甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化制芳烴聯(lián)產(chǎn)乙烯、丙烯的系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化制芳烴聯(lián)產(chǎn)乙烯、丙烯的系統(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(dòng)，乙烯、丙烯和芳烴的市場(chǎng)需求持續(xù) 增長(zhǎng)。
[0003] 以液體烴(如石腦油、柴油、二次加工油）為原料的蒸汽裂解工藝是乙烯、丙烯和芳 烴的主要生產(chǎn)工藝。該工藝屬于石油路線生產(chǎn)技術(shù)，近年來(lái)，由于石油資源有限的供應(yīng)量及 較高的價(jià)格，原料成本不斷增加。受之因素，替代原料制備乙烯、丙烯和芳烴技術(shù)引起越來(lái) 越廣泛地關(guān)注。其中，對(duì)于煤基甲醇、二甲醚原料，由于我國(guó)煤炭資源豐富，正逐漸成為一種 重要的化工生產(chǎn)原料，成為石油原料的重要補(bǔ)充。因此，考慮以甲醇和/或二甲醚為原料制 備乙烯、丙烯和芳烴。
[0004] 在各種現(xiàn)有的甲醇、二甲醚催化轉(zhuǎn)化技術(shù)中，甲醇/二甲醚轉(zhuǎn)化制芳烴的產(chǎn)物同 時(shí)包括乙烯、丙烯和芳經(jīng)。該技術(shù)最初見(jiàn)于1977年Mobil公司的Chang等人（Journal of Catalysis，1977,47, 249)報(bào)道了在ZSM-5分子篩催化劑上甲醇及其含氧化合物轉(zhuǎn)化制備 芳烴等碳?xì)浠衔锏姆椒ā?985年，Mobil公司在其申請(qǐng)的美國(guó)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1. 3(克/小時(shí)）/克催化劑。
[0005] 該領(lǐng)域的相關(guān)報(bào)道和專利較多，但是大多數(shù)技術(shù)的目的產(chǎn)物是芳烴，乙烯、丙烯 屬于副產(chǎn)物，收率低。比如，關(guān)于甲醇制芳烴催化劑方面的專利：中國(guó)專利CN102372535、 CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、CN102371178、CN102416342、 CN101550051，美國(guó)專利US4615995、US2002/0099249A1等。比如，關(guān)于甲醇制芳烴工 藝方面的專利：美國(guó)專利 US4686312,中國(guó)專利 ZL101244969、ZL1880288、CN101602646、 CN101823929、CN101671226、CN102199069、CN102199446、CN1880288 等。
[0006]另外，有些專利公開(kāi)的技術(shù)路線是甲醇制芳烴的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)低碳烯烴、汽油等其他 產(chǎn)物，如專利 CN102775261、CN102146010、CN102531821、CN102190546、CN102372537 等。
[0007] 其中，專利CN102775261公開(kāi)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(gè)反應(yīng)過(guò)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。
[0008] 專利CN102146010公開(kāi)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?0. 5兆帕，溫度18(T600°C。總液收大于70重量％，三苯收率大于90重量％。該方法 也采用兩個(gè)反應(yīng)器，工藝流程復(fù)雜。
[0009] 專利CN102531821公開(kāi)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. 0重量％La和I. (T2. 8重量％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I(mǎi). (T5 (克/小時(shí)）/克催化劑。該方法的三 烯收率較高，但BTX收率低，只有5~17重量％。
[0010] 專利CN102372537和CN102190546公開(kāi)了甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯和芳烴的方法。這兩項(xiàng) 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(lái)，丙烯是主目的產(chǎn)物，芳烴收率較低。
[0011] 上述專利技術(shù)中或者工藝流程復(fù)雜，有兩個(gè)反應(yīng)器；或者乙烯、丙烯收率低；或者 芳烴收率低。本發(fā)明針對(duì)性地提出了技術(shù)方案，解決了上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是現(xiàn)有工藝的工藝路線復(fù)雜，乙烯、丙烯和芳烴 收率低的技術(shù)問(wèn)題，提供一種甲醇和/或二甲醚轉(zhuǎn)化制芳烴聯(lián)產(chǎn)乙烯、丙烯的系統(tǒng)。該系統(tǒng) 具有工藝流程簡(jiǎn)單，乙烯、丙烯和芳烴收率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0013] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種與解決技術(shù)問(wèn)題之一相對(duì)應(yīng)的方法。
[0014] 為解決上述問(wèn)題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種甲醇和/二甲醚轉(zhuǎn)化制 芳烴聯(lián)產(chǎn)乙烯、丙烯的系統(tǒng)，包括芳構(gòu)化反應(yīng)器1、急冷塔2、分離塔3、分離單元4,芳構(gòu)化反 應(yīng)器1生成的產(chǎn)物依次進(jìn)入急冷塔2和分離塔3,分離塔3得到的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)壓縮機(jī)5進(jìn) 入分離單元4,分離塔3和分離單元4得到的部分C5和C6非芳24、乙烷17、丙烷18、C4和 C5和C6非芳19作為循環(huán)物料返回芳構(gòu)化反應(yīng)器1。
[0015] 上述系統(tǒng)中，甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料在芳構(gòu)化反應(yīng)器1中轉(zhuǎn)化為乙烯、丙 烯和芳烴為主的產(chǎn)物；芳構(gòu)化反應(yīng)器1生成的產(chǎn)物在急冷塔2中冷卻；急冷塔2出來(lái)的產(chǎn)物 在分離塔3中分離為水、氣態(tài)烴、C5和C6非芳、混合芳烴；氣態(tài)烴在分離單元4中分離為氫 氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4和C5和C6非芳。
[0016] 上述系統(tǒng)中，芳構(gòu)化反應(yīng)器1，用于將甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料轉(zhuǎn)化為乙 烯、丙烯和芳烴為主的產(chǎn)物；急冷塔2,冷卻芳構(gòu)化反應(yīng)器1生成的產(chǎn)物；分離塔3,將急冷 塔2出來(lái)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4,將產(chǎn)物分離為氫 氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4和C5和C6非芳。
[0017] 為解決上述問(wèn)題之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種甲醇和/二甲醚轉(zhuǎn)化制 芳烴聯(lián)產(chǎn)乙烯、丙烯的方法，采用上述的系統(tǒng)，所述的方法包括以下幾個(gè)步驟： a) 甲醇和/或二甲醚以及循環(huán)物料在芳構(gòu)化反應(yīng)器1中和催化劑接觸反應(yīng)，生成以乙 烯、丙烯和芳烴為主的產(chǎn)物； b) 芳構(gòu)化反應(yīng)器1得到的產(chǎn)物進(jìn)入急冷塔2冷卻； c) 經(jīng)急冷塔2冷卻后進(jìn)入分離塔3,塔頂分離出氣態(tài)烴，塔中部分離出C5和C6非芳 23,塔底分離出產(chǎn)物進(jìn)入油水分離器6,分離為混合芳烴8和水9,混合芳烴8作為產(chǎn)品輸出 系統(tǒng)； d) 氣態(tài)烴經(jīng)壓縮機(jī)5加壓后，進(jìn)入分離單元4 ; e) 分離單元4將產(chǎn)物分離為氫氣10、甲烷11、乙烯12、乙烷14、丙烯13、丙烷15、C4和 C5和C6非芳16,其中氫氣10、甲烷11、乙烯12、丙烯13作為產(chǎn)品輸出系統(tǒng)； f)部分乙烷17、丙烷18、C4和C5和C6非芳19以及分離塔3得到的C5和C6非芳24 作為循環(huán)物料返回芳構(gòu)化反應(yīng)器1，剩余乙烷20、丙烷21、C4和C5和C6非芳22以及分離 塔3得到的C5和C6非芳25或全部乙烷14、丙烷15、C4和C5和C6非芳16以及分離塔3 得到的C5和C6非芳23作為產(chǎn)品輸出系統(tǒng)。
[0018] 上述技術(shù)方案中，芳構(gòu)化反應(yīng)器1采用固定床反應(yīng)器、移動(dòng)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)器或帶再生器的循環(huán)流化床反應(yīng)器。
[0019] 上述技術(shù)方案中，芳構(gòu)化反應(yīng)器1的反應(yīng)溫度為40(T55(TC，以表壓計(jì)反應(yīng)壓力為 (T0. 5兆帕，重量空速為0. 1~15(克/小時(shí)）/克催化劑，優(yōu)選反應(yīng)溫度為44(T500°C，以表 壓計(jì)反應(yīng)壓力為0. 1~0.4兆帕，重量空速為0. 15~8(克/小時(shí)）/克催化劑。
[0020]上述技術(shù)方案中，催化劑活性組分為ZSM-5、ZSM-23、ZSM-11、P、Y或相互間形成 的復(fù)合分子篩，優(yōu)選ZSM-5 ;載體為高嶺土、氧化鋁、二氧化硅；活性組分和載體的質(zhì)量比為 (10?50) : (50?90)，優(yōu)選（20?40) : (60?80)。
[0021] 上述技術(shù)方案中，催化劑負(fù)載有Zn、Ag、P、Ga、Cu、Mn、Mg中一種或多種元素或氧化 物，優(yōu)選Zn、P ;以催化劑的質(zhì)量百分比計(jì)，負(fù)載的元素在催化劑上的含量為0. 01~15重量％， 優(yōu)選0. 02?8重量％。
[0022] 上述技術(shù)方案中，催化劑的活性組分選自ZSM-5分子篩，以催化劑的重量百分比 計(jì)，催化劑上負(fù)載〇. 〇1~5重量％的Zn元素或氧化物,0. 1~8重量％的P元素或氧化物。
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