[发明专利]一种芳烃烷基化的新工艺

说明书

本发明涉及一种芳烃与C2-C10烯烃散装筒式催化反应蒸馏烷基化新工艺，特别适用于苯和乙烯、丙烯烷基化生产乙苯和异丙苯的过程。

技术背景：

烷基芳烃是有重要应用价值的工业有机品，其中最主要的是乙苯和异丙苯，它们分别是生产合成材料重要单体苯乙烯和有机产品苯酚的原料，有巨大的应用价值。

合成乙苯，异丙苯的反应式为：

芳烃烷基化反应是伴有强放热的平行连串反应。

传统的芳烃烷基化工艺是以AlCl3络合物为催化剂的釜式循环反应器，腐蚀和污染严重，需用不锈钢设备，70年代Mobil公司开发的分子筛催化剂气相烷基化工艺，其反应温度高，且为控制反应放热引起的温升，需增大苯烯比并控制较低的转化率，反应热利用不充分。U.P.P4849569提出了较先进的催化蒸馏技术，可以利用反应热进行蒸馏分离，但其催化蒸馏塔中催化剂采用CR&L公司的U.S.P4，215011的装填结构，把催化剂用玻璃丝布外加不钢丝网作成若干小包装填，很麻烦费时间且传质效 率低;U.S.P4，487430提出的留有气体通道的催化剂装填形式，U.S.P3，434，534提出的将催化剂置于塔盘降液管中，这几种催化蒸馏技术用于芳烃基化均存在着塔内轻质烯烃的分压低，在芳烃中溶解度低，气相传质效率低，催化反应时空收率低等问题。

发明的目的：

本发明开发了一种芳烃烷基化散装筒式催化反应蒸馏技术，塔内催化剂采用散装形式，可方便装卸，而且催化反应时空收率高，催化剂使用量相对减少，设备投资省，降低成本。

发明的概述：

本发明的催化反应是指液相芳烃和气相或液相烯烃混合后在低于反应温度的引发温度下进入催化剂床层进行反应，反应在引发温度和沸点范围内进行，反应放热由部分反应物或产物汽化而吸收，从而使反应温度保持相对稳定，有利于反应进行。

本发明适合于C8-C20芳烃与C2-C10烯烃的烷基化过程，特别适用于苯与乙烯、丙烯的烷基化过程。为了详细地阐述本发明，现以苯与乙烯烷基化工艺为例加以说明散装筒式催化反应蒸馏塔芳烃烷基化过程。

散装筒式催化反应蒸馏制乙苯工艺流程如图1。流程中包括散装筒式催化反应蒸馏塔（1）和乙苯分离塔（23）。散装筒式催化反应蒸馏塔（1）分三部分，上部精馏段（ⅰ），中部散装筒式反应段（Ⅱ），下部汽提段（Ⅲ），其中精馏段（Ⅰ）和汽提段（Ⅲ）是常规的用于分离的板式塔或填料塔结构，其作用是实现苯与乙苯、多乙苯的分离，以保证塔顶产品和塔底产品的纯度。中部散装筒式反应段（Ⅱ）包括催化剂床层（2），支撑筛板或格栅（22），筛板或格栅（22）上铺上不锈钢丝网或其它网状材料，催化剂床层两侧分别设有气相通道（3）和液相通道（4），散装筒式反应段的项部设有催化剂装入口（5），底部设有催化剂卸出口（6），每段床层间设有连通管（7）。中部散装筒或反应段作用是进行烷基化反应和转移烷基化反应，并为汽液两相提供通道。散装筒式催化反应蒸馏制乙苯的具体过程为：原料乙烯，新鲜苯经管线（26）汇同来自管线（17）的苯及来自管线（25）的多乙苯按一定比例分别由进料口（8），激冷物料进口（9a）（9b），进入反应段（Ⅱ），物料强制向下流动并进行烷基化和转移烷基反应。控制进料口（8）处的温度为低于反应床层温度的引发温度，而维持激冷物料温度为常温，这样以保证反应在引发温度和组分沸点范围内进行，反应放热由部分物料汽化所吸收。反应后的物料由散装筒式反应段（Ⅱ）的底部流出，反应产生的汽相物料与来自汽提段上层塔盘（11）的汽相物料一起经气相通道（3）向上流动，进入精馏段（Ⅰ），经精馏段的分离作用，低沸点组分苯及少量未反应的乙烯从塔顶管线（13）引出到冷凝器（14），然后进入回流罐（15），未反应的极少量乙烯经管线（27）放空送至其它装置再利用，冷凝苯一部分作为回流经管线（17）送回散装筒式反应进口。反应段（Ⅱ）出来的液相和经液相通道（4）来自上部精馏段最下面塔盘（12）的液相物料一起流到下部汽提段最上的塔盘（11），经汽提段分离后，从塔底得到产物乙苯和多乙苯，经由管线（18）进入再沸器（19），一部分产物汽化后由管线（20）返回塔中，另一部分经管线（21）进入乙苯分离塔（23）进行分离。由乙苯分离塔（23）的塔顶得到产品乙苯经管线（24）引出装置，塔底得到的多乙苯则经管线（25）返回散装筒式催化反应段进口，经烷基转移反应生成更多的乙苯。