以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，該工藝方法以煤基低碳醇醚和低碳烴類為原料，采用多功能分子篩催化劑，經(jīng)多功能多段固定床反應(yīng)器使原料依次經(jīng)烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)生產(chǎn)對(duì)二甲苯，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體可返回到多功能多段固定床反應(yīng)器中依次進(jìn)行烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)，該工藝過(guò)程使得原料的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99wt.%以上，低碳烴類的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)38wt.%以上，對(duì)二甲苯的收率可達(dá)93wt.%及以上，屬于高效利用碳源的低碳技術(shù)。
【專利說(shuō)明】以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備對(duì)二甲苯的工藝方法，尤其涉及一種采用低碳醇醚和低碳烴類制備對(duì)二甲苯的工藝方法，屬于能源化工生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)二甲苯(PX)是芳烴中一種尤為重要的有機(jī)化工原料，更是重要的基礎(chǔ)石油化工產(chǎn)品之一，其主要用途為經(jīng)氧化合成對(duì)苯二甲酸，對(duì)苯二甲酸再與乙二醇進(jìn)行縮聚反應(yīng)生產(chǎn)高分子材料聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(即滌綸)，滌綸是性能優(yōu)良、需求量極大的聚酯材料，廣泛應(yīng)用于紡織和包裝材料領(lǐng)域。
[0003]當(dāng)前PX的生產(chǎn)主要是通過(guò)石油化工路線得到，此種生產(chǎn)方法對(duì)石油的依賴度非常高，且受石油價(jià)格波動(dòng)和供給的影響巨大，而我國(guó)屬于缺油少氣國(guó)家。由于原油資源的短缺，我國(guó)芳烴資源短缺已成定局 ，隨著紡織業(yè)的發(fā)展，PX的市場(chǎng)缺口可達(dá)幾百萬(wàn)噸。但我國(guó)有著較為豐富的煤炭資源，而且目前我國(guó)采用煤基制備甲醇、二甲醚等低碳醇醚(含1-4個(gè)碳原子)和烷烴、烯烴等低碳烴類(含1-4個(gè)碳原子)已擁有較為成熟的煤化工技術(shù)，而將由煤基制備出的低碳醇醚和低碳烴類芳構(gòu)化是一條有效的利用煤炭資源制備傳統(tǒng)石油類化學(xué)品的技術(shù)路線。該技術(shù)路線利用非石油原料制取石油化工產(chǎn)品，對(duì)清潔高效利用煤炭資源，提升煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展有著重要意義。但目前現(xiàn)有工藝技術(shù)中存在著原料單一，工藝流程復(fù)雜，且由目標(biāo)產(chǎn)物選擇性不高引起的產(chǎn)品收率不高等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，該工藝方法以低碳醇醚類和低碳烴類作為原料生產(chǎn)對(duì)二甲苯，在簡(jiǎn)化工藝流程的同時(shí)提高了目標(biāo)產(chǎn)物對(duì)二甲苯的收率。
[0005]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，包括以下步驟:
[0007](I)原料低碳醇醚和低碳烴類在反應(yīng)器中在0.01-0.5 MPa壓力下，18(T600°C溫度之間依次經(jīng)烴化反應(yīng)催化劑和芳構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用，對(duì)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純后，得到氣體A和烴類混合物I ;以烴類混合物I總重量為基準(zhǔn)，所述烴類混合物I中包括85-90wt.%芳烴和1(T15 wt.%的烷烯烴；以芳烴總重量為基準(zhǔn)，所述芳烴中苯、甲苯和二甲苯的總量大于85 wt.% ;所述氣體A主要成分為氫氣、甲烷和乙烷；
[0008](2)將(I)中所述烴類混合物I在反應(yīng)器中在0.Ο1-Ο.5MPa壓力下，18(T600°C溫度之間經(jīng)甲基化反應(yīng)催化劑作用，對(duì)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純后，得到氣體B和芳烴類混合物II ；以芳烴類混合物II總重量為基準(zhǔn)，所述芳烴類混合物II中包括9(T95wt.% 二甲苯，且所述芳烴類混合物II中苯、甲苯和重芳烴的總量占5-10wt.% ;所述氣體B主要成分為氫!氣、甲燒和乙燒；
[0009](3)將(2)中所述芳烴類混合物II在反應(yīng)器中在0.01-0.510 壓力下，180-6001:溫度之間經(jīng)異構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用，對(duì)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純后，得到氣體C和混合物III ；以混合物III總重量為基準(zhǔn)，所述混合物III中包括92、5wt.%對(duì)二甲苯，且所述混合物III中苯、甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和碳九重芳烴的總量為5-8wt.%;所述氣體C主要成分為氫!氣、甲燒和乙燒；
[0010](4)將所述氣體A、B和C返回到反應(yīng)器中的初始階段依次進(jìn)行烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)；
[0011]所述低碳醇醚為甲醇、乙醇和二甲醚中的至少一種，所述低碳烴類包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯和丁烯中的至少一種。
[0012]本發(fā)明所采用的進(jìn)一步技術(shù)方案是:
[0013]所述烴化反應(yīng)催化劑采用烴化用分子篩負(fù)載型催化劑，芳構(gòu)化反應(yīng)催化劑采用芳構(gòu)化用分子篩負(fù)載型催化劑，甲基化反應(yīng)催化劑采用甲基化用分子篩負(fù)載型催化劑，異構(gòu)化反應(yīng)催化劑采用異構(gòu)化用分子篩負(fù)載型催化劑。
[0014]所述烴化用、芳構(gòu)化用、甲基化用和異構(gòu)化用分子篩負(fù)載型催化劑均采用利于生產(chǎn)對(duì)二甲苯的分子篩負(fù)載型催化劑。
[0015]所述低碳醇醚和低碳烴類依次經(jīng)烴化反應(yīng)催化劑和芳構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用的壓力最優(yōu)為0.1-0.2MPa，溫度最優(yōu)為400-500℃;所述烴類混合物I經(jīng)甲基化反應(yīng)催化劑作用的壓力最優(yōu)為0.1-0.25MPa，溫度最優(yōu)為350-400℃ ;所述芳烴類混合物II經(jīng)異構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用的壓力最優(yōu)為0.1-0.2MPa，溫度最優(yōu)為370-400°C。
[0016]所述分離提純的方法為低度深冷、油吸收、吸附精制和萃取精餾中的至少一種。
[0017]所述反應(yīng)器采用多功能多段固定床反應(yīng)器，所述烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)分別在不同段固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。
[0018]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:該工藝方法以煤基低碳醇醚和低碳烴類為原料，采用分子篩催化劑使原料依次經(jīng)烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)生產(chǎn)對(duì)二甲苯，原料的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99wt.%以上，低碳烴類的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)38wt.%以上，對(duì)二甲苯的收率可達(dá)93wt.%及以上，屬于高效利用碳源的低碳技術(shù)；且本發(fā)明工藝具有操作條件溫和、建廠條件不苛刻、能耗及成本低優(yōu)點(diǎn)，可完全替代石油基原料制備對(duì)二甲苯等石油化工產(chǎn)品及紡織原料；同時(shí)本工藝也可以根據(jù)不同的產(chǎn)品方案，與其他工藝流程相結(jié)合產(chǎn)生優(yōu)化配制的集成工藝，實(shí)現(xiàn)低成本、低排放、低污染和高效益的生產(chǎn)系列基本化工原料。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例中采用甲醇為原料進(jìn)行對(duì)二甲苯的制備，但本發(fā)明不限于僅采用甲醇為原料進(jìn)行對(duì)二甲苯的制備。
[0021]本發(fā)明所述制備對(duì)二甲苯的工藝流程包括以下步驟:
[0022](I)在多段固定床反應(yīng)器的烴化反應(yīng)器中放入15g甲醇烴化用分子篩催化劑，在上述多段固定床反應(yīng)器的芳構(gòu)化反應(yīng)器中放入40g芳構(gòu)化用分子篩催化劑，將烴化反應(yīng)器和芳構(gòu)化反應(yīng)器的壓力控制為0.Ο1-Ο.5MPa (優(yōu)選為0.1-0.2MPa)，溫度控制為180-600°C(優(yōu)選為40(T50(TC)，將甲醇與水按照摩爾比為2:1配制成醇水混合物并進(jìn)行氣化，然后將所述醇水混合物以35ml/h的速度依次進(jìn)入烴化反應(yīng)器和芳構(gòu)化反應(yīng)器中進(jìn)行甲醇烴化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)，得反應(yīng)產(chǎn)物I。然后對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物I進(jìn)行分離提純，總液體收率大于90wt.%，其中單程液體收率大于50wt.%，分離所得液體中各成分的含量如表I所示，分離所得氣體中主要成分為氫氣、甲烷和乙烷。分離所得氣體返回到多段固定床反應(yīng)器的初始階段依次進(jìn)行烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)。
[0023]表I
【權(quán)利要求】
1.一種以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)原料低碳醇醚和低碳烴類在反應(yīng)器中在0.01-0.5 MPa壓力下，180-600°C溫度之間依次經(jīng)烴化反應(yīng)催化劑和芳構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用，對(duì)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純后，得到氣體A和烴類混合物I ;以烴類混合物I總重量為基準(zhǔn)，所述烴類混合物I中包括85-90wt.%芳烴和10-15 wt.%的烷烯烴；以芳烴總重量為基準(zhǔn)，所述芳烴中苯、甲苯和二甲苯的總量大于85 wt.% ;所述氣體A主要成分為氫氣、甲烷和乙烷； (2)將(I)中所述烴類混合物I在反應(yīng)器中在0.01-0.5MPa壓力下，180-600°C溫度之間經(jīng)甲基化反應(yīng)催化劑作用，對(duì)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純后，得到氣體B和芳烴類混合物II ；以芳烴類混合物II總重量為基準(zhǔn)，所述芳烴類混合物II中包括9(T95wt.% 二甲苯，且所述芳烴類混合物II中苯、甲苯和重芳烴的總量占5-10wt.% ;所述氣體B主要成分為氫氣、甲燒和乙燒； (3)將(2)中所述芳烴類混合物II在反應(yīng)器中在0.01-0.5MPa壓力下，180-600°C溫度之間經(jīng)異構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用，對(duì)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純后，得到氣體C和混合物III ；以混合物III總重量為基準(zhǔn)，所述混合物III中包括92、5wt.%對(duì)二甲苯，且所述混合物III中苯、甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和碳九重芳烴的總量為5-8wt.% ;所述氣體C主要成分為氫氣、甲燒和乙燒； (4)將所述氣體A、B和C返回到反應(yīng)器中的初始階段依次進(jìn)行烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)； 所述低碳醇醚為甲醇、乙醇和二甲醚中的至少一種，所述低碳烴類包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯和丁烯中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，其特征在于:所述烴化反應(yīng)催化劑采用烴化用分子篩負(fù)載型催化劑，芳構(gòu)化反應(yīng)催化劑采用芳構(gòu)化用分子篩負(fù)載型催化劑，甲基化反應(yīng)催化劑采用甲基化用分子篩負(fù)載型催化劑，異構(gòu)化反應(yīng)催化劑采用異構(gòu)化用分子篩負(fù)載型催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，其特征在于:所述烴化用、芳構(gòu)化用、甲基化用和異構(gòu)化用分子篩負(fù)載型催化劑均采用利于生產(chǎn)對(duì)二甲苯的分子篩負(fù)載型催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，其特征在于:所述低碳醇醚和低碳烴類依次經(jīng)烴化反應(yīng)催化劑和芳構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用的壓力最優(yōu)為0.1-0.2MPa，溫度最優(yōu)為400-500℃;所述烴類混合物I經(jīng)甲基化反應(yīng)催化劑作用的壓力最優(yōu)為0.1-0.25MPa，溫度最優(yōu)為350-400℃ ;所述芳烴類混合物II經(jīng)異構(gòu)化反應(yīng)催化劑作用的壓力最優(yōu)為0.1-0.2MPa，溫度最優(yōu)為370-400°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，其特征在于:所述分離提純的方法為低度深冷、油吸收、吸附精制和萃取精餾中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對(duì)二甲苯的工藝方法，其特征在于:所述反應(yīng)器采用多功能多段固定床反應(yīng)器，所述烴化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)分別在不同段固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】C07C15/08GK103449956SQ201210177355
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】郭新宇, 劉述全, 苗曉濤, 唐家鵬 申請(qǐng)人:江蘇煤化工程研究設(shè)計(jì)院有限公司