[发明专利]尾气流直接接触冷凝器

说明书

相关申请的交叉参考

无。

技术领域

本发明一般涉及对来自脱氢反应器系统的尾气的加工。

背景技术

苯乙烯单体是可以用来制备聚合物聚苯乙烯以及聚苯乙烯的共聚物，例如高抗冲聚苯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的单体。苯乙烯的聚合物是常用并且有价值的塑料，可以用来生产各种产品，从电子器件外壳到玩具，再到一次性碟子和杯子。苯乙烯单体的化学式为C₆H₅C₂H₃，其结构由苯环和连接的乙烯基组成。苯乙烯通常通过乙苯的脱氢制备。乙苯的化学式为C₆H₅C₂H₅，其结构由苯环和相连的乙基组成。

乙苯脱氢在脱氢反应器系统中进行，该系统包括一系列脱氢反应室和下游加工设备。过热的水蒸气和乙苯进入所述反应室，例如其中水蒸气与烃的摩尔比至少为4∶1，脱氢催化剂催化乙苯转化为苯乙烯的反应。该反应的反应条件通常为：温度约为300℃至650℃，压力为大气压至低于大气压，例如约为5-20磅/平方英寸(绝对值)(psia)。用于脱氢反应的机理包括乙基失去两个氢原子，形成碳-碳双键。因此，从一系列反应室中排出的化学物质通常包含苯乙烯、氢气和水蒸气，以及未反应的乙苯和其它的化合物，可将其称为苯乙烯尾气。

将来自反应室的产物冷却并分离成尾气(也称作排出气体)，冷凝物和有机化合物，例如芳族化合物。通常将所述苯乙烯尾气通入压缩器，然后冷却并冷凝得到富含氢气的气体，该富含氢气的气体可以用于多种用途，例如为用于反应器系统的水蒸气的过热提供燃料源。

所述尾气压缩器提供了真空，使得脱氢反应可以在低于大气压或者低大气压压力条件下发生。采用较低的压力增加了排气压缩器的负担，这是因为将更多的水和有机/芳族蒸气与氢气一起抽入，增加了抽吸体积。苯乙烯尾气可以包含氢气、水蒸气、甲烷、乙烯、一氧化碳和二氧化碳，以及芳族化合物，例如乙苯蒸气和甲苯、苯、苯乙烯蒸气。特别的问题在于存在的苯乙烯在高温或者长停留时间条件下容易发生聚合，而尾气加工流中容易遇到此种情况。

因此，人们需要用来从脱氢尾气流，例如苯乙烯尾气流中除去有机化合物、水蒸气和其他有害化合物的廉价的方法。

发明内容

本发明，在其许多实施方式中，涉及在尾气压缩器上游之尾气流中使用直接接触压缩器，用来移除会对压缩器的负荷造成不利的提高的化合物。

所述直接接触冷凝器可以用于许多反应系统的尾气流的加工，特别是用于脱氢反应系统的尾气流。一种本发明适用的反应系统是制备苯乙烯的乙苯反应系统。所述脱氢反应系统的尾气可以包含有机化合物和水蒸气，其会增加尾气压缩器的负荷，降低其真空吸力。直接接触冷凝器可以在水蒸气和有机化合物进入尾气压缩器之前很大程度上从尾气流中除去水蒸气和有机化合物。本发明所列的各个实施方式可以单独使用，或者与其它的实施方式结合使用，没有限制性。

在一个实施方式中，所述直接接触冷凝器安装在苯乙烯工艺尾气流的分离罐内。在一个实施方式中，用于所述直接接触冷凝器的冷却介质包含冷却水。在另一个实施方式中，所述冷却介质包含冷却水以及乙苯。在一个实施方式中，所述直接接触冷凝器具有分离理论级数为1。在另一个实施方式中，所述直接接触冷凝器之分离理论级数大于一。

在一个实施方式中，本发明涉及一种用来从脱氢反应器尾气中除去有机化合物和水蒸气的方法，该方法包括：将尾气馈入直接接触冷凝器中；使得尾气与冷却介质接触；在冷凝器的底部收集冷凝的有机化合物和水蒸气；在冷凝器的顶部收集不可冷凝的蒸气。该方法还可以包括以下步骤：将冷凝的有机化合物和水蒸气输送到脱氢反应系统的主要工艺分离器，将不可冷凝的蒸气输送到尾气压缩器。在一个实施方式中，所述脱氢反应系统是用于乙苯脱氢制备苯乙烯，以及包括苯乙烯和乙苯的有机化合物的冷凝。

所述方法可以包括以至少4∶1的水蒸气∶烃摩尔比将水蒸气输送到反应，在至少300℃的温度条件下运行所述脱氢反应。

本发明的一个实施方式为一种脱氢反应系统，该系统包括能够进行烃的脱氢的脱氢反应器。能够从脱氢反应器系统除去蒸气的尾气压缩器对尾气流进行压缩，并保持脱氢反应器系统内的压力。直接接触冷凝器设置在反应器和尾气压缩器之间，能够在尾气流离开冷凝器进入尾气压缩器之前，使得尾气流与骤冷流接触。所述骤冷流对尾气流进行冷却，能够使得尾气流中包含的有机化合物和水蒸气冷凝。