一种利用甲醇制备二甲苯的方法及装置的制造方法_2

文档序号:9409938阅读:来源:国知局
反应,得到第二分离气体(经过分离 后可得到氢气和低碳烷烃,氢气可进入炼厂氢气管线,低碳烷烃作为燃料气使用)和第二 油相产物。第二油相产物和第一油相产物分离中所得的苯和甲苯混合物、C9及其以上芳烃 混合后进行烷基转移反应,反应所得第三油相产物循环到第一油相产物分离的步骤中,进 行二甲苯同步输出。
[0027] 可见,本发明提供的这种方法,将不同反应阶段所得的副产物选择性组合后进行 了再度的芳构化或者烷基转移反应,从而使得副产物大量地转变为二甲苯,提高了二甲苯 的最终选择性,合理配置了资源,进而提高收益,以满足二甲苯的应用需求。
[0028] 可选的,在步骤3)中,还包括将所述第二分离气体进行分离,得到氢气和低碳烷 烃。
[0029]第一分离气体(主要为甲醇芳构化反应生成的氢气和一些杂气)与非芳产物(第 一油相产物分离所得)反应后,其主要生成可用于再度分离反应的第二油相产物外,还生 成包括氢气的第二分离气体;为了实现资源的合理配置,将该气体经过分离后得到的氢气 可进入炼厂氢气管线;而低碳烷烃可作为燃料气使用。
[0030] 可选的,在步骤1)中,
[0031] 甲醇以空速为0. 5~3.Oh\温度为300~450 °C、常压的条件下进行芳构化反应; 所述经过改性的ZSM-5催化剂具体为用Zn、P、Ag、Ga改性的ZSM-5催化剂,且所述ZSM-5的 硅铝比在36~100;
[0032] 其中,在所述用Zn、P、Ag、Ga改性的ZSM-5催化剂中,Zn占催化剂总重量的1%~ 6%,P占催化剂总重量的2%~10%,Ag占催化剂总重量的1%~4%,Ga占催化剂总重量 的 0? 5%~5%〇
[0033] 步骤1)优选采用上述的工艺参数和催化剂,该催化剂在特定的工艺条件下,其催 化作用更佳,利于甲醇芳构化反应顺利进行,并提高第一油相产物的得率。
[0034]更优选的方案中,上述的催化剂中,Zn占催化剂总重量的2 %~4%,P占催化剂总 重量的3%~6%,Ag占催化剂总重量的2%~3%,Ga占催化剂总重量的2%~4%。此 外,在具体使用的过程中,改性金属元素优选Zn-P、Zn-P-Ag、Ga-P的组合方式。
[0035] 可选的,在步骤3)中,所述芳构化反应的过程中,催化剂为Zn改性的HZSM-5分子 筛催化剂,反应温度300~450°C,反应压力为1. 0~3.OMpa,进料空速为0. 5~5.Ohi。优 选的,所用HZSM-5分子筛硅铝比为38-60。
[0036] 鉴于该反应的反应物为第一分离气体(主要为氢气,甲烷,乙烯,丙烷,丙烯,异丁 烷,1 丁烯)和第一次油相分离所得非芳产物;为了提高反应的效率,需在较高的压力下进 行,并还需要适应提高反应物的进料空速,且还优选在该工艺下催化效果最佳的Zn改性的 HZSM-5分子筛催化剂。
[0037] 可选的,在步骤4)中,具体包括:
[0038] 将所述苯和甲苯混合物、所述C9及其以上芳烃和所述第二油相产物混合后,外加 苯或甲苯,得到反应混合物;
[0039] 将所述反应混合物继进行烷基转移反应,得到第三油相产物,并将所述第三油相 产物循环到步骤2)的分离操作中,对分离中所得二甲苯进行输出。
[0040] 在该步骤中,为了提高副产物中二甲苯的得率,可优选在前序反应中所得的苯和 甲苯混合物(一般而言,该混合物的得率较小,因此往往难以满足反应需求)、(:9及其以上 芳烃、第二油相产物的基础上外加苯或甲苯,然后再进行烷基转移反应,以提高第三油相产 物中二甲苯的含量。
[0041] 可选的,在步骤4)中:外加的苯或甲苯占所述反应混合物的重量百分数为5%~ 20%;且所述烷基转移反应中,所用催化剂为P改性的HZSM-5催化剂,其中P占催化剂总重 量1~15 %,HZSM-5的硅铝比为150~300 ;反应的温度为380~450°C,进料空速为1. 0~ 4.Oh\反应压力为1. 0~5.OMPa。
[0042] -种实现权利要求利用甲醇制二甲苯的方法的装置,包括甲醇芳构化单元、油相 分离单元、低碳经芳构化单元、混合单元和烷基转移单元;
[0043] 所述甲醇芳构化单元分别与所述低碳经芳构化单元、所述油相分离单元并行连 通,且所述低碳烃芳构化单元和所述油相分离单元连通;
[0044] 所述低碳经芳构化单元、所述油相分离单元均与所述混合单元连通;且所述混合 单元的输出端与所述烷基转移单元连通,所述烷基转移单元的输出端与所述油相分离单元 连通。
[0045] 具体的,甲醇芳构化单元:用于使甲醇在经过改性的ZSM-5的催化下进行芳构化 反应;得到第一油相产物、第一分离气体以及水(直接输出);
[0046] 油相分离单元:用于将第一油相产物分离,得到非芳产物、苯和甲苯混合物、二甲 苯、C9及其以上芳烃,得到的二甲苯直接从该单元输出;
[0047] 低碳烃芳构化单元:用于将甲醇芳构化单元得到的第一分离气体和油相分离单元 得到的非芳产物继续进行芳构化反应,得到第二分离气体(输出后可再度分离,并利用)和 第二油相产物;
[0048] 混合单元:用于将由低碳烃芳构化单元输出的第二油相产物、油相分离单元输出 的苯和甲苯混合物、C9及其以上芳烃混合后并通过输出端输出到烷基转移单元,以进行反 应;
[0049] 烷基转移单元:用于使从混合单元输出的各反应物进行反应,得到的第三油相产 物直接循环到油相分离单元,实现大量副产物深度处理并转化为二甲苯的效果。
[0050] 可选的,所述甲醇芳构化单元设置有用于进行甲醇芳构化反应的固定床反应器、 移动床反应器或流化床反应器。
[0051] 芳构化单元最为关键的装置为实现芳构化反应的反应器,因此为了便于控制各反 应的参数,且保证整各反应顺利进行,甲醇芳构化单元设置有(或直接为)用于进行甲醇芳 构化反应的固定床反应器、移动床反应器或流化床反应器。
[0052] 基于上述同样的理由,优选的,所述低碳烃芳构化单元设置有(或直接为)固定床 反应器、移动床反应器或流化床反应器;和/或所述烷基转移单元设置有固定床反应器或 移动床反应器。
[0053] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0054] (1)、该方法将甲醇经过芳构化的得到的气体产物(第一分离气体)和将第一油相 产物(甲醇经过芳构化得到)分离后得到非芳产物继续进行了芳构化反应;且将所得的油 相产物(第二油相产物)与将第一油相产物(甲醇经过芳构化得到)分离后得到苯和甲苯 混合物、C9及其以上芳烃进行了烷基转移反应(反应产物循环到前序的分离步骤中),进而 使得大量的低品质的副产物转变为高附加值的二甲苯,充分利用资源,提高了副产物的利 用率,也提高了目标产物二甲苯的收率和选择性。
[0055] (2)、该二甲苯的制备方法由于反应过程中工艺参数(包括温度、压力、进料空速 以及分子筛催化剂)选择得当;且在不同的反应阶段,依据反应物组成的不同采用不同的 催化剂和工艺参数组合;进而使得提高了不同反应阶段的效率,助于提高二甲苯以及其他 可回用副产物(包括氢气、液化气以及干气等)的得率。
[0056] (3)、本发明提供的这种二甲苯的制备装置,进行不同反应的特定单元具有特定的 连接关系,利于整个反应过程中上级产物输出并进入下一级反应,也非常便于后序反应产 物循环到前序的反应操作中,利于副产物转变为二甲苯,满足二甲苯应用需求的同时也提 高了副产物的利用率。
【附图说明】
[0057] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0058] 图1为本发明提供的实现甲醇制备二甲苯的装置示意图。
【具体实施方式】
[0059] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会 理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为 可以通过市售购买获得的常规产品。
[0060] 请参考图1,本发明提供这种二甲苯的制备装置,其包括甲醇芳构化单
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