多功能甲醇和/或二甲醚轉化制乙烯、丙烯和芳烴的系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多功能甲醇和/或二甲醚轉化制乙烯、丙烯和芳烴的系統(tǒng)及其方 法。
【背景技術】
[0002] 乙烯、丙烯和芳煙(尤其是三苯，苯Benzene、甲苯Toluene、二甲苯Xylene，即BTX) 是重要的基本有機合成原料。受下游衍生物需求的驅動，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量及較高的價格，石油路線生產乙烯、 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化制乙烯、丙烯和 芳烴的技術（MTO、MTP、MTA)受到越來越廣泛的關注。
[0004] 上世紀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化為乙烯、丙烯等低碳烴及芳烴。在此基礎上，逐漸發(fā)展出甲醇 轉化制烯烴和甲醇轉化制芳烴兩項技術。經過幾十年的研究，該領域涌現(xiàn)多種工藝技術和 專利。
[0005] 甲醇轉化制烯經。目前發(fā)展的比較成熟的技術有：UOP公司與Norsk Hydro公司 開發(fā)的UOP/Hydro MTO工藝、Lurgi公司與南方化學公司開發(fā)的MTP工藝、我國中科院大連 化學物理研究所的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。相關專 利有：US4499327、US6166282、CN1723262、CN1356299A等。這些技術和專利均以乙烯、丙烯 為主要目的產物，不生產芳烴。
[0006] 甲醇轉化制芳烴。1985年，Mobil公司在其申請的美國專利US1590321中，首次 公布了甲醇、二甲醚轉化制芳烴的研究結果，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物，而專利CN102775261、CN102146010、 CN102531821、CN102190546、CN102372537在甲醇制芳烴的同時聯(lián)產低碳烯烴、C5C6非芳等 其他產物。
[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低碳烯 烴、汽油、芳烴。該方法采用兩步法生產工藝，第一步甲醇原料在專用催化劑1作用下生產 低碳烯烴，第二步將含低碳烯烴的反應氣經換熱、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。兩個反應過程的反應器可為固定床或流化床。該方法采用兩步法， 工藝流程復雜。
[0009] 專利CN102146010公開的是以甲醇為原料生產低碳烯烴及芳烴并聯(lián)產汽油的工 藝。以甲醇為原料并采用分子篩催化劑經甲醇烴化反應和芳構化反應生產低碳烯烴及芳 烴并聯(lián)產汽油。甲醇烴化反應和芳構化反應的反應器為各種類型的固定床反應器，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 反應器，工藝流程復雜。
[0010] 專利CN102531821公開的是甲醇和石腦油共進料生產低碳烯烴和/或芳烴的方 法，采用負載2. 2~6. 0wt%La和I. 0~2. 8wt%P的ZSM-5催化劑，可采用固定床反應器或流化 床反應器。反應溫度為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公開了甲醇轉化制丙烯和芳烴的方法。這兩項 專利是在甲醇轉化制丙烯技術的基礎上發(fā)展而來，丙烯是主目的產物，芳烴收率較低。
[0012] 由此可見，現(xiàn)有技術均存在工藝流程復雜，乙烯、丙烯和芳烴收率低，不能根據(jù)市 場需求靈活調整產品結構的問題。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明所要解決的技術問題之一是現(xiàn)有技術中乙烯、丙烯和芳烴收率低、不能根 據(jù)市場需求靈活調整產品結構的問題，提供一種多功能甲醇和/或二甲醚轉化制乙烯、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)市場需求靈活調整產品結構 的優(yōu)點。
[0014] 本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相應的方法。
[0015] 為解決上述問題之一，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種多功能甲醇和/或二甲 醚轉化制乙烯、丙烯和芳烴的系統(tǒng)，包括乙烯、丙烯反應器1、芳構化反應器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、丙烯反應器1生成的產物依次進入 急冷塔I 3和分離塔I 4,芳構化反應器1生成的產物依次進入急冷塔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)產物經壓縮機7進入分離單元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 回芳構化反應器2。
[0016] 上述技術方案中，甲醇和/或二甲醚在乙烯、丙烯反應器1轉化為以乙烯、丙烯為 主的產物；甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料在芳構化反應器2轉化為以芳烴為主的產物； 乙烯、丙烯反應器1、芳構化反應器2生成的產物分別在急冷塔I 3和II 5中冷卻；分離塔 I 4將急冷塔I 3出來的產物分離為水、經類，分離塔II 6將急冷塔II 5出來的產物分離為 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 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] 上述技術方案中，乙烯、丙烯反應器1，用于將甲醇和/或二甲醚轉化為以乙烯、丙 烯為主的產物；芳構化反應器2,用于將甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料轉化為以芳烴為主 的產物；急冷塔I 3,冷卻從乙烯、丙烯反應器1出來的產物；急冷塔II 5,冷卻從芳構化反 應器2出來的產物；分離塔I 4,將急冷塔I 3出來的產物分離為水、烴類；分離塔II 6,將急 冷塔II 5出來的產物分離為水、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)明采用的技術方案如下：一種多功能甲醇和/或二甲 醚轉化制乙烯、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、丙烯反應器1中和催化劑I接觸反應，反應產物經急 冷塔I 3冷卻后進入分尚塔I 4,塔頂分尚出氣態(tài)經，塔底分尚出水12 ; b) 甲醇和/或二甲醚11以及循環(huán)物料在芳構化反應器2中和催化劑II接觸反應，反 應產物經急冷塔II 5冷卻后進入分離塔II 6,塔頂分離出氣態(tài)烴，塔中部分離出C5和C6非 芳28,塔底分離出產物進入油水分離器8,分離為混合芳烴14和水13,混合芳烴14作為產 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)烴經壓縮機7加壓后，進入分離單元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)物料返回芳構化反應器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作為產品輸出系統(tǒng)。
[0019] 上述技術方案中，乙烯、丙烯反應器1和芳構化反應器2采用固定床反應器、移動 床反應器、流化床反應器或帶再生器的循環(huán)流化床反應器，優(yōu)選流化床反應