甲醇催化转化制芳烃的反应系统及其反应方法技术方案

本发明专利技术涉及一种甲醇催化转化制芳烃的反应系统及其反应方法，主要解决现有技术中芳烃收率低的问题。本发明专利技术通过甲醇原料进入流化床反应器的甲醇反应区和改性ZSM‑5催化剂接触反应，得到的待生催化剂经待生斜管进入提升管再生器，得到的半再生催化剂进入和提升管再生器相连的提升管再生旋风分离器，分离出的半再生催化剂进入流化床再生器再生，得到的再生催化剂经再生斜管进入脱气区和，脱气后再生催化剂经立管进入轻烃反应区，和轻烃原料接触反应，得到的半待生催化剂在下行区内下行进入甲醇反应区的技术方案，较好地解决了该问题，可用于芳烃工业生产中。

The reaction system and method of catalytic conversion of methanol to aromatics

【技术实现步骤摘要】
甲醇催化转化制芳烃的反应系统及其反应方法
本专利技术涉及一种甲醇催化转化制芳烃的反应系统及其反应方法。
技术介绍
芳烃(尤其是三苯，苯、甲苯、二甲苯，即BTX)是重要的基本有机合成原料。受下游衍生物需求的驱动，芳烃，尤其是二甲苯，市场需求持续增长。催化重整、蒸汽裂解工艺是芳烃的主要生产工艺，属于石油路线生产技术。我国煤炭资源相对丰富。随着近年高效、长周期甲醇催化剂与甲醇装置大型化技术的开发成功，煤基甲醇的生产成本大幅度降低，这为甲醇下游产品(烯烃、芳烃等)生产提供了廉价的原料来源。因此，考虑以甲醇为原料制备芳烃、二甲苯。该技术最初见于1977年Mobil公司的Chang等人(JournalofCatalysis，1977，47，249)报道了在ZSM-5分子筛催化剂上甲醇及其含氧化合物转化制备芳烃等碳氢化合物的方法。1985年，Mobil公司在其申请的美国专利US1590321中，首次公布了甲醇、二甲醚转化制芳烃的研究结果，该研究采用含磷为2.7重量％的ZSM-5分子筛为催化剂，反应温度为400～450℃，甲醇、二甲醚空速1.3小时-1。该领域的相关报道和专利较多。比如，甲醇催化转化制芳烃催化剂的专利：CN102372535、CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、CN102371178、CN102416342、CN101550051，US4615995、US2002/0099249A1等。甲醇催化转化制芳烃工艺方面的专利：US4686312，CN101244969、CN1880288、CN101602646、CN101823929、CN101671226、CN101607858、CN102199069、CN102199446、CN1880288、CN102146010、CN104326859、CN105457568、CN105457569、CN105457570、CN105461497等。中国专利CN104326859提出的系统中甲醇芳构化反应生成的轻烃中的液化气和乙烯返回甲醇芳构化反应器进一步转化。中国专利CN103864565提出的系统中醇/醚芳构化反应装置的产品经分离得到的C7以下油相烃类进入醇/醚芳构化反应装置进一步反应。一般认为，含有含氧化合物制备芳烃的过程中，含氧化合物，如甲醇、乙醇，首先在酸催化下脱水生成低碳烃，低碳烃再进一步发生芳构化反应得到芳烃。低碳烃芳构化反应适宜的反应温度比含氧化合物脱水反应高，采用单一的反应温度很难兼顾两类反应。含氧化合物在高于500℃的温度下，极易发生热裂解反应生成低附加值的甲烷、一氧化碳，同时增加焦碳含量。为减少这部分反应，反应温度一般低于500℃，而低碳烃芳构化反应适宜的反应温度高于500℃，因此导致此类现有技术芳烃选择性较低的问题。CN1880288(采用不同的催化剂)、CN101607858(双固定床，催化剂不同)、CN102775261(采用不同催化剂)、CN102146010(固定床反应器)、CN101823929提出采用两个反应器，第一个反应器反应得到的气相产物部分或全部进入第二个反应器继续反应。其中CN1880288、CN101607858、CN102775261专利的两个反应器分别采用不同类型的催化剂；CN101607858、CN102146010专利都采用两个固定床反应器；CN101823929专利芳构化反应器的产物分离出的C2+低碳烃类混合物进入低碳烃类反应器芳构化，工艺流程复杂，能耗高的问题。CN103394312提出一种醇/醚催化转化制芳烃的多段流化床装置及方法，通过横向多孔分布板将流化床分隔成多个催化剂装填段。该专利所述的多段流化床装置自上而下直径相同。当所述多段流化床为四段流化床时，控制第一、第二催化剂装填段的温度均为450～500℃，控制第三、第四催化剂装填段的温度为420～450℃，该温度比较低。该专利进入多段流化床装置的原料仅为醇/醚原料。这些条件限制，该方法的芳烃选择性不高。CN101671226公开了一种甲醇芳构化制取二甲苯工艺，以金属-改性分子筛复合型材料为催化剂，甲醇与C1～C12烃类中的一种或几种的混合物反应，通过甲醇和烃类的芳构化和烷基化反应的协同进行，二甲苯单程碳基收率最高可达到37.21％。上述专利技术中都存在芳烃收率低的问题。本专利技术针对性地提出了技术方案，解决了上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中芳烃收率低的技术问题，提供一种甲醇催化转化制芳烃的反应系统。该反应系统具有芳烃收率高的优点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的反应方法。为解决上述问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：提供一种甲醇催化转化制芳烃的反应系统，包括流化床再生器(1)、提升管再生器(6)、流化床反应器(22)、甲醇反应区(17)、轻烃反应区(4)、脱气区(2)、立管(3)；其中：提升管再生器(6)下部和待生斜管(7)相连，提升管再生器(6)出口和提升管再生旋风分离器(8)相连，提升管再生旋风分离器(8)位于流化床再生器(1)内；流化床再生器(1)内设有流化床再生旋风分离器(9)，流化床再生器(1)位于脱气区(2)上方；脱气区(2)位于立管(3)上方；再生斜管(19)连接流化床再生器(1)和脱气区(2)；立管(3)位于流化床反应器(22)内，立管(3)下部位于轻烃反应区(4)；流化床反应器(22)横向由里到外依次是立管(3)、轻烃反应区(4)、下行区(21)、甲醇反应区(17)；立管(3)、轻烃反应区(4)、下行区(21)和甲醇反应区(17)同轴排布；下行区(21)和甲醇反应区(17)由隔板(5)相连；下行区(21)设有反应器旋风分离器Ⅱ(23)；甲醇反应区(17)设有反应器旋风分离器Ⅰ(24)；甲醇反应区(17)和待生斜管(7)相连。上述技术方案中，所述轻烃反应区(4)和甲醇反应区(17)占流化床反应器(22)总体积的70～90％，轻烃反应区(4)和甲醇反应区(17)体积比为(0.4～0.8)︰1。上述技术方案中，所述脱气区设置取热器，取热器控制轻烃反应区内催化剂温度。为解决上述问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种甲醇催化转化制芳烃的反应方法，采用上述的系统，所述的方法包括以下几个步骤：a)甲醇原料(10)进入甲醇反应区(17)和改性ZSM-5催化剂在有效的反应条件下接触反应，得到含有芳烃的反应产物Ⅰ(18)和待生催化剂，反应产物Ⅰ(18)经反应器旋风分离器Ⅰ(24)分离进入后续分离系统；b)待生催化剂经待生斜管(7)进入提升管再生器(6)和再生介质Ⅰ(12)接触再生，得到的半再生催化剂和烟气Ⅰ(15)进入提升管再生旋风分离器(8)进行分离，烟气Ⅰ(15)进入后续烟气系统；c)半再生催化剂进入流化床再生器(1)和再生介质Ⅱ(14)接触再生，得到再生催化剂和烟气Ⅱ(16)，烟气Ⅱ(16)经流化床再生旋风分离器(9)分离进入后续烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇催化转化制芳烃的反应系统，包括流化床再生器(1)、提升管再生器(6)、流化床反应器(22)、甲醇反应区(17)、轻烃反应区(4)、脱气区(2)、立管(3)；/n其中：提升管再生器(6)下部和待生斜管(7)相连，提升管再生器(6)出口和提升管再生旋风分离器(8)相连，提升管再生旋风分离器(8)位于流化床再生器(1)内；流化床再生器(1)内设有流化床再生旋风分离器(9)，流化床再生器(1)位于脱气区(2)上方；脱气区(2)位于立管(3)上方；再生斜管(19)连接流化床再生器(1)和脱气区(2)；立管(3)位于流化床反应器(22)内，立管(3)下部位于轻烃反应区(4)；流化床反应器(22)横向由里到外依次是立管(3)、轻烃反应区(4)、下行区(21)、甲醇反应区(17)；立管(3)、轻烃反应区(4)、下行区(21)和甲醇反应区(17)同轴排布；下行区(21)和甲醇反应区(17)由隔板(5)相连；下行区(21)设有反应器旋风分离器Ⅱ(23)；甲醇反应区(17)设有反应器旋风分离器Ⅰ(24)；甲醇反应区(17)和待生斜管(7)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲醇催化转化制芳烃的反应系统，包括流化床再生器(1)、提升管再生器(6)、流化床反应器(22)、甲醇反应区(17)、轻烃反应区(4)、脱气区(2)、立管(3)；
其中：提升管再生器(6)下部和待生斜管(7)相连，提升管再生器(6)出口和提升管再生旋风分离器(8)相连，提升管再生旋风分离器(8)位于流化床再生器(1)内；流化床再生器(1)内设有流化床再生旋风分离器(9)，流化床再生器(1)位于脱气区(2)上方；脱气区(2)位于立管(3)上方；再生斜管(19)连接流化床再生器(1)和脱气区(2)；立管(3)位于流化床反应器(22)内，立管(3)下部位于轻烃反应区(4)；流化床反应器(22)横向由里到外依次是立管(3)、轻烃反应区(4)、下行区(21)、甲醇反应区(17)；立管(3)、轻烃反应区(4)、下行区(21)和甲醇反应区(17)同轴排布；下行区(21)和甲醇反应区(17)由隔板(5)相连；下行区(21)设有反应器旋风分离器Ⅱ(23)；甲醇反应区(17)设有反应器旋风分离器Ⅰ(24)；甲醇反应区(17)和待生斜管(7)相连。


2.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的反应系统，其特征在于所述轻烃反应区(4)和甲醇反应区(17)占流化床反应器(22)总体积的70～90％，轻烃反应区(4)和甲醇反应区(17)体积比为(0.4～0.8)︰1。


3.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的反应系统，其特征在于所述脱气区设置取热器，取热器控制轻烃反应区内催化剂温度。


4.一种甲醇催化转化制芳烃的反应方法，采用权利要求1～3中所述的任意一种反应系统，所述的反应方法包括以下几个步骤：
a)甲醇原料(10)进入甲醇反应区(17)和改性ZSM-5催化剂在有效的反应条件下接触反应，得到含有芳烃的反应产物Ⅰ(18)和待生催化剂，反应产物Ⅰ(18)经反应器旋风分离器Ⅰ(24)分离进入后续分离系统；
b)待生催化剂经待生斜管(7)进入提升管再生器(6)和再生介质Ⅰ(12)接触再生，得到的半再生催化剂和烟气Ⅰ(15)进入提升管再生旋风分离器(8)进行分离，烟气Ⅰ(15)进入后续烟气系统；
c)半再生催化剂进入流化床再生器(1)和再生介质Ⅱ(14)接触再生，得到再生催化剂和烟气Ⅱ(16)，烟气Ⅱ(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓红，齐国祯，金永明，王艳学，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11