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，經多功能多段固定床反應器使原料依次經烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應生產對二甲苯，反應過程中產生的氣體可返回到多功能多段固定床反應器中依次進行烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應，該工藝過程使得原料的轉化率可達99wt.%以上，低碳烴類的單程轉化率可達38wt.%以上，對二甲苯的收率可達93wt.%及以上，屬于高效利用碳源的低碳技術。
【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
【技術領域】
[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，屬于能源化工生產領域。
【背景技術】
[0002]對二甲苯(PX)是芳烴中一種尤為重要的有機化工原料，更是重要的基礎石油化工產品之一，其主要用途為經氧化合成對苯二甲酸，對苯二甲酸再與乙二醇進行縮聚反應生產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，廣泛應用于紡織和包裝材料領域。
[0003]當前PX的生產主要是通過石油化工路線得到，此種生產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，而將由煤基制備出的低碳醇醚和低碳烴類芳構化是一條有效的利用煤炭資源制備傳統(tǒng)石油類化學品的技術路線。該技術路線利用非石油原料制取石油化工產品，對清潔高效利用煤炭資源，提升煤化工產業(yè)鏈，促進煤化工產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展有著重要意義。但目前現有工藝技術中存在著原料單一，工藝流程復雜，且由目標產物選擇性不高引起的產品收率不高等問題。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述現有技術中存在的不足，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對二甲苯，在簡化工藝流程的同時提高了目標產物對二甲苯的收率。
[0005]本發(fā)明為了解決其技術問題所采用的技術方案是:
[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器中在0.01-0.5 MPa壓力下，18(T600°C溫度之間依次經烴化反應催化劑和芳構化反應催化劑作用，對所得反應產物進行分離提純后，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，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，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在反應器中在0.Ο1-Ο.5MPa壓力下，18(T600°C溫度之間經甲基化反應催化劑作用，對所得反應產物進行分離提純后，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，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在反應器中在0.01-0.510 壓力下，180-6001:溫度之間經異構化反應催化劑作用，對所得反應產物進行分離提純后，得到氣體C和混合物III ；以混合物III總重量為基準，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返回到反應器中的初始階段依次進行烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應；
[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)明所采用的進一步技術方案是:
[0013]所述烴化反應催化劑采用烴化用分子篩負載型催化劑，芳構化反應催化劑采用芳構化用分子篩負載型催化劑，甲基化反應催化劑采用甲基化用分子篩負載型催化劑，異構化反應催化劑采用異構化用分子篩負載型催化劑。
[0014]所述烴化用、芳構化用、甲基化用和異構化用分子篩負載型催化劑均采用利于生產對二甲苯的分子篩負載型催化劑。
[0015]所述低碳醇醚和低碳烴類依次經烴化反應催化劑和芳構化反應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經甲基化反應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經異構化反應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]所述反應器采用多功能多段固定床反應器，所述烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應分別在不同段固定床反應器中進行反應。
[0018]本發(fā)明的有益技術效果是: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烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應生產對二甲苯，原料的轉化率可達99wt.%以上，低碳烴類的單程轉化率可達38wt.%以上，對二甲苯的收率可達93wt.%及以上，屬于高效利用碳源的低碳技術；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品及紡織原料；同時本工藝也可以根據不同的產品方案，與其他工藝流程相結合產生優(yōu)化配制的集成工藝，實現低成本、低排放、低污染和高效益的生產系列基本化工原料。
【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]下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。以下實施例中采用甲醇為原料進行對二甲苯的制備，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)在多段固定床反應器的烴化反應器中放入15g甲醇烴化用分子篩催化劑，在上述多段固定床反應器的芳構化反應器中放入40g芳構化用分子篩催化劑，將烴化反應器和芳構化反應器的壓力控制為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行氣化，然后將所述醇水混合物以35ml/h的速度依次進入烴化反應器和芳構化反應器中進行甲醇烴化反應和芳構化反應，得反應產物I。然后對反應產物I進行分離提純，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器的初始階段依次進行烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應。
[0023]表I
【權利要求】
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器中在0.01-0.5 MPa壓力下，180-600°C溫度之間依次經烴化反應催化劑和芳構化反應催化劑作用，對所得反應產物進行分離提純后，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，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，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在反應器中在0.01-0.5MPa壓力下，180-600°C溫度之間經甲基化反應催化劑作用，對所得反應產物進行分離提純后，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，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在反應器中在0.01-0.5MPa壓力下，180-600°C溫度之間經異構化反應催化劑作用，對所得反應產物進行分離提純后，得到氣體C和混合物III ；以混合物III總重量為基準，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返回到反應器中的初始階段依次進行烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應； 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.根據權利要求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:所述烴化反應催化劑采用烴化用分子篩負載型催化劑，芳構化反應催化劑采用芳構化用分子篩負載型催化劑，甲基化反應催化劑采用甲基化用分子篩負載型催化劑，異構化反應催化劑采用異構化用分子篩負載型催化劑。
3.根據權利要求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、芳構化用、甲基化用和異構化用分子篩負載型催化劑均采用利于生產對二甲苯的分子篩負載型催化劑。
4.根據權利要求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烴化反應催化劑和芳構化反應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經甲基化反應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經異構化反應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.根據權利要求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.根據權利要求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:所述反應器采用多功能多段固定床反應器，所述烴化反應、芳構化反應、甲基化反應和異構化反應分別在不同段固定床反應器中進行反應。
【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計院有限公司