[發明專利]引射循環甲醇芳烴甲基化反應生產均四甲苯的系統及工藝

有效

• 申請號: 201910959243.0
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110681319B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 曲延濤;張范;趙汝臣;朱文聰;韓光濤;李萬強
• 申請（專利權）人: 濰坊弘潤新材料有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C07C2/86;C07C15/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本公開提供了引射循環甲醇芳烴甲基化反應生產均四甲苯的系統及工藝，其系統包括反應器、甲醇泵和原料甲基芳烴泵；所述反應器內設有催化劑床層，催化劑床層將反應器空間分隔為產物室和入口室，催化劑床層設有入口通道，入口通道連通產物室和入口室，產物室內安裝引射器、噴嘴，引射器出口連接入口通道，噴嘴設置在引射器的入口內；甲醇泵的出口和原料甲基芳烴泵的出口均連接噴嘴的進口。本公開能夠利用甲醇和甲苯、混合二甲苯、偏三甲苯等大宗化學品為原料，直接進行甲基化反應大規模生產高品質均四甲苯。

技術領域

本公開屬于煤化工、石油化工和精細化工領域，涉及均四甲苯的生產，具體涉及引射循環甲醇芳烴甲基化反應生產均四甲苯的系統及工藝。

背景技術

這里的陳述僅提供與本公開有關的背景信息，而不必然構成現有技術。

近年來，隨著航空航天和高端電子產品產業的快速發展，均四甲苯特別是高品質均四甲苯市場的需求持續擴大。均四甲苯，又名1,2,4,5-四甲苯(1,2,4,5-tetramethylbenzene)，是一種重要的精細化工原料，主要用于生產均苯四甲酸二酐，簡稱均酐。均酐是合成高性能高分子材料聚酰亞胺的重要原料，聚酰亞胺以優異的電絕緣性能、耐高、低溫性能、耐輻射性能及抗沖擊等機械性能被廣泛應用于航空航天、原子能工業、機電工業、高端電子產品產業中。另外，均酐還是高品質增塑劑、固化劑及粉末涂料消光劑的重要原料。隨著均酐下游市場容量的不斷擴大，均四甲苯作為合成均酐的主要原料，其需求量也與日俱增。

均四甲苯的生產工藝主要有C10芳烴分離法、偏三甲苯氯甲基化法、偏三甲苯歧化異構化法、偏四甲苯氣相(液相)異構化法、偏三甲苯甲醇烷基化法等方法。目前大規模地生產高品質均四甲苯產品最常用的方法有C10芳烴分離法、甲醇芳烴烷基化法兩種。C10芳烴分離法所用原料重芳烴組分較多，均四甲苯含量低(10％)，分離過程復雜且產品質量差。

甲醇和甲苯、二甲苯、偏三甲苯等均屬大宗化學品，質優價廉，以甲醇和甲苯等輕芳烴為原料生產均四甲苯可以實現高品質均四甲苯的高效大規模低成本生產。因此，近年來，甲醇與甲苯、二甲苯、偏三甲苯等芳烴在催化劑的作用下進行烷基化反應制備均四甲苯的方法得到了快速發展。

專利申請號為201710312428.3的發明專利《一種利用甲苯和甲醇制備均四甲苯的系統和方法》提出了一種以甲醇和甲苯為原料生產高品質均四甲苯的系統和方法，但未公開所采用的反應系統的具體形式。CN201711464535.4公開了一種偏三甲苯烷基化生產均四甲苯的方法及其反應器，該反應器采用帶分布器的徑向固定床反應器，反應轉化率高，但該專利所采用芳烴為偏三甲苯，價格昂貴，不適用于工業化大規模生產。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開的目的是提供引射循環甲醇芳烴甲基化反應生產均四甲苯的系統及工藝，能夠利用甲醇和甲苯、混合二甲苯、偏三甲苯等大宗化學品為原料，直接進行甲基化反應大規模生產高品質均四甲苯。

研究發現，在HZSM-5催化劑上，甲醇與苯、甲苯、二甲苯、偏三甲苯等發生甲基化反應生成均四甲苯。同時，甲醇也會發生烴化反應，生成主要包含C10以下各類脂肪烴、芳烴等多種成分混合烴。相對于甲醇與芳烴的甲基化反應，甲醇自身的醚化反應、烴化反應有較強的競爭優勢。甲醇自身烴化反應過多會副產過多的干氣、液化氣、汽油組分、乙苯、二乙苯、甲乙苯等附加值較低的副產品，還會造成反應系統溫升過大，分離與精制系統負荷加大，系統復雜性增加，運行成本增加，設備投資大、均四甲苯產品純度低等不良后果。

因此，甲醇與甲基芳烴的甲基化反應，首先應抑制甲醇自身烴化反應等非甲醇與甲基芳烴之間的甲基化反應。增加反應物中甲基芳烴濃度，降低反應物中甲醇和其它非甲基芳烴反應物的濃度，有利于削弱甲醇自身烴化反應的競爭優勢，降低副產物產率，增加甲醇與甲基芳烴進一步甲基化反應的相對競爭優勢，同時，如果甲醇濃度過低，也會使甲基芳烴的甲基化轉化率下降。