專利名稱：用于分離脫氫尾氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分離脫氫尾氣的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)苯乙烯主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯、ABS、AS、不飽和聚酯樹(shù)脂、丁苯膠、丁苯膠乳及苯乙烯系熱塑性彈性體等，2003年我國(guó)總消費(fèi)量約320萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到396萬(wàn)噸。隨著我國(guó)建材、家電和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)聚苯乙烯、ABS及SBR、SBS等的消費(fèi)量將進(jìn)一步增加，相應(yīng)對(duì)苯乙烯的需求量也將不斷增加。預(yù)計(jì)2005年我國(guó)苯乙烯仍需大量進(jìn)口。
目前，世界苯乙烯生產(chǎn)方法主要有乙苯催化脫氫法、乙苯氧化脫氫法、苯乙烯/環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法。我國(guó)苯乙烯主要采用乙苯脫氫法生產(chǎn)。由于受熱力學(xué)平衡的限制，工業(yè)裝置上乙苯轉(zhuǎn)化率僅為65％左右，離平衡轉(zhuǎn)化率仍有較大的距離。如何進(jìn)一步提高乙苯轉(zhuǎn)化率或增加乙苯處理量，來(lái)通過(guò)苯乙烯產(chǎn)量，是苯乙烯制造技術(shù)的關(guān)鍵所在。
膜催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和分離一體化，不但可以簡(jiǎn)化流程，節(jié)省裝置投資，降低操作能耗等優(yōu)點(diǎn)，還對(duì)那些受熱力學(xué)平衡限制而不能提高轉(zhuǎn)化率的化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)反應(yīng)與分離的耦合，使反應(yīng)產(chǎn)物不斷地、有選擇地從反應(yīng)體系中分離出去，打破平衡限制，大幅度提高轉(zhuǎn)化率。同時(shí)也可以增加原料的投料量，以提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量。
為了提高苯乙烯的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)量，國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行了大量的研究，主要方法有1)改進(jìn)催化劑的性能，如美國(guó)專利5668075、5689023，世界專利WO96/18594，歐洲專利0093518等研究了催化劑制備過(guò)程中原料對(duì)催化劑的性能影響。2)利用選擇性氧化法減少體系中的氫，如美國(guó)專利US5994606，US5043500，歐洲專利EP336622B189，EP826418A197等介紹了Smart工藝提高一般轉(zhuǎn)化率的方法。方法1提高的余地已越來(lái)越小，尤其在高溫條件下提高更為困難。方法2可部分提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，但只能燒掉60％的氫氣，且對(duì)安全性要求極高，因而投資較大。且由于用貴金屬作為氧化催化劑，催化劑成本較高。又由于氧化過(guò)程中不可避免地對(duì)芳烴產(chǎn)生一定的消耗，裝置物耗較高和苯乙烯選擇性略差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是以往技術(shù)中存在的用Pt/Al2O3選擇氧化部分氫氣，氫氣氧化不完全，轉(zhuǎn)化率提高不大且投資成本高、安全要求高、選擇性下降、物耗較高的問(wèn)題，提供一種新的用于分離脫氫尾氣的方法。該方法具有分離效果好，可提高轉(zhuǎn)化率，投資省，操作費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于分離脫氫尾氣的方法，脫氫產(chǎn)物流經(jīng)由管程和殼程組成的膜分離器的管程，殼程用對(duì)脫氫產(chǎn)物呈惰性的氣體吹掃或抽真空的方法將膜分離器分離出的氫氣帶走。
上述方案中，呈惰性的氣體優(yōu)選方案選自氮?dú)?、氦氣或水蒸汽；惰性氣體吹掃量與乙苯進(jìn)料量之間的摩爾比優(yōu)選范圍為5～30∶1；抽真空時(shí)的系統(tǒng)壓力優(yōu)選范圍為-30～-70KPa。
本發(fā)明提供的用于分離脫氫尾氣的方法，用對(duì)脫氫產(chǎn)物呈惰性的氣體吹掃、抽真空的方法將膜分離器分離出的氫氣帶走；并將膜分離器與傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器相連接，形成反應(yīng)與分離一體化的組合方式，乙苯轉(zhuǎn)化率可得到有效提高，選擇性也有所提高，從而有利于降低工業(yè)生產(chǎn)裝置的能耗。
本發(fā)明膜管的制備方法如下以Al2O3·H2O為原料，經(jīng)酸解、膠解、回流、老化制得透明的小顆粒酸性溶膠，向該溶膠中加入粘結(jié)劑，制得涂膜液，將涂膜液均勻涂于微孔陶瓷上，經(jīng)干燥后在450-650℃下焙燒，制得表面均勻的無(wú)機(jī)陶瓷膜管。將無(wú)機(jī)陶瓷膜管固定于不銹鋼分離器內(nèi)，組成膜分離器，首尾與等溫式固定床反應(yīng)器相連，形成等溫反應(yīng)器1-膜分離器2-等溫反應(yīng)器3的簡(jiǎn)單流程。等溫反應(yīng)器1的流出物流經(jīng)膜分離器的膜管，膜管外的滲透腔內(nèi)通惰性氣體進(jìn)行吹掃或抽真空。
膜分離器采用前后的脫氫反應(yīng)效果通過(guò)乙苯脫氫反應(yīng)加以驗(yàn)證，其過(guò)程簡(jiǎn)述如下將脫離子水和乙苯分別經(jīng)計(jì)量泵輸入預(yù)熱混合器，預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器1，反應(yīng)器1采用電熱絲加熱，使之達(dá)到預(yù)定溫度。反應(yīng)器內(nèi)徑為1″的不銹鋼管，內(nèi)可填裝100毫升，粒徑為3毫米的催化劑。反應(yīng)器1出口通過(guò)兩通閥與膜分離器2或反應(yīng)器3連接，反應(yīng)器3的形式同反應(yīng)器1。反應(yīng)器3流出的脫氫產(chǎn)物經(jīng)水冷凝后用氣相色譜儀分析其組成。
在惰性氣體為水蒸汽，惰性氣體吹掃量與乙苯進(jìn)料量之間的摩爾比為10∶1，壓力為常壓下，乙苯轉(zhuǎn)化率為79.6％，苯乙烯選擇性達(dá)95.6％，取得了較好的技術(shù)效果。
下面通過(guò)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在第一、第二反應(yīng)器入口溫度分別為620℃，空速2.0小時(shí)-1，水/乙苯重量比為2.0，壓力為常壓的條件下，將乙苯與水蒸汽按比例混合均勻后通入含膜分離器的組合反應(yīng)器。物流順序?yàn)榈谝环磻?yīng)器下進(jìn)上出，膜分離器上進(jìn)下出，第二反應(yīng)器下進(jìn)上出。在膜分離器的滲透腔內(nèi)通入適量的N2，調(diào)節(jié)氮?dú)?乙苯摩爾比。將反應(yīng)腔產(chǎn)物經(jīng)冷凝后取樣進(jìn)行色譜分析，得到乙苯轉(zhuǎn)化率、苯乙烯選擇性。整個(gè)分離器采用外加熱法進(jìn)行保溫，溫度控制在300℃。反應(yīng)條件及結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例2～3反應(yīng)條件同實(shí)施例1，但分別用氦氣和水蒸汽代替氮?dú)?。具體條件見(jiàn)表1。
比較例1采用傳統(tǒng)脫氫法，即不經(jīng)過(guò)膜反應(yīng)器，其余同實(shí)施例1。具體條件見(jiàn)表1。
比較例2惰性氣體為水蒸汽，但將惰性氣體與乙苯的摩爾比改為20∶1，其余同實(shí)施例1。具體條件見(jiàn)表1。
比較例3～4將通惰性氣體吹掃改為抽真空，其余同實(shí)施例1。比較例3、4的真空度分別控制在-40KPa和-60KPa。具體條件見(jiàn)表1。
表1 反應(yīng)條件及結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種用于分離脫氫尾氣的方法，脫氫產(chǎn)物流經(jīng)由管程和殼程組成的膜分離器的管程，殼程用對(duì)脫氫產(chǎn)物呈惰性的氣體吹掃或抽真空的方法將膜分離器分離出的氫氣帶走。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于分離脫氫尾氣的方法，其特征在于呈惰性的氣體選自氮?dú)狻⒑饣蛩羝?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于分離脫氫尾氣的方法，其特征在于惰性氣體吹掃量與乙苯進(jìn)料量之間的摩爾比為5～30∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于分離脫氫尾氣的方法，其特征在于抽真空時(shí)的系統(tǒng)壓力為-30～-70KPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離脫氫尾氣的方法，主要解決以往技術(shù)中存在用Pt/Al
文檔編號(hào)C07C15/46GK1962029SQ20051011027
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者繆長(zhǎng)喜, 楊為民, 宗弘元, 宋曙光, 王金渠, 魯建明 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院