[發明專利]流化床氣體分布器、應用其的反應器及生產對二甲苯聯產低碳烯烴的方法

有效

• 申請號: 201710289026.6
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN108786669B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 張濤;葉茂;賈金明;劉中民;張今令;唐海龍;何長青;王賢高;張騁;李華;趙銀峰;李承功
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J8/18
• 分類號: B01J8/18;C07C1/20;C07C2/86;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/08;C07C15/08
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本申請公開了一種流化床氣體分布器和流化床反應器，包括第一分布器和第二分布器，第一分布器位于流化床的底部，第二分布器位于第一分布器的氣體流向下游。本申請公開了一種生產對二甲苯聯產低碳烯烴的方法，主要包含以下步驟：(1)物流A由第一氣體分布器進入流化床反應器的反應區；(2)物流B由第二氣體分布器進入流化床反應器的反應區；(3)反應區內反應物和催化劑接觸，生成包含對二甲苯和低碳烯烴的氣相物流。本發明通過傳質控制，協調、優化了甲苯甲醇烷基化反應和MTO反應間的競爭，大幅度提高了甲苯轉化率和對二甲苯收率。

技術領域

本申請涉及一種生產對二甲苯(PX)聯產低碳烯烴的流化床中的分布器、反應器及生產方法，尤其適用于甲苯甲醇烷基化制對二甲苯聯產低碳烯烴的流化床反應器及生產方法，屬于化學化工領域。

背景技術

對二甲苯(PX)是石化工業的基本有機原料之一，在化纖、合成樹脂、農藥、醫藥、高分子材料等眾多領域有著廣泛的用途。目前對二甲苯生產主要采用甲苯、C9芳烴及混合二甲苯為原料，通過歧化、異構化、吸附分離或深冷分離而制取。由于其產物中的對二甲苯含量由熱力學控制，對二甲苯在C8混合芳烴中只占22～24％，工藝過程中物料循環處理量大，設備龐大、操作費用高。特別是二甲苯中三個異構體的沸點相差很小，通過常規的蒸餾技術很難得到高純度的對二甲苯，而必須采用昂貴的吸附分離工藝。近年來，國內外許多專利公開了生產對二甲苯的新路線，其中甲苯甲醇烷基化技術是高選擇性生產對二甲苯的新途徑，已經受到了業界的高度重視和極大關注。

低碳烯烴，即乙烯、丙烯和丁烯，是兩種基本的石油化工原料，其需求量日益增加。乙烯和丙烯主要以石腦油為原料進行生產，依賴于石油路線。近年來，非石油路線制取乙烯、丙烯越來越受到重視，特別是甲醇轉化制取低碳烯烴(MTO)工藝路線，此路線是實現石油替代戰略，減輕和緩解我國對石油的需求和依賴的重要途徑。

上述提及的制備對二甲苯和低碳烯烴的新途徑，其反應過程都是酸催化反應。基于ZSM-5分子篩催化劑的甲苯甲醇烷基化制對二甲苯反應過程中必然存在甲醇制烯烴反應。在這個反應過程中主要發生如下幾個反應：

C₆H₅-CH₃+CH₃OH→C₆H₄-(CH₃)₂+H₂O (1)

n CH₃OH→(CH₂)n+n H2O n＝2,3 (2)

傳統的甲苯烷基化方法包含在反應器的上游將甲苯和甲醇混合，然后將混合物一起供入反應器。反應器種類包含固定床和流化床。為了提高甲苯的傳化率，反應物分階段注入已經在各種固定床和流化床工藝中得到采用。

MTO反應和烷基化反應之間的競爭是影響對甲苯轉化率和對二甲苯收率的主要因素。在同一個反應器中同時實現兩個反應，工藝簡單，但甲苯轉化率較低；在不同的反應器中分別實現兩個反應，工藝較為復雜，但甲苯轉化率和對二甲苯收率較高。因此，甲苯甲醇烷基化制備對二甲苯聯產低碳烯烴工藝在工藝配置和反應器設計方面急需較大的突破，從而能夠協調、優化烷基化反應和MTO反應之間的競爭，提高甲苯轉化率和對二甲苯收率。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種流化床氣體分布器，在原料反應速率差距較大的共進料體系中，通過不同原料物流在不同區域分布進料，實現傳質控制，進而協調、優化共進料體系，提高反應收率。作為一個典型反應體系，甲苯甲醇烷基化制備對二甲苯反應，其中烷基化反應和MTO反應的反應速率差異大，MTO反應抑制烷基化反應，因而，甲苯轉化率較低。本申請提供的流化床氣體分布器，通過傳質控制，協調、優化烷基化反應和MTO反應的競爭，從而提高甲苯的轉化率和對二甲苯的收率。