專利名稱：氣相烷基化制乙苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣相烷基化制乙苯的方法，特別是以苯和乙烯為原料，采用具有圓錐形單級(jí)擋板氣體預(yù)分布器的多段層式絕熱固定床反應(yīng)器進(jìn)行氣相苯烷基化制乙苯的方法。
背景技術(shù)：
乙苯是重要的化工原料，是生產(chǎn)苯乙烯不可缺少的關(guān)鍵原料，大多數(shù)乙苯生產(chǎn)商生產(chǎn)乙苯的目的是用于自己的苯乙烯裝置生產(chǎn)苯乙烯，大約99％以上的乙苯用于生產(chǎn)苯乙烯。苯乙烯是重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于高分子材料領(lǐng)域制取聚苯乙烯及其共聚物，如ABS、AS、丁苯橡膠及其不飽和聚酯，此外，苯乙烯作為有機(jī)反應(yīng)中間體還廣泛用于制藥、涂料、顏料和紡織工業(yè)中。隨著汽車工業(yè)、絕緣體工業(yè)、包裝工業(yè)和日用品工業(yè)對(duì)苯乙烯單體的日益增長(zhǎng)的需求，世界的乙苯生產(chǎn)能力也在不斷增加。
工業(yè)上，絕大數(shù)乙苯是通過苯與乙烯的烷基化反應(yīng)合成而得，其生產(chǎn)工藝有傳統(tǒng)AlCl3液相法、改良AlCl3液相法、ZSM-5分子篩氣相法和分子篩液相法。六七十年代我國(guó)乙苯的生產(chǎn)大都采用傳統(tǒng)AlCl3法和改良AlCl3法，但普遍存在著規(guī)模小、工藝技術(shù)落后、催化劑用量大和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用比較高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。隨著人們對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的日益重視，在八十年代和九十年代相繼推出了對(duì)環(huán)境友好的乙苯生產(chǎn)技術(shù)，即以固體酸催化劑(主要是ZSM-5沸石催化劑)為核心的分子篩氣相法和分子篩液相法工藝?？朔藗鹘y(tǒng)工藝的缺點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。兩種烴化方法都已經(jīng)相當(dāng)成熟和完善，可謂各有千秋，自八十年代以后基本上壟斷了新增乙苯裝置的市場(chǎng)。目前，全世界采用分子篩氣相法制乙苯工藝裝置有37套，占總生產(chǎn)能力的50％左右。我國(guó)在八五期間引進(jìn)了3套氣相法乙苯生產(chǎn)裝置，采用國(guó)產(chǎn)工藝技術(shù)建成了4套乙苯生產(chǎn)裝置。
工業(yè)上氣相烴化法通常是在氧化鋁、氧化硅一氧化鋁之類的硅鋁催化劑存在下，將苯與乙烯反應(yīng)來制造乙苯。反應(yīng)一般是在350～500℃溫度范圍內(nèi)和0.5～2MPaG的壓力條件下，在氣相中進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)物絕大部分是乙苯，另外還有很少量的輕組分、丙苯、丁苯、二苯基化合物以及高沸點(diǎn)雜質(zhì)等等，具體文獻(xiàn)有中國(guó)專利ZL97106648.2，ZL02155114，ZL97106448.2。為提高乙苯產(chǎn)量、降低多乙苯的生成量，工業(yè)上通常采用將多乙苯進(jìn)行循環(huán)，利用苯和多乙苯的烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)來增產(chǎn)乙苯。
在氣相法乙苯生產(chǎn)工藝中，烷基化反應(yīng)器是最重要的設(shè)備。分子篩氣相法制乙苯工藝是以苯和乙烯為原料，在高溫、中壓的氣相中進(jìn)行烷基化反應(yīng)，發(fā)生一次烷基化反應(yīng)生成乙苯，生成的乙苯會(huì)繼續(xù)同乙烯發(fā)生多烷基化反應(yīng)生成多取代乙苯(主要是二乙苯)，反應(yīng)為強(qiáng)放熱減分子反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物除乙苯和多取代乙苯外，還包括一些如甲苯、二甲苯、異丙苯、正丙苯、甲乙苯、丁苯等副產(chǎn)物。為提高乙苯收率，減少反應(yīng)器中副反應(yīng)的發(fā)生，除選擇合適的工藝條件外，一臺(tái)合適的烷基化反應(yīng)器對(duì)提高乙苯收率、減少副反應(yīng)及長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的。
目前，國(guó)內(nèi)氣相烷基化法制乙苯裝置的烷基化反應(yīng)器主要采用六段床層的絕熱固定床反應(yīng)器，在工業(yè)上，多段絕熱固定床反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能適應(yīng)大系統(tǒng)生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此在石油化工中獲得了廣泛的應(yīng)用。但是由于以往裝置規(guī)模小，反應(yīng)器直徑不大，反應(yīng)器內(nèi)部流體的均布問題并不突出，沒有引起重視。隨著乙苯裝置的生產(chǎn)能力日趨大型化，反應(yīng)器的直徑不斷增大，反應(yīng)器內(nèi)部的流體均布問題就日益突出，越來越受到重視。當(dāng)前國(guó)內(nèi)引進(jìn)的烷基化反應(yīng)器內(nèi)均無氣體入口分布器，反應(yīng)氣體直接進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層造成床層內(nèi)氣體流動(dòng)分布不均勻，而如果反應(yīng)器床層內(nèi)氣體分布不均，會(huì)使催化劑床層中出現(xiàn)死區(qū)和短路，致使一部分催化劑超負(fù)荷而過早失活，另一部分催化劑卻幾乎不起作用，從而導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)整個(gè)反應(yīng)過程惡化，反應(yīng)器性能下降。
圖1所示的是典型的分子篩氣相法乙苯裝置烷基化反應(yīng)器示意圖，該反應(yīng)器是一個(gè)六段層式絕熱固定床反應(yīng)器，它是自上而下由進(jìn)口氣體預(yù)分布器、均化空間、上部惰性填料層、多段催化劑床層、下部惰性填料層及催化劑床層間的排管式氣體分布器組成。這些區(qū)段密切聯(lián)系，相互影響，并且都圍繞一個(gè)共同的目標(biāo)——實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物氣流均勻分布于催化劑床層的各個(gè)部位，使全部催化劑都能獲得充分利用。但在實(shí)際操作過程中，往往存在反應(yīng)物氣流分布不均勻，造成催化劑不能充分利用的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是以往氣相烷基化制乙苯技術(shù)中所采用的烷基化反應(yīng)器中存在的反應(yīng)物氣流分布不均勻，造成催化劑不能充分利用的問題，提供一種新的氣相烷基化制乙苯的方法，該方法具有氣體預(yù)分布器壓降小，催化劑床層氣流分布均勻，催化劑利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種氣相烷基化制乙苯的方法，在ZSM-5分子篩催化劑存在下，以苯與乙烯為原料，在反應(yīng)溫度為350℃～450℃，反應(yīng)壓力為0.5～3.0MPa，乙烯重量空速為1.0～3.0小時(shí)-1，苯/乙烯摩爾比為3.0～8.0的條件下在多段層式固定床反應(yīng)器中生成乙苯；多段層式固定床反應(yīng)器殼體內(nèi)自上而下包括進(jìn)料口、氣體預(yù)分布器、均化空間以及至少兩層催化劑床層，出口氣體收集器和出料口，其中每個(gè)催化劑床層自上而下分別為上部惰性填料層、催化劑層、下部惰性填料層，兩個(gè)相鄰的催化劑床層間有均化空間，并設(shè)有多孔排管式氣體分布器作為補(bǔ)充原料進(jìn)料口，其中反應(yīng)器頂部的氣體預(yù)分布器放置于進(jìn)料口內(nèi)，伸入均化空間，其結(jié)構(gòu)如下上部為深入均化空間的圓筒形筒體，下部為與圓筒形筒體垂直投影面相等的單級(jí)擋板，圓筒形筒體與單級(jí)擋板間通過分布于圓筒形筒體內(nèi)側(cè)的垂直拉筋連接，且形成側(cè)向環(huán)隙，其中側(cè)向環(huán)隙高度為氣體通過預(yù)分布器環(huán)隙時(shí)保持平均流速為1～7米/秒所需的高度，單級(jí)擋板為圓錐形單級(jí)擋板，圓錐角為90°～175°。
上述技術(shù)方案中，反應(yīng)溫度優(yōu)選范圍為388℃～416℃，反應(yīng)壓力優(yōu)選范圍為1.6～2.0MPa，乙烯重量空速優(yōu)選范圍為1.5～2.2小時(shí)-1，苯/乙烯摩爾比優(yōu)選范圍為6.0～7.0。多孔排管式氣體分布器主要結(jié)構(gòu)為中間為總管，兩側(cè)為支管，總管及支管上均開設(shè)有小孔，小孔的氣體出口速度為3～8米/秒，孔徑為4～10毫米，開孔方向?yàn)樾毕蛏吓c垂直方向成30°～60°。側(cè)向環(huán)隙高度優(yōu)選范圍為氣體通過預(yù)分布器環(huán)隙時(shí)保持平均流速2～5米/秒所需的高度；圓錐形單級(jí)擋板的圓錐角優(yōu)選范圍為120～150°；氣體預(yù)分布器的下部圓錐形單級(jí)擋板位于上部惰性填料層的上方、均化空間內(nèi)，均化空間的高度大于反應(yīng)器上封頭的高度。
本發(fā)明的多段層式絕熱固定床反應(yīng)器中，進(jìn)口氣體預(yù)分布器、均化空間、惰性填料層及段間排管式氣體分布器等都是為了實(shí)現(xiàn)氣流在催化劑床層中均勻分布這個(gè)主要目標(biāo)而采取的技術(shù)措施。若不設(shè)置進(jìn)口氣體預(yù)分布器，反應(yīng)氣體從進(jìn)口管道以射流狀態(tài)進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，流道面積突然擴(kuò)大，導(dǎo)致反應(yīng)器徑向截面上氣流分布極不均勻。高速射流持續(xù)沖擊固定床表面，將在固定床表面形成凹坑(空穴)，而如果反應(yīng)氣體苯和乙烯在催化劑床層內(nèi)分布不均勻，會(huì)造成一部分催化劑超負(fù)荷而過早失活，大大增加了乙烯齊聚、乙苯異構(gòu)化等副反應(yīng)的發(fā)生幾率，影響產(chǎn)品質(zhì)量，而另一部分催化劑卻幾乎不起作用。通過設(shè)置氣體預(yù)分布器，就可以對(duì)進(jìn)口氣體實(shí)行導(dǎo)流，迫使氣流改變方向，迅速沿徑向分散到反應(yīng)器的整個(gè)徑向截面上，從而大大縮短進(jìn)口射流擴(kuò)散到整個(gè)徑向截面上所需空間高度，提高反應(yīng)器容積利用率。在進(jìn)口氣體預(yù)分布器同固定床層之間留出一段空間，系由于進(jìn)口氣體預(yù)分布器造成的初級(jí)不穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)必須經(jīng)歷一個(gè)緩和均化過程，借助于湍流動(dòng)量傳遞，才能形成比較穩(wěn)定的流態(tài)和比較均勻的分布，這段空間稱之為均化空間。初裝的包括催化劑床層和惰性填料層在內(nèi)的固定床層，其上端不宜伸入反應(yīng)器上封頭中。因?yàn)榉磻?yīng)器投入運(yùn)行后，在氣流持續(xù)通過固定床層過程中，床層將發(fā)生沉降，而且只是垂直方向沉降。如果初裝的固定床層伸入上封頭中，那末床層沉降后，其上端面將是中間高，四周低，造成床層厚度不均勻，不利于氣流均布。因此，均化空間高度應(yīng)當(dāng)大于反應(yīng)器上封頭高度。在催化劑床層的上面鋪蓋一定厚度的惰性填料層(通常采用惰性瓷球)或阻力系數(shù)很大的多孔板等是保證氣流在催化劑床層中實(shí)現(xiàn)均勻分布的重要措施。反應(yīng)器的上部瓷球?qū)佑纱?、中、小三層瓷球?gòu)成，三者所起作用各不相同。通過計(jì)算可知，在相同的表觀氣速和相同的層厚下，它們的壓降相差頗大。小瓷球?qū)拥淖枇艽?，它起到分散氣流的作用，但單個(gè)小瓷球重量輕，容易被氣流吹散；單個(gè)大瓷球的重量大，把它鋪在最上層，能抵抗氣流沖擊，保持床面平整；中瓷球的體積介于小瓷球和大瓷球之間，把它鋪在中間，起過渡作用。催化劑床層之下鋪墊的下部瓷球?qū)映似鹬С凶饔猛?，還起到增加阻力的作用，可防止氣流過早向中央出口管集中，而造成催化劑床層下部氣流分布不均勻。換言之，它的作用是使氣體向中央出口管集中所引起的氣流分布不均發(fā)生在惰性瓷球?qū)又?，而不是催化劑床層下部，從而避免催化劑床層中出現(xiàn)死區(qū)，提高催化劑利用率。每段催化劑床層之間均設(shè)排管式氣體分布器，保證分段進(jìn)入的原料乙烯和急冷苯與反應(yīng)器混合后在反應(yīng)器床層徑向截面上分布均勻。排管式氣體分布器的設(shè)計(jì)應(yīng)保證分布器上的小孔布置均勻、位置對(duì)稱、流量分配均勻。
本發(fā)明的方法中，由于反應(yīng)器內(nèi)采用圓錐形單級(jí)擋板，使反應(yīng)物流能更加流暢地通過氣體預(yù)分布器的環(huán)隙，沿上封頭壁面平滑地向下流動(dòng)，避免了氣體預(yù)分布器的圓錐形單級(jí)擋板四周及靠近反應(yīng)器上封頭壁面區(qū)域出現(xiàn)渦流現(xiàn)象和物流能量損失，降低了氣體流動(dòng)的壓降，使反應(yīng)物流氣體能更加均勻地分布于反應(yīng)器中，從而達(dá)到提高反應(yīng)床層催化劑利用率的目的。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)圓錐角為120～150°的圓錐形單級(jí)擋板的壓降比平板形單級(jí)擋板小10～15％，且在此角度范圍內(nèi)，隨著圓錐角變小，壓降減小更為顯著，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1是典型的多段層式絕熱固定床反應(yīng)器示意圖。
圖2是無進(jìn)口氣體預(yù)分布器的大直徑多段層式絕熱固定床反應(yīng)器中流體分布不均情況的示意圖。(以第一段催化劑床層為例)圖3是本發(fā)明方法中使用的具有圓錐形單級(jí)擋板的進(jìn)口氣體預(yù)分布器結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明方法中多段催化劑床層間多孔排管式氣體分布器結(jié)構(gòu)圖。
在圖1中，1為氣體進(jìn)口管道；2為進(jìn)口氣體預(yù)分布器；3為均化空間；4為上部惰性填料層；5為催化劑床層；6為下部惰性填料層；7為段間急冷苯進(jìn)口管；8為段間排管式氣體分布器；9為反應(yīng)器出口管。
在圖2中，1代表氣體的主要流線；2為催化劑床層頂部；3為由于進(jìn)口氣體射流的沖刷作用，在催化劑床層頂部中央形成的凹坑(空穴)；4指通過氣流很少的部位；5為幾乎沒有氣流通過的“死區(qū)”。
在圖3中，1為氣體進(jìn)口接管；2為單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器；3為懸吊單級(jí)擋板的垂直拉筋，其數(shù)量為4～8根，按均勻分布方式焊接在進(jìn)口氣體預(yù)分布器筒體內(nèi)側(cè)；4為軸向流固定床反應(yīng)器的上封頭；5為圓錐形單級(jí)擋板。di是進(jìn)口氣體預(yù)分布器筒體內(nèi)徑；din是反應(yīng)器進(jìn)口管內(nèi)徑；H是進(jìn)口氣體預(yù)分布器側(cè)向環(huán)隙高度(氣體通過該環(huán)隙時(shí)改變流動(dòng)方向，沿反應(yīng)器徑向擴(kuò)散開來)；1是進(jìn)口氣體預(yù)分布器環(huán)隙上邊緣伸入反應(yīng)器的長(zhǎng)度(它確定了進(jìn)口氣體預(yù)分布器的軸向位置)；α是圓錐形單級(jí)擋板的圓錐角。
在圖4中，1為段間排管式氣體分布器進(jìn)口總管；2為段間排管式氣體分布器支管；3為段間排管式氣體分布器總管及支管上的開孔；4為總管及支管上的開孔與垂直向上方向的夾角。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1某廠1.5萬噸/年乙苯裝置，采用分子篩氣相烷基化工藝，其烷基化反應(yīng)器為4段層式絕熱固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)徑為φ600，進(jìn)口管內(nèi)徑din＝200毫米，采用如圖3所示圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器，它的筒體內(nèi)徑di＝170毫米，圓錐角α＝150°，環(huán)隙高度H＝50毫米。該反應(yīng)器內(nèi)部均化空間高度為1150毫米，催化劑床層高自上而下6段分別為310、345、380、430、480、890毫米，上、下瓷球?qū)硬捎枚栊匝趸X瓷球，厚度均為180毫米。段間排管式氣體分布器共3個(gè)，總管直徑φ50，支管6個(gè)，直徑φ20，開孔數(shù)32個(gè)，3個(gè)排管式氣體分布器開孔孔徑自上而下分別為4、4.5、5毫米，孔間角度60°。
在催化劑運(yùn)行至末期階段，反應(yīng)原料進(jìn)入反應(yīng)器的溫度為388.1℃，反應(yīng)器排出物流溫度為407℃，反應(yīng)器進(jìn)口處壓力為1.37MPa，反應(yīng)器出口處壓力為1.21MPa。氣體在預(yù)分布器筒內(nèi)平均流速為2.7米/秒，預(yù)分布器環(huán)隙處平均流速為2.5米/秒。
該具有150°圓錐角的圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器的壓降為1.4KPa，乙烯轉(zhuǎn)化率100％，催化劑的利用率為99.3％。
實(shí)施例2某廠3萬噸/年乙苯裝置，采用分子篩氣相烷基化工藝，其烷基化反應(yīng)器為6段層式絕熱固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)徑為φ700，進(jìn)口管內(nèi)徑din＝250毫米，采用如圖3所示圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器，它的筒體內(nèi)徑di＝200毫米，圓錐角α＝120°，環(huán)隙高度H＝50毫米。該反應(yīng)器內(nèi)部均化空間高度為1650毫米，催化劑床層高自上而下6段分別為360、395、440、490、550、1030毫米，上、下瓷球?qū)硬捎枚栊匝趸X瓷球，厚度均為150毫米。段間排管式氣體分布器共5個(gè)，總管直徑φ70，支管6個(gè)，直徑φ40，開孔數(shù)50個(gè)，5個(gè)排管式氣體分布器開孔孔徑自上而下分別為3.5、4、4、4.5、5毫米，孔間角度60°。
在催化劑運(yùn)行至末期階段，反應(yīng)原料進(jìn)入反應(yīng)器的溫度為388℃，反應(yīng)器排出物流溫度為403.4℃，反應(yīng)器進(jìn)口處壓力為1.6MPa，反應(yīng)器出口處壓力為1.2MPa。氣體在預(yù)分布器筒內(nèi)平均流速為3.9米/秒，預(yù)分布器環(huán)隙處平均流速為3.87米/秒。
該具有150°圓錐角的圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器的壓降為1.5KPa，催化劑的利用率為99.5％。
實(shí)施例3某廠16萬噸/年乙苯裝置，采用分子篩氣相烷基化工藝，其烷基化反應(yīng)器為6段層式絕熱固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)徑為φ1600，進(jìn)口管內(nèi)徑din＝500毫米，采用如圖3所示圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器，它的筒體內(nèi)徑di＝470毫米，圓錐角α＝150°，環(huán)隙高度H＝120毫米。該反應(yīng)器內(nèi)部均化空間高度為2250毫米，催化劑床層高自上而下6段分別為280、310、350、395、440、815毫米，上、下瓷球?qū)硬捎枚栊匝趸X瓷球，厚度分別為210、170毫米。段間排管式氣體分布器共5個(gè)，總管直徑φ150，支管12個(gè)，直徑φ50，開孔數(shù)196個(gè)，5個(gè)排管式氣體分布器開孔孔徑自上而下分別為4、4.5、5、5.5、6毫米，孔間角度60°。
在催化劑運(yùn)行至末期階段，反應(yīng)原料進(jìn)入反應(yīng)器的溫度為388.2℃，反應(yīng)器排出物流溫度為403℃，反應(yīng)器進(jìn)口處壓力為1.7MPa，反應(yīng)器出口處壓力為1.2MPa。氣體在預(yù)分布器筒內(nèi)平均流速為4.13米/秒，預(yù)分布器環(huán)隙處平均流速為4.04米/秒。
該具有150°圓錐角的圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器的壓降為1.6KPa，催化劑的利用率為99.6％。
比較例1某乙苯裝置烷基化反應(yīng)器采用4段層式絕熱固定床反應(yīng)器，反應(yīng)原料進(jìn)入反應(yīng)器的溫度為416℃，反應(yīng)器排出物流溫度為434℃，反應(yīng)器進(jìn)口處壓力為1.5MPa，反應(yīng)器出口處壓力為1.3MPa。采用如圖3所示圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器，它的筒體內(nèi)徑di＝470毫米，圓錐角α＝120°，其他條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例1相同，該反應(yīng)器乙烯轉(zhuǎn)化率99.6％，催化劑的利用率為95％。
比較例2某乙苯裝置烷基化反應(yīng)器采用6段層式絕熱固定床反應(yīng)器，反應(yīng)原料進(jìn)入反應(yīng)器的溫度為405℃，反應(yīng)器排出物流溫度為412℃，反應(yīng)器進(jìn)口處壓力為1.4MPa，反應(yīng)器出口處壓力為1.25MPa。反應(yīng)器內(nèi)未采用圓錐形單級(jí)擋板型進(jìn)口氣體預(yù)分布器，其他條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例2相同，該反應(yīng)器乙烯轉(zhuǎn)化率99.5％，催化劑的利用率為95％。
比較例3某乙苯裝置烷基化反應(yīng)器采用6段層式絕熱固定床反應(yīng)器，工藝條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例3相同，不同之處是反應(yīng)器段間5個(gè)排管式氣體分布器開孔孔徑自上而下分別為2、2.5、3、3.5、4毫米，孔間角度90°，開孔數(shù)350個(gè)，該反應(yīng)器催化劑的利用率為96％。
權(quán)利要求
1.一種氣相烷基化制乙苯的方法，在ZSM-5分子篩催化劑存在下，以苯與乙烯為原料，在反應(yīng)溫度為350℃～450℃，反應(yīng)壓力為0.5～3.0MPa，乙烯重量空速為1.0～3.0小時(shí)-1，苯/乙烯摩爾比為3.0～8.0的條件下在多段層式固定床反應(yīng)器中生成乙苯；多段層式固定床反應(yīng)器殼體內(nèi)自上而下包括進(jìn)料口、氣體預(yù)分布器、均化空間以及至少兩層催化劑床層，出口氣體收集器和出料口，其中每個(gè)催化劑床層自上而下分別為上部惰性填料層、催化劑層、下部惰性填料層，兩個(gè)相鄰的催化劑床層間有均化空間，并設(shè)有多孔排管式氣體分布器作為補(bǔ)充原料進(jìn)料口，其中反應(yīng)器頂部的氣體預(yù)分布器放置于進(jìn)料口內(nèi)，伸入均化空間，其結(jié)構(gòu)如下上部為深入均化空間的圓筒形筒體，下部為與圓筒形筒體垂直投影面相等的單級(jí)擋板，圓筒形筒體與單級(jí)擋板間通過分布于圓筒形筒體內(nèi)側(cè)的垂直拉筋連接，且形成側(cè)向環(huán)隙，其特征在于側(cè)向環(huán)隙高度為氣體通過預(yù)分布器環(huán)隙時(shí)保持平均流速為1～7米/秒所需的高度，單級(jí)擋板為圓錐形單級(jí)擋板，圓錐角為90°～175°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相烷基化制乙苯的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為388℃～416℃，反應(yīng)壓力為1.6～2.0MPa，乙烯重量空速為1.5～2.2小時(shí)-1，苯/乙烯摩爾比為6.0～7.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相烷基化制乙苯的方法，其特征在于至少兩層多孔排管式氣體分布器主要結(jié)構(gòu)為中間為總管，兩側(cè)為支管，總管及支管上均開設(shè)有小孔，小孔的氣體出口速度為3～8米/秒，孔徑為4～10毫米，開孔方向?yàn)樾毕蛏吓c垂直方向成30°～60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相烷基化制乙苯的方法，其特征在于側(cè)向環(huán)隙高度為氣體通過預(yù)分布器環(huán)隙時(shí)保持平均流速2～5米/秒所需的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相烷基化制乙苯的方法，其特征在于圓錐形單級(jí)擋板的圓錐角為120～150°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相烷基化制乙苯的方法，其特征在于氣體預(yù)分布器的下部圓錐形單級(jí)擋板位于上部惰性填料層的上方、均化空間內(nèi)，均化空間的高度大于反應(yīng)器上封頭的高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣相烷基化制乙苯的方法，主要解決以往技術(shù)中存在反應(yīng)器中反應(yīng)氣流分布不均勻、催化劑不能充分利用的問題。本發(fā)明通過采用以乙烯和苯為原料，在ZSM－5分子篩催化劑存在下，原料通過反應(yīng)器頂部設(shè)置的具有圓錐形單級(jí)擋板的氣體預(yù)分布器，催化劑床層間設(shè)置有多孔排管式氣體分布器的多段層式固定床反應(yīng)器的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于苯氣相烷基化制乙苯的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C2/66GK1915942SQ200510028818
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者劉文杰, 邵百祥, 崔世純 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