本發(fā)明涉及石油化工的，尤其是涉及一種含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法及其工藝系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、苯乙烯是一種重要的單體，廣泛用于聚苯乙烯(ps)、工程塑料(abs)、丁苯橡膠(sbr)以及不飽和聚酯樹脂等的生產(chǎn)，而乙苯是苯乙烯的最主要生產(chǎn)原料。
2、催化裂化是最重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化過程之一，在輕質(zhì)油品和低碳烯烴等的生產(chǎn)中占有很重要的地位。催化裂化干氣（簡稱催化干氣）中的乙烯資源若作為烷基化反應(yīng)原料加以利用，實現(xiàn)高價值轉(zhuǎn)化，則會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。因此，研究苯與低濃度乙烯烷基化技術(shù)顯得尤為重要和迫切，不僅能夠有效利用催化干氣中的乙烯資源，提高乙苯生產(chǎn)能力，而且能夠顯著降低工業(yè)過程的碳排放，具有較好的環(huán)保和經(jīng)濟效益。
3、然而，在當(dāng)前的催化干氣烷基化制備乙苯工藝中，采用干氣氣相法烷基化制備乙苯時，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和減緩催化劑積碳對原料干氣要求苛刻，需要經(jīng)過復(fù)雜的凈化過程盡可能除去干氣中的丙烯和丁烯，且進料中苯與乙烯的物質(zhì)的量比（簡稱苯烯比）也偏大，操作溫度較高，大量的苯在裝置內(nèi)往復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致了能耗顯著增加；同時，副產(chǎn)物二甲苯的含量也影響了目的產(chǎn)品乙苯的純度。
4、因此，開發(fā)新型催化劑以提高對催化干氣雜質(zhì)的適應(yīng)性、降低苯烯比、降低副產(chǎn)物二甲苯含量是乙苯工藝開發(fā)的重要方向。
5、現(xiàn)有技術(shù)cn101665398a公開了一種用于乙烯制乙苯工藝的含乙烯原料氣的精制方法，該方法順序設(shè)置吸收塔、乙烯解吸塔和丙烯解吸塔的三塔流程，吸收塔以苯作為吸收劑，吸收原料氣中丙烯后的飽和吸收劑依次進入乙烯解吸塔和丙烯解吸塔，乙烯解吸塔頂?shù)臍怏w又返回到吸收塔入口，在丙烯解吸塔中解吸后的吸收劑返回到吸收塔循環(huán)使用。
6、現(xiàn)有技術(shù)cn102746084a公開了一種含乙烯原料制乙苯工藝的原料處理方法，含乙烯原料氣經(jīng)吸收-解吸裝置后，氣體進入乙苯反應(yīng)部分，解吸氣經(jīng)冷卻后進入分液裝置，分液后含吸收劑及重?zé)N的凝液一部分返回吸收解吸裝置作為循環(huán)吸收劑使用，另一部分送至產(chǎn)品分離部分處理。
7、現(xiàn)有技術(shù)cn115304445a公開了一種含乙烯干氣液相法烷基化制乙苯的工藝及裝置，包括含乙烯干氣預(yù)處理單元、脫丙烯單元、苯干燥單元、烷基化反應(yīng)單元和產(chǎn)品分離單元，各單元通過管線相連接，在干氣壓縮機和乙烯吸收塔之間還設(shè)置有干燥器；在原料含乙烯干氣水洗后設(shè)置壓縮機升壓、冷卻并分液，有利于氣體中的水分從氣相中分離出來，分液后的氣相經(jīng)丙烯吸收塔吸收，氣相中的大部分水分溶解在吸收劑中，吸收劑中的水分在吸收劑緩沖罐中和丙烯解吸塔系統(tǒng)被分離出系統(tǒng)，塔頂脫丙烯干氣和乙烯解吸塔頂?shù)母灰蚁庵械乃趾棵黠@降低，兩股氣體可不經(jīng)干燥器直接進乙烯吸收塔吸收后作為烷基化反應(yīng)的進料。
8、綜上所述,?在當(dāng)前的催化干氣烷基化制備乙苯工藝中，無論是采用干氣氣相法烷基化制備乙苯或者是采用干氣液相法烷基化制備乙苯，為抑制副產(chǎn)物生成和減緩催化劑積碳，同時提高乙苯的選擇性與催化劑壽命，均對原料干氣質(zhì)量要求苛刻；原料干氣需要經(jīng)過復(fù)雜的凈化過程盡可能除去攜帶的少量丙烯和丁烯，需要建設(shè)專用的脫丙烯系統(tǒng)，前期設(shè)備投資大、工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。
9、有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法，對含乙烯干氣中丙烯適應(yīng)性提高至3%（體積分?jǐn)?shù)），對含乙烯干氣中丁烯適應(yīng)性提高至2%（體積分?jǐn)?shù)），達到了乙烯轉(zhuǎn)化率大于99%、乙苯選擇性大于99%以及乙苯產(chǎn)物中二甲苯含量低于600ppm?的技術(shù)效果。
2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種實現(xiàn)含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法的工藝系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)工藝設(shè)置的脫丙烯系統(tǒng)，縮短了工藝流程，能夠大幅度降低建設(shè)成本和生產(chǎn)成本。
3、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
4、第一方面，一種含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法，包括以下步驟：
5、將含乙烯干氣水洗后直接與苯在催化劑下進行烷基化反應(yīng)，得到乙苯；
6、所述催化劑的活性組分包括新型zsm-5分子篩；
7、所述新型zsm-5分子篩的b軸厚度50nm-300nm，a軸長度300nm-2000nm，正交孿晶厚度50nm-300nm，具有正交二維納米片狀結(jié)構(gòu)；
8、所述新型zsm-5分子篩為有機硅改性的zsm-5分子篩。
9、進一步的，所述含乙烯干氣中乙烯的體積分?jǐn)?shù)為5%-70%，優(yōu)選為5%-50%；
10、優(yōu)選地，所述含乙烯干氣中丙烯的體積分?jǐn)?shù)為0-3%，優(yōu)選為0-2%；
11、優(yōu)選地，所述含乙烯干氣中丁烯的體積分?jǐn)?shù)為0-2%，優(yōu)選為0-1%。
12、進一步的，所述烷基化反應(yīng)的溫度為260℃-390℃，優(yōu)選為300℃-380℃；
13、優(yōu)選地，所述烷基化反應(yīng)的壓力為0.5mpag-2.5mpag，優(yōu)選為0.6mpag-1.5mpag。
14、進一步的，所述苯和乙烯的物質(zhì)的量比為2-8，優(yōu)選為4.5-6；
15、優(yōu)選地，所述乙烯的重量空速為0.1h1-2.5h1，優(yōu)選為0.3h1-0.6h1。
16、第二方面，一種實現(xiàn)上述任一項所述的含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法的工藝系統(tǒng)，包括含乙烯干氣氣源、含乙烯干氣水洗塔、苯源、苯加熱爐、烷基化反應(yīng)器以及產(chǎn)品分離單元；
17、所述含乙烯干氣氣源、含乙烯干氣水洗塔以及烷基化反應(yīng)器氣體進料口順次連通；
18、所述烷基化反應(yīng)器用于使得苯與含乙烯干氣在催化劑作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)；
19、所述苯源、苯加熱爐、烷基化反應(yīng)器液相入口、烷基化反應(yīng)器產(chǎn)物出口以及產(chǎn)品分離單元順次連通。
20、進一步的，所述烷基化反應(yīng)器為n段式反應(yīng)器，n≥2，包括第1段反應(yīng)器至第n段反應(yīng)器。
21、進一步的，所述烷基化反應(yīng)器除第n段反應(yīng)器之外，其它反應(yīng)段均獨立地設(shè)有相應(yīng)的含乙烯干氣氣源進口，且內(nèi)設(shè)分布器。
22、進一步的，所述烷基化反應(yīng)器的第1段反應(yīng)器頂部設(shè)有苯原料入口，其它反應(yīng)段均獨立地設(shè)有相應(yīng)的苯原料進口，且內(nèi)設(shè)分布器。
23、進一步的，所述工藝系統(tǒng)還設(shè)有換熱器i和換熱器ii，換熱器i具有用于進行熱交換的換熱管路i-1和換熱管路i-2，換熱器ii具有用于進行熱交換的換熱管路ii-1和換熱管路ii-2；
24、所述苯源、苯加熱爐、換熱管路i-1、烷基化反應(yīng)器液相入口、烷基化反應(yīng)器產(chǎn)物出口、換熱管路i-2、換熱管路ⅱ-1以及產(chǎn)品分離單元順次連通。
25、進一步的，所述工藝系統(tǒng)還設(shè)有循環(huán)苯緩沖罐及其增壓泵和加熱爐，來自循環(huán)苯緩沖罐的苯與新鮮苯混合加熱后分為不同流量的若干股，進入烷基化反應(yīng)器后經(jīng)分布器均勻分布。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：
27、本發(fā)明提供的含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法，采用特定的烷基化催化劑，實現(xiàn)了含乙烯干氣僅需水洗除雜就可直接與苯進行烷基化反應(yīng)的目的，對含乙烯干氣中丙烯適應(yīng)性提高至3%（體積分?jǐn)?shù)），對含乙烯干氣中丁烯適應(yīng)性提高至2%（體積分?jǐn)?shù)），解決了現(xiàn)有技術(shù)中含乙烯干氣因攜帶少量丙烯和丁烯而無法直接進行烷基化反應(yīng)的技術(shù)問題，達到了乙烯轉(zhuǎn)化率大于99%、乙苯選擇性大于99%以及乙苯產(chǎn)物中二甲苯含量低于600ppm?的技術(shù)效果，同時積碳速率低于0.01wt%/h。
28、本發(fā)明提供的實現(xiàn)含乙烯干氣氣相法烷基化制備乙苯的方法的工藝系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)工藝設(shè)置的脫丙烯系統(tǒng)，縮短了工藝流程，能夠大幅度降低建設(shè)成本和生產(chǎn)成本。