[发明专利]通过改进能量效率制备苯乙烯单体的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种通过在循环气存在下的乙苯脱氢制备苯乙烯单体的方法，并且更具体地涉及一种降低在苯乙烯单体制备中的液态乙苯进料的沸点的方法。

背景

苯乙烯是用于制造广泛的材料的基本构造单元。其被用于制备聚苯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚酯树脂，合成橡胶，和其它产品的主体。

通过乙苯脱氢制备苯乙烯通常通过如下进行：将乙苯与蒸汽混合，并且使混合物通过填充脱氢催化剂的床。蒸汽被用作脱氢反应体系中的稀释气体以供给乙苯至苯乙烯的吸热反应所需的热。蒸汽/水还被用于降低乙苯进料的沸点，或在共沸组成处(即最低沸点)或在一些非共沸组成处(即降低的沸点)。参见美国专利4,628,136和4,765,398，它们各自整体结合在此。将气化的乙苯/蒸汽在进料至脱氢反应器之前与稀释蒸汽/水混合，因而其中所含的水补充反应体系中所需的稀释流。

降低乙苯的沸点允许使用低水平热来气化向脱氢反应体系的乙苯进料。尽管使用蒸汽/水来降低乙苯进料的沸点，蒸汽的使用降低工艺的总能量效率。作为备选方案，Samsung Total Petrochemicals Co.(韩国专利出版物20060092305)使用惰性气体代替全部或部分的蒸汽以降低乙苯进料的沸点。然而，向反应器进料中加入惰性气体增加了工艺的原料要求和尾气压缩机负荷和功率要求。惰性气体还可能不是完全惰性的，并且可能不利地影响乙苯脱氢的平衡反应或催化剂活性。

还没有报道过经济地降低在氧化性乙苯脱氢工艺中乙苯进料的沸点的方法。因此，在工业中存在持续且未被满足的对于用于从乙苯原料的苯乙烯单体制备的经济且能量有效方法的需要。

发明概述

本发明涉及一种通过在循环气存在下的乙苯脱氢或氧化性脱氢(氧化脱氢)制备苯乙烯单体(即苯乙烯)的方法。本发明实现了通过注入循环气代替全部或一些典型地用于常规苯乙烯单体工艺中的蒸汽/水而降低乙苯进料的沸点。在一方面中，循环气主要包含二氧化碳。

在一个实施方案中，本发明涉及一种用于从乙苯制备苯乙烯单体的方法，该方法包括下列步骤：将液态乙苯原料进料至能够将液态乙苯转化为气态乙苯的气化器单元(即气化器)中，其中所述气化器单元产生包含气态乙苯的塔顶物(overhead)；将混合物进料至所述气化器单元中，其中所述混合物包含足以将乙苯的沸点降低至少5℃的量的再循环二氧化碳；加热所述气化器从而将液态乙苯转化为气态乙苯，其中所述气态乙苯在气化器塔顶物中回收；和将气化的塔顶物中的乙苯催化脱氢或氧化脱氢，从而催化制备苯乙烯单体。

本发明还涉及一种用于从乙苯制备苯乙烯单体的方法，所述方法包括下列步骤：将液态乙苯原料进料至能够将液态乙苯转化为气态乙苯的气化器单元中，其中所述气化器单元产生包含气态乙苯的塔顶物；将混合物进料至所述气化器单元中，其中所述混合物对于每一摩尔的乙苯包含约2-5摩尔的再循环二氧化碳；加热所述气化器从而将液态乙苯转化为气态乙苯，其中所述气态乙苯在气化器塔顶物中回收；和将气化的塔顶物中的乙苯催化氧化脱氢，从而催化制备苯乙烯单体。

使用包含二氧化碳的循环气降低乙苯进料的沸点的优点在于：(1)二氧化碳是稀释剂，因而在氧化脱氢(ODH)反应体系中是固有的，因为在ODH工艺中二氧化碳通常相对于乙苯以约5∶1(摩尔比)进料；(2)在体系中充足量的二氧化碳是可得的以稀释气化器中的乙苯，意味着不需要另外的(例如新鲜的)二氧化碳进料；(3)喷射到乙苯气化器中的二氧化碳补足反应体系稀释所需的二氧化碳并且不增加二氧化碳循环气需要；(4)二氧化碳是在ODH工艺中进料至反应体系的循环气中的主要组分；(5)二氧化碳具有非常低的标准沸点；和(6)二氧化碳不是惰性的，并且可以用作反应体系中的″软(soft)″氧化剂。这些优点仅通过非限制性实施例给出，并且由于本文中描述的说明，另外的益处和优点将对于本领域技术人员容易变得明显。

附图简述

图1是显示本发明的一个实施方案的流程图，其中将液态乙苯转化为气态乙苯并且催化脱氢成苯乙烯单体。在气化器中将乙苯原料与包含二氧化碳的循环气，和任选的蒸汽和或惰性气体混合。气化器能够使用比常规体系少的热能将液态乙苯转化为气态乙苯。

发明详述

本发明涉及一种通过在主要为二氧化碳的循环气存在下的乙苯脱氢制备苯乙烯单体的方法。更具体地，本发明涉及一种降低在苯乙烯单体制备中的液态乙苯进料的沸点的方法。