利用甲醇制丙烯副产物乙烯气制备乙苯的工艺方法技术

本发明专利技术为一种不纯乙烯气作为原料制取乙苯的工艺方法，主要指以甲醇制丙烯过程(MTP)副产的不纯乙烯气为原料，与苯制取乙苯的工艺方法。该工艺利用分子筛、杂多酸等固体催化剂，原料气经过脱碳、脱炔后，与苯在固定床或反应精馏装置中进行反应，并且原料气中其余不反应气体组分作为燃料气排出系统。通过本发明专利技术工艺，拓宽了MTP副产物的利用渠道，而且省去了乙烯精制所需要的冷冻设备和能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用甲醇制丙烯的副产物乙烯气制备乙苯的工艺方法。
技术介绍
乙苯作为一种基础化工原料,多由聚合级纯乙烯与苯制备。⑶Tech公司开发的催化蒸馏制乙苯工艺目前已有3套生产装置投产，采用纯乙烯为原料。目前发展趋势是利用不需精制的低浓度乙烯原料，如炼厂干气制备乙苯(基于固定床或反应精馏等)。中国专利号:99124797公开了一种名称为“由苯和炼厂干气催化蒸馏法烷基化制乙苯的方法与设备”的专利技术专利，本工艺方法包括了对粗炼厂干气进行预处理的步骤、在一个催化蒸馏塔中同时使苯与乙烯在一种固体催化剂上进行气-液-固三相烷基化反应和使反应产物混合物同时进行蒸馏分离的步骤，同时催化剂与蒸馏填料的性能、构型和装填方式要满足给定要求。中国专利号:00131924.8公开了一种名称为“催化干气制乙苯的工艺”的专利技术专利，它先采用吸收剂将干气中的乙烯吸收下来，得到的富烯液再进入反应器中进行液相反应，可以保证反应在液相中进行，使得催化剂完全不与气相接触，从而保证了催化剂的寿命。它克服了催化精馏(吸收)鼓泡床等工艺条件下气相与催化剂接触，副反应多等弊端。甲醇制丙烯(Methanol to Propylene, MTP)、乙烯(MTO)等烃类化合物的重要性表现在:合成甲醇的原料来源广泛，如煤、天然气、可再生的生物质和沼气等；而产品丙烯、乙烯等则属于大宗基础化学品，目前仍基于传统石油路线生产。所以，甲醇制备丙烯以及其它烃类化合物，具有非常的吸引力。但与成熟的石油化工产品路线相比，煤制烯烃还是一个新生事物，目前处于工业示范阶段，产品方案、资源与能量集成方案以及相应的工艺流程仍然存在很大的优化配置和改进空间。MTP主产丙烯，副产乙烯、汽油、LPG、燃料气等。按照MTP60万吨产物组成比例，大概包括丙烯48万吨、乙烯2万吨、汽油18万吨、LPG4万吨。所以MTP过程副产乙烯的量，与丙烯相比很少。目前MTP工 艺对脱乙烷塔塔顶出来的C2_气(彡2个碳原子的轻组分，如氢气、甲烧、乙烯、乙烧等)进行深冷分离、精制得到聚合级乙烯(需要脱甲烷塔和乙烯精馏塔，能耗极大)，然后和丙烯进行共聚。为这么少量乙烯的精制而设置昂贵的冰机和耗费深冷分离能量，提高了成本。因此本专利技术提出，将MTP中C2_气(低浓度乙烯气)作为一种新的乙苯合成原料，直接制备乙苯(也可以进一步延长产品链如制备苯乙烯、聚苯乙烯)，分离产物乙苯后其余气体仍然作为燃料气，可以省掉能耗较大的乙烯精制，同时提高MTP下游产品路线的灵活性。MTP中C2_气的组分及组成，与传统石油路线的炼厂干气有很大不同。干气组成最典型的如催化裂化装置的干气(FCC干气)，其中乙烯含量为10 25%，其他成分为H2 (10 25% ), N2, CH4 (20 40% ), C2H6 (10 25% )，及少量丙烯、丙烷、H2S、CO、C02。而对于MTP过程，与炼厂干气相比其不纯C2_气中有害杂质大大减少，不需要脱硫、脱氧，氢气和甲烷浓度低，C3+( > 3个碳原子的组分，包括丙烯)浓度很小等，可谓是一个合成乙苯的比较理想的新原料。但是在C2_气中炔烃和CO2的少量存在会对催化剂造成严重影响，导致其快速失活，所以反应之前需要脱碳、脱炔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用甲醇制丙烯过程副产物乙烯气来制备乙苯的工艺方法，利用该工艺拓宽了 MTP副产物的利用路线，而且省去乙烯精制所需要的深冷设备和能耗。为实现上述目的，本工艺路线所采用原料为甲醇制丙烯过程中，脱乙烷塔塔顶出来的不纯乙烯气，其中乙烯浓度为10% 50% (体积浓度)，其余组分为H2、CH4、C2H6，及少量 C02、C0 等。本工艺所采用的催化剂包括分子筛、杂多酸等。乙烯制乙苯的烷基化反应器形式可为固定床形式或为反应精馏塔形式。本专利技术所用原料之不纯乙烯气，在进入反应装置与苯合成乙苯之前，需要预先脱除其中的CO2和炔烃。本专利技术所制备乙苯，可以作为生产MTP的副产品，也可用于进一步制备苯乙烯及聚苯乙烯。附图说明 图1是采用固定床反应器的工艺流程 图2是采用反应精馏装置的工艺流程具体实施例方式如附图1所示，采用固定床作为烷基化反应器。其中，I 5为设备序号，分别表示:1-脱碳吸收塔，2-脱炔器，3-固定床反应器，4-气液分离器，5-乙苯塔。SI S7为流股序号，分别表示:s1-不纯乙烯气进料，S2-苯进料，S3-反应产物，S4-不凝气，S5-液相产物，S6-循环苯，S7-乙苯。P-1，P_2为泵设备。其工艺流程为:MTP后续分离流程中，脱乙烷塔将C2_和C3+分开，塔顶的不纯乙烯气SI作为烷基化原料，经过脱碳(I)、脱炔(2)后通入固定床反应器3中，同时苯S2作为原料进入反应器与乙烯反应制取乙苯，反应温度100°C 4500C，反应压力IMPa 6MPa。离开反应器的产物S3先进入相分离器4，顶部不凝气S4作为燃料气排出，底部液相S5用泵P-1输送至精馏塔5提纯乙苯，塔底得到产物乙苯S7，塔顶未反应的过量苯S6用泵P-2循环输送至固定床反应器3。 如附图2所示，采用反应精馏装置作为烷基化反应器。其中，I 4为设备序号，分别表示:1_脱碳吸收塔，2-脱炔器，3-反应精馏塔，4-乙苯塔。SI S6为流股序号，分别表示:S1-不纯乙烯气进料，S2-苯进料，S3-不凝气，S4-反应产物，S5-循环苯，S6-乙苯。P-1，P-2为泵设备。其工艺流程为:经过脱 碳(I)、脱炔(2)后的MTP副产不纯乙烯气SI和苯S2作为原料进入反应精馏装置3，苯进料位置在反应段顶部，乙烯气进料位置在反应段底部，苯与乙烯在反应段逆流接触生成乙苯，塔中反应段温度100°C 350°C，塔操作压力0.1MPa 3MPa。塔顶有过量苯作为回流进入塔内，其余不反应气体S3从塔顶排出作为燃料气，塔底得到乙苯及未反应苯的混合物S4,该混合产物用泵P-1输送至乙苯塔4，塔顶未反应苯S5用泵P-2循环输送至反应精馏装置3，塔底得到产物乙苯S6。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用在甲醇制备丙烯过程中所产生的乙烯混合气体制备乙苯的工艺方法，其特征在于：利用固体催化剂，将在甲醇制备丙烯MTP过程中所产生的副产物含乙烯的混合气体，与苯在烷基化反应器中进行反应，生成乙苯，该混合气体中其余未反应物当作燃料气排出。

【技术特征摘要】
1.一种利用在甲醇制备丙烯过程中所产生的乙烯混合气体制备乙苯的工艺方法，其特征在于:利用固体催化剂，将在甲醇制备丙烯MTP过程中所产生的副产物含乙烯的混合气体，与苯在烷基化反应器中进行反应，生成乙苯，该混合气体中其余未反应物当作燃料气排出。2.按权利要求1所述的一种利用在甲醇制备丙烯过程中所产生的乙烯混合气体制备乙苯的工艺方法，其特征在于:所述含乙烯的混合气体中乙烯的体积百分比浓度为10% 50%。3.按权利要求1或2 所述的一种利用在甲醇制备丙烯过程中所产生的乙烯混合气体制备乙苯的工艺方法，其特征在于:所述含乙烯的混合气体原料气进入反应器之前，需要脱碳和脱炔烃装置。4.按权利要求1或2所述的一种利用在甲醇制备丙烯过程中所产生的乙烯混合气体制备乙苯的工艺方法，其特征在于:所采用的烷基化反应器为固定床或反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王二强，李增喜，何裕建，
申请(专利权)人：中国科学院研究生院，
类型：发明
国别省市：