專利名稱：用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法。
背景技術(shù)：
乙苯脫氫的主反應(yīng)為。它是分子數(shù)增大的強(qiáng)吸熱反應(yīng)。從熱力學(xué)上看，提高溫度、降低體系壓力對(duì)反應(yīng)有利。目前大多數(shù)采用負(fù)壓裝置，但催化脫氫的單程轉(zhuǎn)化率受熱力學(xué)平衡限制，反應(yīng)需在高溫下進(jìn)行，而過高的反應(yīng)溫度不僅容易導(dǎo)致乙苯裂解，而產(chǎn)生苯、甲苯、CO、CO2等副產(chǎn)物，而且能耗很大，經(jīng)濟(jì)上不合理。因此，必須選擇良好的催化劑來加以解決。因此，自從乙苯脫氫催化劑20世紀(jì)30年代問世以來，人們花費(fèi)大量的精力對(duì)其各項(xiàng)性能進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，并已取得了長足的進(jìn)步，如已公開的美國專利6177602研究了在Fe-K-Ce-Mo-Mg體系中添加極少量的貴金屬，從而使催化劑性能大幅度提高。
催化劑研發(fā)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)催化劑的活性和選擇性往往難以兼顧，即活性高的催化劑，其選擇性往往較低；而高選擇性的催化劑，其活性往往較低。如何充分發(fā)揮催化劑的各自優(yōu)勢(shì)，使催化劑得到最充分的應(yīng)用，協(xié)助裝置取得效益最大化，也是企業(yè)非常關(guān)心的問題。
人們對(duì)徑向反應(yīng)器中催化劑裝填方式也進(jìn)行過試驗(yàn)。CN1153159A中報(bào)道，將低選擇性催化劑裝填在高選擇性催化劑上游的效果不理想，結(jié)果是活性和生產(chǎn)能力下降。而推薦采用在上游反應(yīng)器中使用高選擇性脫氫催化劑，隨后在下游的反應(yīng)器中使用低選擇性催化劑的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是以往技術(shù)中僅采用兩段式反應(yīng)器，且是在上游反應(yīng)器中使用高選擇性脫氫催化劑，在下游的反應(yīng)器中使用低選擇性催化劑的方案，效果不理想，催化活性和生產(chǎn)能力下降的問題，提供一種新的用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法。該方法具有催化效果好、生產(chǎn)能力增加、烯基芳烴的收率高的特點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法，包括至少兩個(gè)串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器，其中至少一個(gè)反應(yīng)器中裝填高活性脫氫催化劑，至少一個(gè)反應(yīng)器中裝填高選擇性脫氫催化劑，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器。
上述技術(shù)方案中，串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器優(yōu)選方案為兩個(gè)，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器；串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器的另一優(yōu)選方案為三個(gè)，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器；串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器的第三個(gè)優(yōu)選方案為四個(gè)，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器。
本發(fā)明中，由于采用多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法，即在至少一個(gè)反應(yīng)器中裝填高活性脫氫催化劑，在至少一個(gè)反應(yīng)器中裝填高選擇性脫氫催化劑，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，脫氫催化活性可提高10％左右，選擇性可提高1.2％，苯乙烯單收可提高10％以上，取得了較好的技術(shù)效果。
本發(fā)明的催化劑制備方法將按配比稱量的Fe、K、Ce、Mo、堿土金屬、B族元素、A族元素、粘合劑、制孔劑均勻混合后，加入適量的脫離子水，制成有粘性、適合擠條的面團(tuán)狀物，經(jīng)擠條、切粒成直徑為3毫米、長8～10毫米的顆粒，于80～120℃干燥4小時(shí)，然后在500～1000℃下焙燒4小時(shí)，就可獲得成品催化劑。
按上述方法制得的催化劑在多段絕熱式負(fù)壓脫氫反應(yīng)器中進(jìn)行活性評(píng)價(jià)，對(duì)乙苯脫氫制苯乙烯活性評(píng)價(jià)而言，簡(jiǎn)述過程如下該裝置主要由原料供應(yīng)系統(tǒng)，物料汽化過熱系統(tǒng)，脫氫反應(yīng)系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)幾個(gè)部分組成。其核心部分是確保脫氫反應(yīng)在絕熱、負(fù)壓條件下進(jìn)行，整個(gè)操作過程全部由計(jì)算機(jī)控制。催化劑裝在反應(yīng)器的下部距出口約45厘米處。二反、三反、四反上部設(shè)有電加熱用以加熱一反過來的反應(yīng)氣體并調(diào)節(jié)二反、三反、四反的入口溫度。二反、三反、四反內(nèi)催化劑的裝填量和裝填位置同一反，其出口的脫氫反應(yīng)氣體經(jīng)冷卻后由輸液泵打入油水分離器進(jìn)行自動(dòng)油水分離。系統(tǒng)的負(fù)壓是由真空泵提供。每段反應(yīng)器催化劑的裝填量為750毫升，反應(yīng)條件為各段入口溫度均為620℃，乙苯空速0.50小時(shí)-1，水蒸汽/乙苯(重量/重量)＝1.30，反應(yīng)器壓力為50KPaA。
冷凝液用氣相色譜儀分析其組成。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1～5及比較例1～4將高活性的重量組成為Fe2O3(70％)-K2O(12％)-Ce2O3(10％)-MoO3(3％)-CuO(5％)催化劑A裝填在第一反應(yīng)器，將高選擇性的組成為Fe2O3(72％)-K2O(10％)-Ce2O3(9％)-WO3(4％)-CaO(5％)脫氫催化劑B裝填在第二反應(yīng)器，反應(yīng)壓力為常壓、液體空速0.5小時(shí)-1、反應(yīng)溫度620℃、水蒸汽/乙苯(重量)＝1.30，反應(yīng)器壓力為50KPaA條件下進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。實(shí)施例2、3、4及對(duì)比例1、2、3、4各類催化劑的裝填量、評(píng)價(jià)條件與實(shí)施例1相同，只是組合方式有所改變。組合方式見表1，評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。
表1兩種催化劑的裝填方案

表2各種方案的效果對(duì)比

本發(fā)明提供了一種多段負(fù)壓絕熱反應(yīng)器中最佳的脫氫催化劑組合方案，包括三個(gè)串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器，其中第一反應(yīng)器中裝填高活性催化劑，第二反應(yīng)器中裝填高選擇性催化劑，第三反應(yīng)器中裝填高活性催化劑，既有利于提高催化劑的轉(zhuǎn)化率，又使反應(yīng)保持較高的選擇性，即提高催化效率，提高裝置產(chǎn)能。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法，包括至少兩個(gè)串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器，其中至少一個(gè)反應(yīng)器中裝填高活性脫氫催化劑，至少一個(gè)反應(yīng)器中裝填高選擇性脫氫催化劑，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法，其特征在于串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器為兩個(gè)，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法，其特征在于串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器為三個(gè)，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于生產(chǎn)苯乙烯的多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法，其特征在于串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器為四個(gè)，原料乙苯先通過至少一個(gè)裝填高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后進(jìn)入至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多段式絕熱負(fù)壓脫氫方法。主要解決以往技術(shù)中采用兩段式反應(yīng)器，效果不太理想，催化活性及生產(chǎn)能力較低的問題。本發(fā)明通過采用反應(yīng)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)串聯(lián)排列的脫氫反應(yīng)器，其中至少一種反應(yīng)器中裝填高活性催化劑，至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑，原料乙苯先通過至少一個(gè)高活性脫氫催化劑床層的反應(yīng)器，然后通過至少一個(gè)裝填高選擇性脫氫催化劑床層反應(yīng)器的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于乙苯脫氫的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C5/00GK1765859SQ20041006762
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者繆長喜, 張惠明 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院