[發明專利]一種高穩定性和高選擇性的甲醇制芳烴催化反應工藝

有效

• 申請號: 202010055409.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111170817B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李忠;付廷俊;邵娟
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;C07C15/04;C07C15/06;C07C15/08;B01J29/06;B01J29/072;B01J37/08
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

本發明提供了一種高穩定性和高選擇性的甲醇制芳烴催化反應工藝，所述反應工藝是將專用的甲醇制低碳烯烴催化劑和專用的低碳烯烴芳構化催化劑分別壓片粉碎后篩選80~100目的顆粒，按照甲醇制低碳烯烴催化劑：低碳烯烴芳構化催化劑的質量比為1:1~1:8的比例在固定床反應器中分別進行上、下分段裝填，然后在一定的反應條件下進行甲醇芳構化反應。采用本發明所述的工藝具有催化劑的裝填過程簡單，易于操作，反應過程中整個催化劑床層催化穩定性高、芳烴選擇性高的優勢，其中催化劑壽命是傳統一步法的8~10倍，BTX選擇性可以提高20%。

技術領域

本發明涉及一種高穩定性、高選擇性甲醇制芳烴的固定床反應工藝及其催化劑和催化劑的制備技術。

背景技術

芳烴包括苯、甲苯和二甲苯（BTX）在內的化合物是重要的化工基礎原料，廣泛用于合成纖維、合成樹脂以及各種精細化學品；隨著化工行業的發展，目前市場上對芳烴的需求十分旺盛。芳烴的主要來源為以石油為基礎的生產工藝，只有少部分來自煤化工中的煤焦油，因此芳烴生產對石油依賴較大。而我國石油資源短缺，煤炭資源豐富，煤基合成甲醇作為較成熟的煤化工技術，使得甲醇產能遠超過實際需要，鑒于目前我國甲醇產能過剩而芳烴需要日益增長，開展非石油路線由煤基甲醇制芳烴的技術研究，越來越受到重視。

立足甲醇轉化制芳烴，不僅可以減少芳烴生產對石油原料的依賴，還可以為國內產能過剩的甲醇找到一條現實可行的技術路徑，實現煤炭資源深度轉化和清潔高效利用。目前，國內具有自主知識產權的甲醇制芳烴技術主要包括清華大學的流化床甲醇制芳烴技術、山西煤化所的兩段式固定床甲醇制芳烴技術等，甲醇直接芳構化制備芳烴的工藝亟待開發應用。

中國專利CN101823929A發明了一種甲醇或二甲醚轉化制取芳烴的系統與工藝，通過將甲醇或二甲醚芳構化過程中的產物進行分離與循環利用，提高了芳烴的收率和選擇性。相對于清華大學的流化床甲醇制芳烴技術，固定床甲醇制芳烴技術更好操作、成本更低。

中國專利CN1880288A提出了一種兩段式固定床反應工藝，甲醇經一段反應催化轉化為以芳烴為主的產物，這部分產物經冷卻分離得到氣相產物低碳烴與液相產物C₅₊烴，其中，液相產物C₅₊烴經萃取分離，得到芳烴和非芳烴。上述的氣相產物低碳烴進入第二段反應器，得到二段反應產物，最終經氣液分離，第二段液相產物與第一段液相產物C₅₊烴混合。該工藝需要兩段反應器，反應設備投資較大，對裝置和工藝要求較高，中間產物需要經過多次分離，過程繁雜。兩段反應器中均采用了芳構化催化劑，其催化穩定性較差，且催化穩定性在該專利中未提及。

中國專利CN104496743A提出一種固定床反應器中甲醇轉化制芳烴的方法，在同一臺固定床反應器中，下層為低碳烯烴芳構化催化劑，上層是甲醇轉化制低碳烯烴催化劑，由此形成一個催化劑組合單元，并在固定床反應器中設置多個（3-7）催化劑組合單元。原料甲醇與循環LPG和水蒸氣混合后從固定床反應器頂部進入固定床反應器，在第一個催化劑組合單元反應生成水和芳烴混合物。甲醇從位于反應器側壁上的物料入口進入固定床反應器，并與來自上一個催化劑組合單元的反應產物共同構成下一個催化劑組合單元的反應原料。該專利中所涉及的多個催化劑組合單元，催化劑裝填操作過程復雜，總的催化劑裝填床層過高；循環LPG需要經后續分離系統進行分離然后循環重復利用，對設備要和工藝的求較高；上一個催化劑組合單元產生的大分子芳烴產物會發生進一步的裂解反應并毒化下一個催化劑組合單元，容易使下一個催化劑組合單元積碳失活，不利于催化穩定性和芳烴選擇性的提高，且相關催化穩定性并未提及。

由上述現有技術分析情況可知，近年來甲醇制芳烴技術已取得了一定進展，但該技術仍存在催化劑穩定性差，芳烴選擇性低的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種易于操作，易于實現工業化的具有高穩定性、高選擇性的甲醇制芳烴固定床反應工藝及其催化劑和催化劑的制備技術。