多功能甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯和芳烴的系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多功能甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯和芳烴的系統(tǒng)及其方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙烯、丙烯和芳煙(尤其是三苯，苯Benzene、甲苯Toluene、二甲苯Xylene，即BTX) 是重要的基本有機(jī)合成原料。受下游衍生物需求的驅(qū)動，乙烯、丙烯和芳烴的市場需求持續(xù) 增長。
[0003]目前，乙烯、丙烯和芳烴主要來源于石油路線的蒸汽熱裂解工藝、流化催化裂化工 藝、催化重整工藝等。然而，由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價格，石油路線生產(chǎn)乙烯、 丙烯的成本不斷增加。受之因素，近年來以煤基、天然氣基甲醇為原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯和 芳烴的技術(shù)（MTO、MTP、MTA)受到越來越廣泛的關(guān)注。
[0004] 上世紀(jì)80年代Mobil公司在研究甲醇制汽油工藝時發(fā)現(xiàn)，以ZSM-5為催化劑，通 過改變工藝條件可將甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯等低碳烴及芳烴。在此基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展出甲醇 轉(zhuǎn)化制烯烴和甲醇轉(zhuǎn)化制芳烴兩項技術(shù)。經(jīng)過幾十年的研究，該領(lǐng)域涌現(xiàn)多種工藝技術(shù)和 專利。
[0005] 甲醇轉(zhuǎn)化制烯經(jīng)。目前發(fā)展的比較成熟的技術(shù)有：UOP公司與Norsk Hydro公司 開發(fā)的UOP/Hydro MTO工藝、Lurgi公司與南方化學(xué)公司開發(fā)的MTP工藝、我國中科院大連 化學(xué)物理研究所的SDTO工藝、中國石化上海石油化工研究院開發(fā)的S-MTO工藝等。相關(guān)專 利有：US4499327、US6166282、CN1723262、CN1356299A等。這些技術(shù)和專利均以乙烯、丙烯 為主要目的產(chǎn)物，不生產(chǎn)芳烴。
[0006] 甲醇轉(zhuǎn)化制芳烴。1985年，Mobil公司在其申請的美國專利US1590321中，首次 公布了甲醇、二甲醚轉(zhuǎn)化制芳烴的研究結(jié)果，該研究采用含磷為2. 7重量％的ZSM-5分子篩 為催化劑，反應(yīng)溫度為40(T450°C，甲醇、二甲醚空速I. 3h'之后，美國專利US4686312,中 國專利 ZL101244969、ZL1880288、CN101602646、CN101823929、CN101671226、CN102199069、 CN102199446、CN1880288等公開了多種甲醇制芳烴的工藝路線。催化劑方面的專利 有：中國專利 CN102372535、CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、 CN102371178、CN102416342、CN101550051，美國專利 US4615995、US2002/0099249A1 等。這 些專利主要圍繞金屬改性的ZSM-5分子篩催化劑，改性金屬包括Zn、Ga、Ag、Cu、Mn等。
[0007] 上述這些專利僅以芳烴為目的產(chǎn)物，而專利CN102775261、CN102146010、 CN102531821、CN102190546、CN102372537在甲醇制芳烴的同時聯(lián)產(chǎn)低碳烯烴、C5C6非芳等 其他產(chǎn)物。
[0008] 其中，專利CN102775261公開的多功能甲醇加工方法及裝置利用甲醇生產(chǎn)低碳烯 烴、汽油、芳烴。該方法采用兩步法生產(chǎn)工藝，第一步甲醇原料在專用催化劑1作用下生產(chǎn) 低碳烯烴，第二步將含低碳烯烴的反應(yīng)氣經(jīng)換熱、急冷、洗滌處理后，在專用催化劑2的作 用下合成芳烴和或汽油。兩個反應(yīng)過程的反應(yīng)器可為固定床或流化床。該方法采用兩步法， 工藝流程復(fù)雜。
[0009] 專利CN102146010公開的是以甲醇為原料生產(chǎn)低碳烯烴及芳烴并聯(lián)產(chǎn)汽油的工 藝。以甲醇為原料并采用分子篩催化劑經(jīng)甲醇烴化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)生產(chǎn)低碳烯烴及芳 烴并聯(lián)產(chǎn)汽油。甲醇烴化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)的反應(yīng)器為各種類型的固定床反應(yīng)器，壓力 0. 01、. 5兆帕，溫度18(T600°C?？傄菏沾笥?0%，三苯收率大于90%。該方法也采用兩個 反應(yīng)器，工藝流程復(fù)雜。
[0010] 專利CN102531821公開的是甲醇和石腦油共進(jìn)料生產(chǎn)低碳烯烴和/或芳烴的方 法，采用負(fù)載2. 2~6. 0wt%La和I. 0~2. 8wt%P的ZSM-5催化劑，可采用固定床反應(yīng)器或流化 床反應(yīng)器。反應(yīng)溫度為55(T670°C，空速l.(T5 h'該方法的三烯收率較高，但BTX收率 低，只有5?17wt%。
[0011] 專利CN102372537和CN102190546公開了甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯和芳烴的方法。這兩項 專利是在甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，丙烯是主目的產(chǎn)物，芳烴收率較低。
[0012] 由此可見，現(xiàn)有技術(shù)均存在工藝流程復(fù)雜，乙烯、丙烯和芳烴收率低，不能根據(jù)市 場需求靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的問題。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中乙烯、丙烯和芳烴收率低、不能根 據(jù)市場需求靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的問題，提供一種多功能甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化制乙烯、丙 烯和芳烴的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有乙烯、丙烯和芳烴收率高、可根據(jù)市場需求靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 的優(yōu)點。
[0014] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相應(yīng)的方法。
[0015] 為解決上述問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種多功能甲醇和/或二甲 醚轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯和芳烴的系統(tǒng)，包括乙烯、丙烯反應(yīng)器1、芳構(gòu)化反應(yīng)器2、急冷塔I 3、 分離塔I 4、急冷塔II 5、分離塔II 6、分離單元9,乙烯、丙烯反應(yīng)器1生成的產(chǎn)物依次進(jìn)入 急冷塔I 3和分離塔I 4,芳構(gòu)化反應(yīng)器1生成的產(chǎn)物依次進(jìn)入急冷塔II 5和分離塔II 6， 分離塔I 4和分離塔II 6得到的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)壓縮機(jī)7進(jìn)入分離單元9,分離塔II 6和分離單 元9得到的部分C5和C6非芳30、乙烷23、丙烷24、C4和C5和C6非芳27作為循環(huán)物料返 回芳構(gòu)化反應(yīng)器2。
[0016] 上述技術(shù)方案中，甲醇和/或二甲醚在乙烯、丙烯反應(yīng)器1轉(zhuǎn)化為以乙烯、丙烯為 主的產(chǎn)物；甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料在芳構(gòu)化反應(yīng)器2轉(zhuǎn)化為以芳烴為主的產(chǎn)物； 乙烯、丙烯反應(yīng)器1、芳構(gòu)化反應(yīng)器2生成的產(chǎn)物分別在急冷塔I 3和II 5中冷卻；分離塔 I 4將急冷塔I 3出來的產(chǎn)物分離為水、經(jīng)類，分離塔II 6將急冷塔II 5出來的產(chǎn)物分離為 水、氣態(tài)烴、C5和C6非芳、混合芳烴；分離塔I 4得到的烴類和分離塔II 6得到的氣態(tài)烴進(jìn) 入分離單元9分離為氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4和C5和C6非芳。
[0017] 上述技術(shù)方案中，乙烯、丙烯反應(yīng)器1，用于將甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化為以乙烯、丙 烯為主的產(chǎn)物；芳構(gòu)化反應(yīng)器2,用于將甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料轉(zhuǎn)化為以芳烴為主 的產(chǎn)物；急冷塔I 3,冷卻從乙烯、丙烯反應(yīng)器1出來的產(chǎn)物；急冷塔II 5,冷卻從芳構(gòu)化反 應(yīng)器2出來的產(chǎn)物；分離塔I 4,將急冷塔I 3出來的產(chǎn)物分離為水、烴類；分離塔II 6,將急 冷塔II 5出來的產(chǎn)物分離為水、氣態(tài)烴、C5和C6非芳、混合芳烴；分離單元9,將烴類原料分 離為氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4和C5和C6非芳。
[0018] 為解決上述問題之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種多功能甲醇和/或二甲 醚轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯和芳烴的方法，采用上述的系統(tǒng)，所述的方法包括以下幾個步驟： a) 甲醇和/或二甲醚10在乙烯、丙烯反應(yīng)器1中和催化劑I接觸反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)急 冷塔I 3冷卻后進(jìn)入分尚塔I 4,塔頂分尚出氣態(tài)經(jīng)，塔底分尚出水12 ; b) 甲醇和/或二甲醚11以及循環(huán)物料在芳構(gòu)化反應(yīng)器2中和催化劑II接觸反應(yīng)，反 應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)急冷塔II 5冷卻后進(jìn)入分離塔II 6,塔頂分離出氣態(tài)烴，塔中部分離出C5和C6非 芳28,塔底分離出產(chǎn)物進(jìn)入油水分離器8,分離為混合芳烴14和水13,混合芳烴14作為產(chǎn) 品輸出系統(tǒng)； c) 分離塔I 4和分離塔II 6塔頂?shù)玫降臍鈶B(tài)烴經(jīng)壓縮機(jī)7加壓后，進(jìn)入分離單元9 ; d) 分尚單兀9將氣態(tài)煙分尚為氫氣15、甲燒16、乙烯17、乙燒19、丙烯18、丙燒20、C4 和C5和C6非芳25,其中氫氣15、甲烷16、乙烯17、丙烯18作為產(chǎn)品輸出系統(tǒng)； e) 部分乙烷23、丙烷24、C4和C5和C6非芳27以及分離塔II 6得到的部分C5和C6 非芳30作為循環(huán)物料返回芳構(gòu)化反應(yīng)器2,剩余乙烷21、丙烷22、C4和C5和C6非芳26或 全部的乙烷19、丙烷20、C4和C5和C6非芳25以及分離塔II 6得到的剩余C5和C6非芳 29或全部C5和C6非芳28作為產(chǎn)品輸出系統(tǒng)。
[0019] 上述技術(shù)方案中，乙烯、丙烯反應(yīng)器1和芳構(gòu)化反應(yīng)器2采用固定床反應(yīng)器、移動 床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器或帶再生器的循環(huán)流化床反應(yīng)器，優(yōu)選流化床反應(yīng)