢反应，生成乙烯基甲苯；初级反应器中温度为600～660℃，脱氢反应后的物料进入次级加热器中再次加热到750～800℃，然后物料进入次级反应器中再次进行脱氢反应，生成更多的乙烯基甲苯；次级反应器中反应温度为600～660℃；脱氢反应时，在初级和次级反应器中，催化剂采用铁系催化剂，初级加热器、初级反应器、次级加热器和次级反应器中的空速为：3h—1，压力为1.0mpa；

7）上述步骤6）中次级反应器的反应产物送至冷凝器冷凝处理，不凝气体氢气从冷凝器顶部离开，乙烯基甲苯、反应副产物、未反应的甲乙苯、水在冷凝器中冷凝成液体后，从冷凝器底部进入油水分离器中；

8）在油水分离器中，乙烯基甲苯、甲乙苯、反应副产物与水分层分离，乙烯基甲苯、甲乙苯、反应副产物的混合物从油水分离器上部溢流口进入乙烯基甲苯粗制塔；乙烯基甲苯粗制塔内同时加入对叔丁基邻苯二酚作为阻聚剂，用量为：相对于乙烯基甲苯含量的10ppm；油水分离器下部的凝液回流进入第二配料罐进行循环利用；

9）在乙烯基甲苯粗制塔内进行一次减压分馏处理，一次减压分馏温度为100～130℃，分馏压力为20～70kpa，甲乙苯及反应副产物中的轻组分从乙烯基甲苯粗制塔的塔顶离开并进入甲乙苯回收塔；乙烯基甲苯及反应副产物中的重组分从乙烯基甲苯粗制塔塔底离开并进入乙烯基甲苯精制塔，在乙烯基甲苯精制塔中进行二次减压分馏，二次减压分馏温度130～160℃，分馏压力为20～70kpa，反应副产物中的重组分从乙烯基甲苯精制塔塔底离开，乙烯基甲苯从乙烯基甲苯精制塔的塔顶离开并被收集。甲乙苯回收塔内的分馏温度为80—95℃，分馏压力为20～70kpa，轻组分从甲乙苯回收塔塔顶离开，甲乙苯从甲乙苯回收塔塔底回收并被送入第二配料罐进行再利用。