一种甲醇或二甲醚转化制取对二甲苯和乙烯的方法技术

本发明专利技术公开了属于有机化工基础原料生产技术领域的一种由甲醇或二甲醚转化制取对二甲苯和乙烯的方法。该方法是将原料甲醇或二甲醚在主反应器中经金属-改性分子筛催化剂的选择性催化作用进行反应，反应后将产物分离，将反应产物二甲苯和乙烯作为目的产物进入后续操作单元，反应产物H2、甲烷、C9及C9以上的烃作为副产物输出系统，其余反应产物作为循环物流返回主反应器进行进一步反应。采用本工艺方法，通过催化剂性能和操作条件的调变及反应产物的分离与循环利用，在一套装置上实现了聚对苯二甲酸乙二醇酯基础生产原料对二甲苯和乙烯的煤基生产路线，不仅降低了原料成本，而且克服了对石化原料依赖性强的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本 专利技术属于有机化工基础原料生产
，具体涉及一种由甲醇或二甲醚转化 制取对二甲苯和乙烯的方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)专利技术于1944年，1949年率先在英国实现工业 化生产，因其有优良的性能，成为合成纤维中产量最大的品种。PET在20世纪70年代以前 一直保持高速发展，到2000年，聚酯工业又迎来新的发展阶段。目前PET的产品品种也由 最初的涤纶短纤维扩展到目前的涤纶短纤维、涤纶长丝、聚酯瓶、聚酯薄膜、无纺布，工程塑 料及复合多功能性产品等多个系列上百种产品几千种规格，这其中产品系列构成也由初期 的100%短纤维发展到多个品种均衡发展。2007年世界PET的生产能力为3445万吨/年， 预计到2012年世界产能将达到4192万吨/年。目前我国是世界上最大的PET生产国和消 费国，2007年产量即达到1925. 6万吨/年，2008年产量为2004. 6万吨/年。目前PET既可以由对苯二甲酸(PTA)与乙二醇反应得到，称为PTA法(直接酯化 法)；也可由对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇反应得到，称为DMT法(或酯交换法)，自80 年代以来，新建的PET装置主要以PTA法的连续化生产为主。对二甲苯经氧化得对苯二甲 酸(PTA)，而乙二醇目前主要由乙烯环氧化得到环氧乙烷，环氧乙烷与水直接液相水合制得 乙二醇，即PET的基础生产原料为对二甲苯和乙烯，目前对二甲苯和乙烯主要是由石油化 工路线得到，且属于完全不同的生产单元。即PET生产对石油的依赖度非常高，受石油价格 波动和供给的影响巨大。我国属于石油资源短缺的国家，目前每年消耗3到4亿吨的石油，而生产能力只能 维持在1. 8亿吨左右，由此导致我国石油进口依存度逐年加大。另一方面，我国煤炭资源丰 富，近几年，我国煤化工出现火热的局面，各地纷纷上马各种煤化工项目。作为较为成熟的 煤化工技术，煤基合成甲醇、二甲醚成为多数煤化工企业的首选项目。对于我国甲醇、二甲 醚项目的规划和建设情况，尽管各种统计资料存在差异，但一致的结论是在未来较短时间 内，甲醇、二甲醚的产能将远超过实际的需求，第一批大型甲醇、二甲醚装置产能释放后，甲 醇、二甲醚产能过剩局面的出现将不可避免。鉴于目前我国日益增长的PET需求，积极开 展由煤基甲醇、二甲醚制取PET基础生产原料对二甲苯和乙烯，不仅为煤炭/天然气转化制 PET开辟了一条技术路线，为我国甲醇、二甲醚找到一条现实可行的出路；而且满足市场对 PET基础生产原料对二甲苯和乙烯的需求，减少PET生产对石油原料的依赖程度。目前已有多篇专利涉及到甲醇或二甲醚制取乙烯工艺，如US4499327、US6166282、 CN 200710039084、CN200810043238. 7、CN 1156416。甲醇或二甲醚制取对二甲苯的专 利也很多，如美国专利USP4590321、美国专利USP4686312、US2002/0099249A1、中国专利 CN1880288A、中国专利CN101244969A、中国专利200910090002. 3等。在上述专利中分别论 述了以甲醇或二甲醚为原料，通过催化剂和工艺条件的优化，分别制备乙烯或者对二甲苯 的方法。但在现有的方法与工艺中，主产乙烯或对二甲苯的催化剂与工艺差异性很大，要得到匹配量级的乙烯与对二甲苯，需要两套独立的生产工艺与催化剂。同时，其配套的分离系 统差别也非常大。这样由于投资与管理成本的巨大，导致在实际的大工业生产中，一个企业 不太可能同时具有两种规模级原料的生产装置。从而在降低PET的生产成本上受到严重制 约
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种由甲醇或二甲醚转化制取对二甲苯和乙烯的方法，降低 PET在工业生产中的生产成本。—种甲醇或二甲醚转化制取对二甲苯和乙烯的方法，其特征在于，原料甲醇或二 甲醚首先在主反应器中经金属_改性分子筛催化剂的选择性催化作用进行转化反应，然后 将反应产物分离，反应产物对二甲苯和乙烯作为目的产物进入后续操作单元，反应产物H2、 甲烷、C9RC9以上的烃作为副产物输出系统，其余反应产物作为循环物流返回主反应器进 行进一步反应。所述的金属_改性分子筛催化剂中的金属组分为锌、镓、银、钼、铜、镍、锰、铬、钼、 铁、镧和铈中的单一组分、双组分或双组分以上的复合，金属组分中每种金属的质量占催化 剂总质量的0. 10% ；所述的改性分子筛为ZSM-5或ZSM-11。所述改性分子筛的改性方法为元素改性或水热改性，元素改性方法中改性元素包 括磷、硅和碳，改性元素的质量占催化剂总质量的0 5% ；水热改性温度为350 800°C， 水蒸气分压为0. 01 2Mpa。所述的甲醇或二甲醚的转化反应条件为温度350 650°C，压力0. 1 3MPa，重 量空速0. 1 20hr_1o所述主反应器采用固定床反应器、移动床反应器、一段流化床反应器或多段流化 床反应器。所述目的产物对二甲苯和乙烯的摩尔比通过催化剂改性和操作条件的变化在 0. 1 10范围内调变。本专利技术的有益效果本专利技术采用甲醇或二甲醚转化制取对二甲苯和乙烯的工艺方 法，通过催化剂性能和反应条件调变及反应产物的分离与循环利用，在一套装置上实现了 聚对苯二甲酸乙二醇酯主要原料对二甲苯和乙烯的煤基生产路线，不仅降低了原料成本， 简化了工艺流程，而且克服了对石化原料依赖性强的缺点。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明实施例1首先在固定床反应器中进行反应，催化剂为以Zn和P改性的ZSM-5分子筛，其中 Zn含量为3wt%，P含量为5wt% ；进料为甲醇；反应温度为450°C，反应压力为0. 15MPa，重 量空速为Uhr—1。然后将反应产物分离，反应产物对二甲苯和乙烯作为目的产物进入后续操作单 元，反应产物h2、甲烷、C9IC9以上的烃类作为副产物输出系统，其余反应产物作为循环物 流返回主反应器进行进一步反应。在催化剂活性稳 定期内，对二甲苯质量收率为60. 32%，乙烯质量收率为7. 56%， 对二甲苯与乙烯的摩尔比为2. 11。实施例2首先在一段流化床反应器中进行反应，催化剂为以Ga和Cu改性的ZSM-Il分子 筛，其中Ga含量为5wt%，Cu含量为Iwt % ；进料为二甲醚；反应温度为350°C，反应压力为 IMPa，重量空速为Shr-1。然后将反应产物分离，反应产物对二甲苯和乙烯作为目的产物进入后续操作单 元，反应产物h2、甲烷、C9IC9以上的烃类作为副产物输出系统，其余反应产物作为循环物 流返回主反应器进行进一步反应。在催化剂活性稳定期内，对二甲苯质量收率为56.75 %，乙烯质量收率为 10. 25%，对二甲苯与乙烯的摩尔比为1. 46。实施例3首先在一段流化床反应器中进行反应，催化剂为以Cr和Pt改性的ZSM-Il分子 筛，其中Cr含量为lwt%，Pt含量为0. 5wt% ；进料为甲醇，反应温度为650°C，反应压力为 3MPa，重量空速为1. 2hr_10然后将反应产物分离，反应产物对二甲苯和乙烯作为目的产物进入后续操作单 元，反应产物h2、甲烷、C9IC9以上的烃类作为副产物输出系统，其余反应产物作为循环物 流返回主反应器进行进一步反应。在催化剂活性稳定期内，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种甲醇或二甲醚转化制取对二甲苯和乙烯的方法，其特征在于，原料甲醇或二甲醚首先在主反应器中经金属－改性分子筛催化剂的选择性催化作用进行转化反应，然后将反应产物分离，反应产物对二甲苯和乙烯作为目的产物进入后续操作单元，反应产物Ｈ２、甲烷、Ｃ９及Ｃ９以上的烃作为副产物输出系统，其余反应产物作为循环物流返回主反应器进行进一步反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：骞伟中，魏飞，汤效平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11