非芳烴類制備芳烴及乙二醇的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液化氣及(:5-(:8非芳烴類制備芳烴及乙二醇的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是高端化纖與飲料瓶片工業(yè)中的最重要的原料，主要由對二甲苯與乙二醇兩大原料制備而得。傳統(tǒng)的對二甲苯由石腦油重整、乙烯裂解副產(chǎn)，以及醇醚進(jìn)行芳構(gòu)化等技術(shù)先得到混合芳烴，然后再經(jīng)過芳烴聯(lián)合裝置(包括芳烴抽提、二甲苯異構(gòu)化及吸附分離，甲苯與三甲苯的歧化、乙苯轉(zhuǎn)位或脫乙基等)獲得。由于石腦油來源日漸緊迫，同時生產(chǎn)乙烯的原料越來越輕質(zhì)化，由這兩種路線得到的芳烴供應(yīng)量日漸緊近。甲醇/ 二甲醚可由煤化工制得，將形成良好的芳烴生產(chǎn)的補(bǔ)充。然而，煤化工投資大，甲醇與二甲醚制備芳烴產(chǎn)生出較大量的廢水也是一個需要處理的問題。
[0003]另一方面，乙二醇可以由乙烯氧化制備環(huán)氧乙烷，再水解而得。也可由煤化工的合成氣，直接通過CO與4的分離，由CO催化偶聯(lián)生成草酸酯，再進(jìn)行加氫的路線而得。由于乙烯法需要消耗二噸石油制備一噸乙二醇，所以以煤為源料的乙二醇制備技術(shù)的潛在經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢大，發(fā)展勢頭良好。但如前所述，生產(chǎn)乙二醇需要合成氣與龐大的水、電與汽、及空氣分離等公用工程，投資大成為限制環(huán)節(jié)之一。并且乙二醇過程中產(chǎn)生的含醇廢水處理復(fù)雜成本高。同時，來源于乙二醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的CO催化偶聯(lián)或亞硝酯再生的含氧廢氣不能直接排放，處理成本高。
[0004]由石油路線得到的液化氣(C3-C4-)，以及C 5_C8非芳烴類的量很大，經(jīng)濟(jì)價值不高，可以作為制備芳烴的原料。但目前的技術(shù)在生成芳烴的同時，芳烴收率不太高，且不可避免地生成部分氫與利用價值不高的甲烷與乙烷，影響了過程的經(jīng)濟(jì)性。同時，目前沒有以液化氣及C5-C8非芳烴為原料，直接制備生產(chǎn)PET所需要的等當(dāng)量的芳烴與乙二醇的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種液化氣及C5-C8非芳烴類制備芳烴及乙二醇的系統(tǒng)及方法，能夠更高選擇性地將液化氣及C5-C8芳烴轉(zhuǎn)化為芳烴，而副產(chǎn)的甲烷通過成熟的水蒸汽或氧化轉(zhuǎn)化，生成合成氣，為生產(chǎn)乙二醇提供了原料，大幅度降低了原來生產(chǎn)乙二醇的裝置投資。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種液化氣及C5-C8非芳烴類制備芳烴及乙二醇的系統(tǒng)，包括:
[0008]芳構(gòu)化子系統(tǒng)1，含氧氣體與反應(yīng)原料在其中反應(yīng)，生成氫氣及C1-C12的烴類混合物，反應(yīng)原料為液化氣及C5-C8非芳烴類中的任一種或以任意比例混合的多種；
[0009]氣液分離子系統(tǒng)2，其入口連接芳構(gòu)化子系統(tǒng)I的產(chǎn)品出口，進(jìn)行氣液分離，其中所得液化氣回送至芳構(gòu)化子系統(tǒng)I;
[0010]液液分離子系統(tǒng)3，其入口連接氣液分離子系統(tǒng)2的液體出口，分離得到芳烴和c5-c8#芳組分，其中C5-C8非芳組分返回芳構(gòu)化子系統(tǒng)I進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)化；
[0011]氣氣分離子系統(tǒng)4，其入口連接氣液分離子系統(tǒng)2的氣體出口，分離得到氫氣、甲燒以及乙燒;
[0012]合成氣制備子系統(tǒng)5，其入口連接氧氣以及氣氣分離子系統(tǒng)4的甲烷氣體出口，在其中生成一氧化碳與氫氣；
[0013]乙二醇制備子系統(tǒng)6，其入口連接含氧氣體、氣氣分離子系統(tǒng)4的氫氣出口、合成氣制備子系統(tǒng)5的氫氣出口以及合成氣制備子系統(tǒng)5的一氧化碳出口，在其中進(jìn)行乙二醇的制備，過程中生成含氧廢氣和含醇廢水，其中含氧廢氣出口連接芳構(gòu)化子系統(tǒng)I的氣體入口，含醇廢水出口連接合成氣制備子系統(tǒng)5的液體入口。
[0014]本發(fā)明還提供了一種液化氣及C5-C8非芳烴類制備芳烴及乙二醇的方法，包括如下步驟:
[0015]將液化氣及C5-C8非芳烴類中的任一種或以任意比例混合的多種構(gòu)成的反應(yīng)原料通入芳構(gòu)化子系統(tǒng)I中反應(yīng)，反應(yīng)過程中通入含氧氣體，反應(yīng)條件為500-600°C，0.1-lMPa，烴類重量空速0.ΙΙΟΙΓ1，單程原料轉(zhuǎn)化率為70-85%，生成氫氣及C1-C12的含芳烴的烴類混合物；
[0016]將氫氣及(^_(:12的含芳烴的烴類混合物送入氣液分離子系統(tǒng)2進(jìn)行氣液分離，當(dāng)反應(yīng)原料中有液化氣時，所得液化氣返回芳構(gòu)化子系統(tǒng)I進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)化，所得液態(tài)烴通入液液分尚子系統(tǒng)3 ；
[0017]在液液分離子系統(tǒng)3中分離出C5-C8非芳組分和包括苯、甲苯、二甲苯與三甲苯的芳烴，其中c5-c8#芳組分回送至芳構(gòu)化子系統(tǒng)I進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)化；
[0018]出氣液分離子系統(tǒng)2的氫氣、甲烷和乙烷在氣氣分離子系統(tǒng)4中進(jìn)行分離，所得乙烷排出，甲烷通入合成氣制備子系統(tǒng)5，與氧氣及來源于乙醇制備子系統(tǒng)6的含醇廢水反應(yīng)，生成一氧化碳與氫氣，一氧化碳通入乙二醇制備子系統(tǒng)6，與氧氣進(jìn)行催化偶聯(lián)，生成草酸醋；出合成氣制備子系統(tǒng)5的氫氣與出氣氣分離子系統(tǒng)4的氫氣合并，通入乙二醇制備子系統(tǒng)6中用于草酸酯加氫生成乙二醇，過程中產(chǎn)生的含氧廢氣通入芳構(gòu)化子系統(tǒng)I用作部分催化劑再生的介質(zhì)，產(chǎn)生的含醇廢水用作合成氣制備子系統(tǒng)5的部分原料。
[0019]所述芳構(gòu)化子系統(tǒng)I使用流化床或固定床，其中加入適用于甲醇/ 二甲醚制備芳烴的基于微、納米分子篩與金屬復(fù)合的催化劑，所述催化劑負(fù)載占催化劑總重量0.01-2%的銫、鈰、釔、釕、鑭中的一種或多種以及占催化劑總重量0.001-0.1%的鉀或鈉。
[0020]所述芳構(gòu)化子系統(tǒng)I為流化床時，在550_650°C的溫度以及與芳構(gòu)化反應(yīng)壓力相同的壓力條件下進(jìn)行催化劑再生，再生后的催化劑攜帶熱量，為芳構(gòu)化反應(yīng)直接供熱；催化劑的再生方式為將失活的催化劑經(jīng)汽提后輸送到催化劑再生反應(yīng)器，再生后返回芳構(gòu)化子系統(tǒng)I。
[0021]所述芳構(gòu)化子系統(tǒng)I為固定床時，在350_650°C下進(jìn)行催化劑再生，催化劑的再生方式為將芳構(gòu)化子系統(tǒng)I中的反應(yīng)物料切斷，經(jīng)過惰性氣氛吹掃、置換后，進(jìn)行燒碳再生，再生后再經(jīng)過惰性氣體吹掃與置換后，再通入反應(yīng)物料反應(yīng)。
[0022]出乙二醇制備子系統(tǒng)6的含氧廢氣同時還作為乙二醇制備子系統(tǒng)6中CO催化偶聯(lián)的原料以及合成氣制備子系統(tǒng)5中的部分原料。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1、本發(fā)明的催化劑比目前已有的液化氣芳構(gòu)化催化劑或汽油芳構(gòu)化催化劑能夠更高選擇性地將液化氣及(:5_(:8芳烴轉(zhuǎn)化為芳烴。
[0025]2、副產(chǎn)的甲烷通過成熟的水蒸汽或氧化轉(zhuǎn)化，生成合成氣，為生產(chǎn)乙二醇提供了原料，大幅度降低了原來生產(chǎn)乙二醇的裝置投資。
[0026]3、液化氣與(:5_(:8生成芳烴時副產(chǎn)的氫氣，可為乙二醇制備子系統(tǒng)中的草酸酯加氫提供氫源，減輕了合成氣制備子系統(tǒng)中CO通過變換為H2的比例，使過程中生成的CO 2減少 20-30%。
[0027]4、與甲醇/ 二甲醇制備芳烴技術(shù)相比，烴類轉(zhuǎn)化為芳烴不生成大量廢水，避免了催化劑長期在有水存在的高溫環(huán)境中使用，使催化劑壽命延長20-35%。
[0028]5、將生成乙二醇制備子系統(tǒng)中的含氧廢氣直接用于芳構(gòu)化子系中的催化劑燒碳再生，既節(jié)省了后者的風(fēng)機(jī)流量，又降低前者廢氣處理成本約20-30%。
[0029]6、將生成乙二醇制備子系統(tǒng)中的含醇廢水用于合成氣制備子系統(tǒng)的原料，使廢水處理成本降低80%，使合成氣制備子系統(tǒng)的所需要新鮮水的用量降低50-80%。
【附圖說明】
[0030]圖1是液化氣及(:5_(:8非芳烴類制備芳烴及乙二醇的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0032]實(shí)施例1
[0033]如圖1所示，將適用于甲醇/ 二甲醚制備芳烴的基于納米ZSM-5與Zn復(fù)合的商用催化劑，再負(fù)載占催化劑總重量0.01 %的銫與0.01 %的鑭以及0.001 %的鉀。在550°C，壓力0.4MPa(表壓)的條件下，在芳構(gòu)化子系統(tǒng)I (使用流化床反應(yīng)器)轉(zhuǎn)化液化氣(丙烷、丙烯、丁烷、丁烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30%，10%，35%，25% );在烴類的重量空速為31Γ1的條件下，原料的單程轉(zhuǎn)化率為85% ;芳構(gòu)化子系統(tǒng)I出口的產(chǎn)品氣體經(jīng)過氣液分離子系統(tǒng)2，所得液化氣返回芳構(gòu)化子系統(tǒng)I進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)化；氣液分離子系統(tǒng)2出口的液態(tài)烴經(jīng)過液液分離子系統(tǒng)3后，所得C5-C8非芳組分返回芳構(gòu)化子系統(tǒng)I進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)化；所得苯、甲苯、二甲苯與三甲苯等形成產(chǎn)品。上述轉(zhuǎn)化過程，凈生成如下基于碳基質(zhì)量的產(chǎn)品:4%的氫氣，10%的甲烷；6%的乙烷、80%的混合芳烴(其中甲苯、二甲苯及三甲苯共占90% );芳構(gòu)化系統(tǒng)催化劑再生的條件為600°C，壓力與芳構(gòu)化反應(yīng)壓力相同。再生后的催化劑攜帶熱量，為芳構(gòu)化反應(yīng)直接供熱。催化劑的再生方式為將在芳構(gòu)化反應(yīng)器中失活的催化劑經(jīng)汽提后輸送到催化