非芳烃类制备芳烃及乙二醇的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工技术领域，特别涉及一种液化气及(:5-(:8非芳烃类制备芳烃及乙二醇的系统及方法。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是高端化纤与饮料瓶片工业中的最重要的原料，主要由对二甲苯与乙二醇两大原料制备而得。传统的对二甲苯由石脑油重整、乙烯裂解副产，以及醇醚进行芳构化等技术先得到混合芳烃，然后再经过芳烃联合装置(包括芳烃抽提、二甲苯异构化及吸附分离，甲苯与三甲苯的歧化、乙苯转位或脱乙基等)获得。由于石脑油来源日渐紧迫，同时生产乙烯的原料越来越轻质化，由这两种路线得到的芳烃供应量日渐紧近。甲醇/ 二甲醚可由煤化工制得，将形成良好的芳烃生产的补充。然而，煤化工投资大，甲醇与二甲醚制备芳烃产生出较大量的废水也是一个需要处理的问题。
[0003]另一方面，乙二醇可以由乙烯氧化制备环氧乙烷，再水解而得。也可由煤化工的合成气，直接通过CO与4的分离，由CO催化偶联生成草酸酯，再进行加氢的路线而得。由于乙烯法需要消耗二吨石油制备一吨乙二醇，所以以煤为源料的乙二醇制备技术的潜在经济优势大，发展势头良好。但如前所述，生产乙二醇需要合成气与庞大的水、电与汽、及空气分离等公用工程，投资大成为限制环节之一。并且乙二醇过程中产生的含醇废水处理复杂成本高。同时，来源于乙二醇生产环节中的CO催化偶联或亚硝酯再生的含氧废气不能直接排放，处理成本高。
[0004]由石油路线得到的液化气(C3-C4-)，以及C 5_C8非芳烃类的量很大，经济价值不高，可以作为制备芳烃的原料。但目前的技术在生成芳烃的同时，芳烃收率不太高，且不可避免地生成部分氢与利用价值不高的甲烷与乙烷，影响了过程的经济性。同时，目前没有以液化气及C5-C8非芳烃为原料，直接制备生产PET所需要的等当量的芳烃与乙二醇的报道。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液化气及C5-C8非芳烃类制备芳烃及乙二醇的系统及方法，能够更高选择性地将液化气及C5-C8芳烃转化为芳烃，而副产的甲烷通过成熟的水蒸汽或氧化转化，生成合成气，为生产乙二醇提供了原料，大幅度降低了原来生产乙二醇的装置投资。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]一种液化气及C5-C8非芳烃类制备芳烃及乙二醇的系统，包括:
[0008]芳构化子系统1，含氧气体与反应原料在其中反应，生成氢气及C1-C12的烃类混合物，反应原料为液化气及C5-C8非芳烃类中的任一种或以任意比例混合的多种；
[0009]气液分离子系统2，其入口连接芳构化子系统I的产品出口，进行气液分离，其中所得液化气回送至芳构化子系统I;
[0010]液液分离子系统3，其入口连接气液分离子系统2的液体出口，分离得到芳烃和c5-c8#芳组分，其中C5-C8非芳组分返回芳构化子系统I进行循环转化；
[0011]气气分离子系统4，其入口连接气液分离子系统2的气体出口，分离得到氢气、甲烧以及乙烧;
[0012]合成气制备子系统5，其入口连接氧气以及气气分离子系统4的甲烷气体出口，在其中生成一氧化碳与氢气；
[0013]乙二醇制备子系统6，其入口连接含氧气体、气气分离子系统4的氢气出口、合成气制备子系统5的氢气出口以及合成气制备子系统5的一氧化碳出口，在其中进行乙二醇的制备，过程中生成含氧废气和含醇废水，其中含氧废气出口连接芳构化子系统I的气体入口，含醇废水出口连接合成气制备子系统5的液体入口。
[0014]本发明还提供了一种液化气及C5-C8非芳烃类制备芳烃及乙二醇的方法，包括如下步骤:
[0015]将液化气及C5-C8非芳烃类中的任一种或以任意比例混合的多种构成的反应原料通入芳构化子系统I中反应，反应过程中通入含氧气体，反应条件为500-600°C，0.1-lMPa，烃类重量空速0.ΙΙΟΙΓ1，单程原料转化率为70-85%，生成氢气及C1-C12的含芳烃的烃类混合物；
[0016]将氢气及(^_(:12的含芳烃的烃类混合物送入气液分离子系统2进行气液分离，当反应原料中有液化气时，所得液化气返回芳构化子系统I进行循环转化，所得液态烃通入液液分尚子系统3 ；
[0017]在液液分离子系统3中分离出C5-C8非芳组分和包括苯、甲苯、二甲苯与三甲苯的芳烃，其中c5-c8#芳组分回送至芳构化子系统I进行循环转化；
[0018]出气液分离子系统2的氢气、甲烷和乙烷在气气分离子系统4中进行分离，所得乙烷排出，甲烷通入合成气制备子系统5，与氧气及来源于乙醇制备子系统6的含醇废水反应，生成一氧化碳与氢气，一氧化碳通入乙二醇制备子系统6，与氧气进行催化偶联，生成草酸醋；出合成气制备子系统5的氢气与出气气分离子系统4的氢气合并，通入乙二醇制备子系统6中用于草酸酯加氢生成乙二醇，过程中产生的含氧废气通入芳构化子系统I用作部分催化剂再生的介质，产生的含醇废水用作合成气制备子系统5的部分原料。
[0019]所述芳构化子系统I使用流化床或固定床，其中加入适用于甲醇/ 二甲醚制备芳烃的基于微、纳米分子筛与金属复合的催化剂，所述催化剂负载占催化剂总重量0.01-2%的铯、铈、钇、钌、镧中的一种或多种以及占催化剂总重量0.001-0.1%的钾或钠。
[0020]所述芳构化子系统I为流化床时，在550_650°C的温度以及与芳构化反应压力相同的压力条件下进行催化剂再生，再生后的催化剂携带热量，为芳构化反应直接供热；催化剂的再生方式为将失活的催化剂经汽提后输送到催化剂再生反应器，再生后返回芳构化子系统I。
[0021]所述芳构化子系统I为固定床时，在350_650°C下进行催化剂再生，催化剂的再生方式为将芳构化子系统I中的反应物料切断，经过惰性气氛吹扫、置换后，进行烧碳再生，再生后再经过惰性气体吹扫与置换后，再通入反应物料反应。
[0022]出乙二醇制备子系统6的含氧废气同时还作为乙二醇制备子系统6中CO催化偶联的原料以及合成气制备子系统5中的部分原料。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]1、本发明的催化剂比目前已有的液化气芳构化催化剂或汽油芳构化催化剂能够更高选择性地将液化气及(:5_(:8芳烃转化为芳烃。
[0025]2、副产的甲烷通过成熟的水蒸汽或氧化转化，生成合成气，为生产乙二醇提供了原料，大幅度降低了原来生产乙二醇的装置投资。
[0026]3、液化气与(:5_(:8生成芳烃时副产的氢气，可为乙二醇制备子系统中的草酸酯加氢提供氢源，减轻了合成气制备子系统中CO通过变换为H2的比例，使过程中生成的CO 2减少 20-30%。
[0027]4、与甲醇/ 二甲醇制备芳烃技术相比，烃类转化为芳烃不生成大量废水，避免了催化剂长期在有水存在的高温环境中使用，使催化剂寿命延长20-35%。
[0028]5、将生成乙二醇制备子系统中的含氧废气直接用于芳构化子系中的催化剂烧碳再生，既节省了后者的风机流量，又降低前者废气处理成本约20-30%。
[0029]6、将生成乙二醇制备子系统中的含醇废水用于合成气制备子系统的原料，使废水处理成本降低80%，使合成气制备子系统的所需要新鲜水的用量降低50-80%。
【附图说明】
[0030]图1是液化气及(:5_(:8非芳烃类制备芳烃及乙二醇的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0032]实施例1
[0033]如图1所示，将适用于甲醇/ 二甲醚制备芳烃的基于纳米ZSM-5与Zn复合的商用催化剂，再负载占催化剂总重量0.01 %的铯与0.01 %的镧以及0.001 %的钾。在550°C，压力0.4MPa(表压)的条件下，在芳构化子系统I (使用流化床反应器)转化液化气(丙烷、丙烯、丁烷、丁烯的质量分数分别为30%，10%，35%，25% );在烃类的重量空速为31Γ1的条件下，原料的单程转化率为85% ;芳构化子系统I出口的产品气体经过气液分离子系统2，所得液化气返回芳构化子系统I进行循环转化；气液分离子系统2出口的液态烃经过液液分离子系统3后，所得C5-C8非芳组分返回芳构化子系统I进行循环转化；所得苯、甲苯、二甲苯与三甲苯等形成产品。上述转化过程，净生成如下基于碳基质量的产品:4%的氢气，10%的甲烷；6%的乙烷、80%的混合芳烃(其中甲苯、二甲苯及三甲苯共占90% );芳构化系统催化剂再生的条件为600°C，压力与芳构化反应压力相同。再生后的催化剂携带热量，为芳构化反应直接供热。催化剂的再生方式为将在芳构化反应器中失活的催化剂经汽提后输送到催化