以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對二甲苯的工藝方法
【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)對二甲苯，反應(yīng)過程中產(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)。
【專利說明】以低碳醇醚和低碳烴類為原料制備對二甲苯的工藝方法
【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)氧化合成對苯二甲酸，對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)主要是通過石油化工路線得到，此種生產(chǎn)方法對石油的依賴度非常高，且受石油價格波動和供給的影響巨大，而我國屬于缺油少氣國家。由于原油資源的短缺，我國芳烴資源短缺已成定局 ，隨著紡織業(yè)的發(fā)展，PX的市場缺口可達(dá)幾百萬噸。但我國有著較為豐富的煤炭資源，而且目前我國采用煤基制備甲醇、二甲醚等低碳醇醚(含1-4個碳原子)和烷烴、烯烴等低碳烴類(含1-4個碳原子)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)對二甲苯，在簡化工藝流程的同時提高了目標(biāo)產(chǎn)物對二甲苯的收率。
[0005]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(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，可完全替代石油基原料制備對二甲苯等石油化工產(chǎn)品及紡織原料；同時本工藝也可以根據(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】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。以下實施例中采用甲醇為原料進(jìn)行對二甲苯的制備，但本發(fā)明不限于僅采用甲醇為原料進(jìn)行對二甲苯的制備。
[0021]本發(fā)明所述制備對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】C07C15/08GK103449956SQ201210177355
【公開日】2013年12月18日 申請日期: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 申請人:江蘇煤化工程研究設(shè)計院有限公司