CN106187669A

CN106187669A - C8芳烃异构化-分离耦合反应方法

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Publication number: CN106187669A
Application number: CN201510213559.7A
Authority: CN
Inventors: 苑志伟; 刘宇兴; 王德华; 郁灼; 王辉国
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2035-04-29
Also published as: CN106187669B

Abstract

一种C₈芳烃异构化-分离耦合反应方法，包括将C₈芳烃以气态通入异构化催化剂床层，在170～400℃、0.2～2.0MPa的条件下进行芳烃异构化反应，然后使反应物料脱附，所述的异构化催化剂包括20～70质量％的氢型分子筛、20～55质量％的无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛和5～60质量％的氧化铝或二氧化硅，所述的氢型分子筛选自MFI、MEL、EUO、MOR和UFI中的至少一种，所述的具有十元环孔道结构的分子筛选自MFI、MEL和MWW结构分子筛中的至少一种。该法将异构化反应与分离耦合，可获得PX含量超过热力学平衡值的对二甲苯。

Description

C8芳烃异构化-分离耦合反应方法

技术领域

本发明涉及一种烷基芳烃异构化方法，具体地说，是一种C₈芳烃异构化-分离耦合反应方法。

背景技术

C₈芳烃通常来自于催化重整、蒸汽裂解和甲苯歧化装置，其中的对二甲苯(PX)是重要的化工原料，主要用于生产精对苯二甲酸(PTA)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)，同时还是生产涂料、染料、农药和医药的原料。PX在各种来源的C₈芳烃中含量一般不超过25％，为了满足日益增长的需求，工业上使用模拟移动床吸附分离或结晶技术分离混合C₈芳烃中的PX，OX可以通过精馏分离，剩余物流经异构化过程转化为PX含量接近或达到热力学平衡值的混合C₈芳烃，并将部分乙苯(EB)脱烷基或者转化为二甲苯，异构化产物循环回PX分离单元。传统异构化技术产物中PX浓度受热力学平衡限制，并且通常PX的热力学达成率越高，歧化、烷基转移和裂解等副反应的程度越大，C₈芳烃选择性越低。如果异构化过程可以获得PX浓度超过热力学平衡值的产物，则可以减少芳烃联合装置的循环量，降低能耗，提高经济效益。

US 4331822公开了加氢条件下气相异构化的方法，异构化催化剂负载铂和另一种金属元素，该金属选自钛、铬、锌、镓、锗等金属元素中的一种。该方法由于非目的酸催化烷基转移反应和环裂化反应的发生，导致异构化反应中二甲苯的损失。

变压吸附(PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特征的差异及吸附量随压力变化而变化的特征，通过周期性的压力变换实现气体的分离或提纯。自Skarstrom循环和Guerin-Domine循环被发明以来，PSA气体分离与提纯技术作为化工工业独立的单元操作得到了迅速发展。PSA以其自动化程度高、操作灵活、能耗低等诸多优点，目前广泛应用于氢气的制备、空气分离制氮及富氧、变换气脱碳、正异构烷烃的分离等领域。

US 6627783B2公开了一种使用变压吸附技术从C₈芳烃中分离PX的方法。该方法通过变压吸附将C₈芳烃分成含间二甲苯(MX)和邻二甲苯(OX)的物流，该物流中PX含量少于C₈芳烃中所含PX量的20摩尔％；将吸附的PX和EB脱附即得富含PX的物流，其中所含的MX和邻二甲苯的量小于C₈芳烃中二者总量的50摩尔％。

US6573418B2采用变压吸附-模拟移动床组合工艺从混合C₈芳烃中分离PX和EB。混合C₈芳烃原料首先通过加热以气相状态进入变压吸附单元，由于PX、EB与MX、OX在吸附剂上的扩散速率不同，吸附剂对PX、EB具有优先选择性，得到两股物流，一股为富MX、OX的吸余物，另一股为富EB、PX的抽出物；将吸余物送入异构化单元；将抽出物送入模拟移动床吸附分离单元，分离出高浓度的PX产品，EB集中在抽余液中，分离解吸剂后得到EB。

USP5110776公开了一种磷改性分子筛催化剂的制备方法，包括将分子筛分散在pH值2～6的含磷化合物水溶液中，与催化剂基质前体混合打浆，然后喷雾干燥成型。所述的分子筛选自X、Y、USY等大孔分子筛、中孔分子筛或两者的混合物，所述的中孔分子筛选自ZSM-5、ZSM-11等，该催化剂用于烃类的催化裂化。

USP4250345公开了一种由甲苯甲基化选择性生产对二甲苯的方法，使用磷氧化合物和镁氧化合物改性的ZSM-5分子筛为催化剂，该催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应，对二甲苯选择性最高可达到98％。

CN 101722035B公开了一种具有择形功能的核壳型分子筛催化剂，其中核相选自ZSM-5、ZSM-11等具有催化活性的分子筛，壳相为连续致密的高硅铝比ZSM-5分子筛，该种结构特点有利于抑制外表面发生的副反应，减少对核相分子筛催化活性的不利影响，该种催化剂用于甲苯选择性歧化和甲苯甲基化反应上，对二甲苯选择性大于85％。

CN102259019B公开了一种含ZSM-5复合分子筛的甲苯烷基化催化剂，所述的复合分子筛为P-ZSM-5/Silicalite-1复合分子筛及负载在其外层的稀土元素，所述的P-ZSM-5/Silicalite-1复合分子筛内层为P-ZSM-5，外层为Silicalite-1，该催化剂用于甲苯、甲醇烷基化制备对二甲苯的反应，具有较好的对二甲苯选择性和活性稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种C₈芳烃异构化-分离耦合反应方法，该法将异构化反应与分离耦合，可获得PX含量超过热力学平衡值的对二甲苯。

本发明提供的C₈芳烃异构化-分离耦合反应方法，包括将C₈芳烃以气态通入异构化催化剂床层，在170～400℃、0.2～2.0MPa的条件下进行芳烃异构化反应，然后使反应物料脱附，所述的异构化催化剂包括20～70质量％的氢型分子筛、20～55质量％的无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛和5～60质量％的氧化铝或二氧化硅，所述的氢型分子筛选自MFI、MEL、EUO、MOR和UFI中的至少一种，所述的具有十元环孔道结构的分子筛选自MFI、MEL和MWW结构分子筛中的至少一种。

本发明使用无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛，将其与具有异构化反应活性的分子筛混合均匀，用于改善催化剂的性能。该催化剂用于C₈芳烃异构化-分离耦合反应，可增大对二甲苯在催化剂中的扩散优势，提高PX的选择性。

附图说明

图1为本发明采用四床分压脱附方式的异构化-分离耦合反应各步操作时序图。

图2为本发明采用四床降压脱附方式的异构化-分离耦合反应各步操作时序图。

图3为图1中床层1的各步操作示意图。

图4为图2中床层1的各步操作示意图。

具体实施方式

本发明将变压吸附与芳烃异构化耦合，将变压吸附分离的吸附段作为异构化反应段，在吸附塔中装填催化剂，以进行异构化反应，再使用变压脱附的方式分离异构化产物，具体的操作方法为：将C₈芳烃原料在异构化反应条件下以气态通入催化剂床层，与催化剂接触进行异构化反应，之后进行脱附步骤，使异构化产物脱离催化剂获得脱附液。本发明所用催化剂将具有异构化功能的氢型分子筛与具有十元环孔道结构的无异构化活性的非氢型大孔分子筛混合，再用粘结剂成型制成，添加的非氢型大孔有利于提高PX在反应性分子筛中的扩散速率。该催化剂用于C₈芳烃异构化反应-分离耦合反应，可提高异构化产物中对二甲苯的含量。

本发明方法将C₈芳烃原料通入异构化催化剂床层，使之在催化剂的作用下进行异构化反应，同时也伴有对异构化产物中PX的优先吸附。

所述的异构化反应的温度优选210～400℃、压力优选0.6～1.5MPa、C₈芳烃进入催化剂床层的体积空速为0.5～40小时^-1、优选0.5～20小时^-1、更优选1.0～10小时^-1。

本发明所述C₈芳烃进入催化剂床层进行异构化反应的方法可有两种，第一种是在进料过程中进行异构化反应，异构化反应随着进料而进行。

第二种是先将C₈芳烃通入催化剂床层，再停止进料，使C₈芳烃在催化剂床层中停留，进一步进行异构化反应。本发明称此段停留在反应器中无物料进出情况下进行的异构化反应为吸附反应。所述的C₈芳烃在催化剂床层中停留进行吸附反应的时间优选为进料时间的0.05～20倍、更优选2～15倍。

在异构化反应完成后，本发明方法对催化剂床层进行脱附，以得到PX含量高的脱附液。

本发明使异构化反应后物料脱附的方法可为分压脱附或降压脱附。

所述的降压脱附是降低床层压力，使选择吸附组分脱附。本发明优选将压力降低至反应初始压力的20～50％、优选25～50％进行反应后物料的脱附。在降压脱附前，优选进行顺向放压，即沿与进料方向相同的方向排放物料，降低床层压力，以排除催化剂非选择性吸附体积中的物料。顺向放压所得物流重新作为异构化反应进料。顺放结束后进行脱附，脱附的同时优选对催化剂床层用吹扫气进行逆向吹扫。

所述的分压脱附是向催化剂床层通入非反应性气体，使被脱附物分压降低，但床层总压力基本不变。在分压脱附前，优选通入非反应性气体吹扫催化剂床层，以排除催化剂非选择性吸附体积中的物料，吹扫所得物流重新作为异构化反应进料。所述用于分压脱附的非反应性气体为催化剂床层非选择性体积的1～60倍，优选2～40倍。

所述用于吹扫催化剂床层的非反应性气体的体积空速为30～120小时^-1、优选40～100小时^-1，吹扫气体用量为催化剂床层非选择性体积的1～50倍、优选4～40倍。

所述的非选择性体积指反应器中未装填催化剂部分的体积和催化剂中床层的空隙率(催化剂颗粒之间的体积)之和。

本发明方法用于分压脱附和吹扫床层的非反应性气体选自氮气、氢气、氩气、甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳中的至少一种，优选氢气。

本发明方法中，C₈芳烃进行异构化反应的时间为脱附时间的0.8～10倍、优选为1.0～5倍。

本发明方法所用的催化剂包括具有异构化反应活性的氢型分子筛和无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛，两者混合均匀后，加入粘结剂成型制得催化剂。所述的催化剂优选包括30～70质量％的氢型分子筛、20～50质量％的无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛和5～30质量％的氧化铝或二氧化硅。

本发明催化剂中所述的氢型分子筛还可为磷改性的氢型分子筛，其中磷的含量以五氧化二磷计为0.5～20质量％、优选2～15质量％。所述的无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛优选为钠型分子筛或全硅分子筛，其结晶度至少为65％、优选大于70％。

本发明所述的氢型分子筛中的MFI分子筛优选ZSM-5，所述ZSM-5分子筛的氧化硅/氧化铝摩尔比为50～250、优选60～150；所述EUO分子筛优选EU-1，其氧化硅/氧化铝摩尔比优选30～60。所述的MEL优选ZSM-11，所述的UFI分子筛优选UZM-5。

所述的具有十元环孔道结构的分子筛中所述的MFI优选NaZSM-5或Silicalite-1，所述NaZSM-5的氧化硅/氧化铝摩尔比为200～600、优选400～600；所述MEL分子筛优选ZSM-11或Silicalite-2，其氧化硅/氧化铝摩尔比优选200～600、更优选400～600；所述MWW分子筛优选钠型的MCM-22、IQT-1或IQT-2，所述MCM-22的氧化硅/氧化铝摩尔比优选为20～30。

本发明所述异构化催化剂还可负载0.01～0.1质量％、优选0.01～0.05质量％的铂，铂的负载量以不含铂的催化剂为基准计算。

本发明所述磷改性氢型分子筛的制备方法包括：将氢型分子筛用溶于水的含磷化合物溶液浸渍。浸渍压力优选0.1～1.0MPa，浸渍温度优选75～180℃，浸渍时浸渍液与分子筛的液/固体积比为0.7～3.0，浸渍时间优选5～24小时。浸渍后所得固体经干燥、焙烧得到磷改性的分子筛。所述用于浸渍的含磷化合物选自磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铝、磷酸酐、亚磷酸、亚磷酸铵和磷酸中的一种或几种。

上述制备磷改性分子筛的过程中，所述的干燥温度为80～130℃、优选100～120℃，时间优选1～15小时，更优选2～10小时，焙烧温度为400～700℃、优选450～600℃，时间优选1～15小时，更优选2～8小时。

本发明所述催化剂的制备方法包括将具有异构化反应活性的氢型分子筛和无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛与氧化铝混合，加入适量水混捏，优选加入酸、优选硝酸为胶溶剂，挤条成型，然后干燥、焙烧。

制备负载铂的催化剂的方法为：将含改性分子筛的催化剂用含铂化合物浸渍，所述的含铂化合物优选氯铂酸或氯铂酸铵。浸渍后固体经干燥后焙烧。负载铂的催化剂在使用前需还原，还原温度为400～550℃。所述的干燥温度为80～130℃、优选100～120℃，焙烧温度为400～700℃、优选450～600℃。

本发明所述用于异构化反应的C₈芳烃的主要组分为邻二甲苯和间二甲苯，其中对二甲苯的含量不大于5质量％、优选不大于3质量％，非芳烃含量优选小于15质量％。

当所述的C₈芳烃中含有乙苯时，乙苯含量优选不大于60质量％、更优选不大于30质量％，宜在临氢条件下进行异构化反应，反应所需的氢/烃摩尔比为0.1～15、优选1.0～10，所用的催化剂宜用负载铂的催化剂。

本发明所述的反应在装有异构化催化剂的n个反应器中连续操作进行，每个反应器按1/n个时间间隔重复进行完整的操作工序。

下面结合附图说明本发明。

C₈芳烃原料经加热后以气相进入催化剂床层，进行如图1所示的采用四床分压脱附方式的异构化-分离耦合反应各步操作工序。图1左第一列列有四个床层的编号，每个床层均进行四步操作，每行中从左至右为其所在床层四步操作的先后顺序，即时序。以床层1为例说明操作时序，异构化原料先进入催化剂床层，完成进料步骤，再停止进料，进行吸附反应，吸附反应后，用非反应性气体对催化剂床层进行吹扫，再通入非反应性气体降低被脱附物分压，对催化剂床层进行脱附。所述的进料和吸附反应也可一步完成，即在较低的进料空速下完成进料，使原料在进料过程中完成异构化反应。

图2为本发明采用四床降压脱附方式的异构化-分离耦合反应各步操作的时序图。与图1操作基本相同，不同的是吸附反应后，对催化剂床层进行顺向放压(顺放)以排除非选择性体积中的物料，然后降低床层压力，进行脱附步骤，脱附完成后，再用非反应性气体将床层压力升至反应压力，即进行升压步骤。

图1、图2中，各操作步骤长度所占的比例代表各步骤的时间长短，实际操作中各步骤具体时间可按照需要进行设定。

上述仅举4塔系统对本发明进行说明，但本发明并不限于此；本发明可以使用n台塔进行操作，每台塔间隔1/n个时间周期进行完整操作工序。

下面通过实例进一步说明本发明，但本发明并不限于此。

实例1

取200克氧化硅/氧化铝摩尔比为90，结晶度为85％的HZSM-5分子筛、150克氧化硅/氧化铝摩尔比为550，结晶度为76％的NaZSM-5与50克氧化铝充分混合均匀，按固/液质量比3：1的比例加入质量浓度为4质量％的硝酸水溶液，挤条成型，将条形物于120℃干燥6小时，切粒，550℃焙烧5小时，制得催化剂A-1，其中含50质量％的HZSM-5分子筛、37.5质量％的NaZSM-5分子筛和12.5质量％的氧化铝。

实例2

按实例1的方法制备催化剂，不同的是将280克HZSM-5分子筛、100克NaZSM-5分子筛和20克氧化铝混合，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂A-2，其中含70质量％的HZSM-5分子筛、25质量％的NaZSM-5和5质量％的氧化铝。

实例3

按实例1的方法制备催化剂，不同的是将140克氧化硅/氧化铝摩尔比为65、结晶度为90％的HZSM-5分子筛、220克结晶度为85％的Silicalite-1分子筛和40克氧化铝混合，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂A-3，其中含35质量％的HZSM-5分子筛、55质量％的Silicalite-1分子筛和10质量％的氧化铝。

实例4

按实例1的方法制备催化剂，不同的是将240克氧化硅/氧化铝摩尔比为100、结晶度为85％的HZSM-5分子筛、120克氧化硅/氧化铝摩尔比为25、结晶度为85％的NaMCM-22和40克氧化铝充分混合均匀，经挤条、干燥、焙烧制得A-4，其中含60质量％的HZSM-5分子筛、30质量％的NaMCM-22分子筛和10质量％的氧化铝。

实例5

按实例1的方法制备催化剂，不同的是将120克氧化硅/氧化铝摩尔比为50、结晶度为87％的氢型EU-1分子筛、200克结晶度为87％的Silicalite-2分子和80克氧化铝充分混合均匀，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂A-5，其中含30质量％的氢型EU-1分子筛、50质量％的Silicalite-2分子筛和20质量％的氧化铝。

实例6

按实例1的方法制备催化剂，不同的是将240克氧化硅/氧化铝摩尔比为45、结晶度为90％的氢型丝光沸石分子筛，140克结晶度为85％的钠型ITQ-1分子筛和20克二氧化硅充分混合均匀，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂A-6，其中含60质量％的氢型丝光沸石分子筛、35质量％的钠型ITQ-1分子筛和5质量％的二氧化硅。

实例7

(1)制备磷改性的分子筛

配制300毫升以五氧化二磷计的磷含量为20质量％的磷酸氢二铵水溶液，将250克氧化硅/氧化铝摩尔比为100，结晶度为83％的HZSM-5分子筛加入上述溶液中，在0.1MPa、30℃下浸渍20小时，过滤后所得固体于120℃干燥8小时，空气气氛中550℃焙烧5小时，得到以五氧化二磷计的磷含量为18.5质量％的HZSM-5分子筛。

(2)制备催化剂

将250克上述磷改性的HZSM-5分子筛、200克氧化硅/氧化铝摩尔比为27、结晶度为85％的NaMCM-22分子筛和50克二氧化硅充分混合均匀，按固/液质量比3：1的比例加入4质量％的硝酸水溶液混捏，挤条成型，将条形物在120℃干燥6小时，切粒，550℃焙烧6小时，制得催化剂B-1，其中含50质量％的磷改性HZSM-5分子筛、40质量％的NaMCM-22分子筛和10质量％的二氧化硅。

实例8

按实例7(1)步的方法制备磷改性的HZSM-5分子筛，不同的是配制的磷酸氢二铵水溶液中以五氧化二磷计的磷含量为10质量％，浸渍的HZSM-5分子筛的氧化硅/氧化铝摩尔比为65、结晶度为90％，制得以五氧化二磷计的磷含量为8.5质量％的磷改性HZSM-5分子筛。

取140克上述磷改性HZSM-5分子筛，220克结晶度为85％的Silicalite-1分子筛和40克氧化铝混合均匀，按实例7(2)步方法制备催化剂，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂B-2，其中含35质量％的磷改性HZSM-5分子筛、55质量％的Silicalite-1分子筛和10质量％的氧化铝。

实例9

按实例7(1)步的方法制备磷改性的分子筛，不同的是配制的磷酸氢二铵水溶液中以五氧化二磷计的磷含量为15质量％，浸渍的分子筛为氧化硅/氧化铝摩尔比为40、结晶度为90％的氢型EU-1分子筛，制得以五氧化二磷计的磷含量为13.5质量％的磷改性氢型EU-1分子筛。

取200克上述磷改性氢型EU-1分子筛，150克氧化硅/氧化铝摩尔比为600、结晶度为75％的NaZSM-5分子筛和50克氧化铝充分混合，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂B-3，其中含50质量％的磷改性氢型EU-1分子筛、37.5质量％的NaZSM-5和12.5质量％的氧化铝。

实例10

按实例1的方法制备催化剂，不同的是取120克的HZSM-5分子筛、80克NaZSM-5和200克氧化铝充分混合均匀，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂，其中含30质量％的HZSM-5分子筛、20质量％的NaZSM-5分子筛和50质量％的氧化铝。

取上述催化剂，用浓度为3.0毫克/毫升的氯铂酸溶液按照液/固比为1.2：1的比例浸渍，使其负载0.03质量％的Pt(以不含铂的催化剂为基准计算)，120℃干燥6小时，500℃空气气氛中焙烧4小时，再在此温度下用氢气还原4小时，制得催化剂C-1。

实例11

按实例1的方法制备催化剂，不同的是将160克氧化硅/氧化铝摩尔比为100、结晶度为85％的HZSM-5分子筛、80克氧化硅/氧化铝摩尔比为25、结晶度为85％的NaMCM-22分子筛和160克氧化铝混合均匀，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂，其中含40质量％的HZSM-5分子筛、20质量％的NaMCM-22分子筛和40质量％的氧化铝。

取上述催化剂，用浓度为2.0毫克/毫升的氯铂酸溶液按照液/固质量比为1.2：1的比例浸渍，使其负载0.02质量％的Pt(以不含铂的催化剂为基准计算)，120℃干燥6小时，500℃空气气氛中焙烧4小时，再在此温度下用氢气还原4小时，制得催化剂C-2。

实例12

按实例9的方法制备磷改性的氢型EU-1分子筛，然后将120克磷改性的氢型EU-1分子筛、120克氧化硅/氧化铝摩尔比为600、结晶度为75％的NaZSM-5分子筛和160克氧化铝混合均匀，经挤条、干燥、焙烧制得催化剂，其中含30质量％磷改性氢型EU-1分子筛、30质量％的NaZSM-5和40质量％的氧化铝。

取上述催化剂，用浓度为2.0毫克/毫升的氯铂酸溶液，按照液/固质量比为1.2：1的比例浸渍，使其负载0.02质量％的Pt(以不含铂的催化剂为基准计算)，120℃干燥6小时，500℃空气气氛中焙烧4小时，再在此温度下用氢气还原4小时，制得催化剂C-3。

实例13～19

按图1所示的步骤时序，采用四床分压脱附方式进行本发明的异构化-分离耦合反应。

采用四个装填异构化催化剂的反应器，反应器高径比为8：1，每个反应器催化剂装填质量为50克，催化剂床层体积为68毫升。每个反应器依次进行进料、吸附反应、吹扫、脱附步骤。所用异构化原料含55质量％的间二甲苯(MX)、35质量％的邻二甲苯(OX)、5质量％的对二甲苯(PX)和5质量％的非芳烃。

下面以图1中吸附床1为例，按图3所示的操作示意图说明床层1异构化-分离耦合反应的各操作步骤：

进料：打开阀门V1，原料经加热后由管线P1以气相状态从床层1底部进口端进入催化剂床层，进料时间为80秒。

吸附反应：关闭阀门V1，原料在催化剂床层中进行吸附反应，即在催化剂作用下进行异构化反应，时间为240秒。

吹扫：打开阀门V2、V3，吹扫用气—氢气通过管线P2通入床层1，通入的氢气压力与反应阶段床层压力相同，吹扫时间为80秒。吹扫所得的混合物经管线P3排出，进入高压分离装置，分离氢气后的组分由管线P1返回，作为反应进料，氢气循环利用。

脱附：关闭阀V2、V3，开启阀V4、V5，氢气经管线P4逆向通入床层，使床层中的组分脱附，通入的氢气压力与反应阶段床层压力相同，脱附时间为240秒，脱附组分由管线P5排出，经分离氢气后得到脱附液，氢气循环利用。

各实例所用催化剂、异构化反应条件、吹扫及脱附所用氢气量及反应结果见表1。

实例20～24

按图2所示的步骤时序，采用四床降压脱附方式进行本发明的异构化-分离耦合反应。

所用反应器体积、催化剂装填量及原料组成均同实例13，进料体积为6毫升，反应温度为245℃、压力0.8MPa。

下面以图2中床层1为例，按图4所示的操作示意图说明床层1异构化-分离耦合反应的各操作步骤：

进料与吸附反应步骤：进料与吸附反应时间共560秒。进料时打开阀门V1，此时床层4正在进行顺放步骤，阀V2、V3处于开启状态，顺放所得组分经管线P3进入顺放缓冲罐5，经加压后与原料混合，再经加热后由管线P1以气相状态从床层1底部进口端通入床层1，进料结束后关闭阀V1、V3，床层4顺放步骤结束后关闭阀V2；保持阀V1呈关闭状态，进行吸附反应，即在催化剂作用下进行异构化反应。

顺放：打开阀V3、V4并调节其开度进行床层1的顺放步骤，使非选择性体积中的物料由V4排出进入顺放缓冲罐5，再经V3排入P1管线，顺放时间为140秒，此时床层4正处于进料步骤，将床层1顺放所得组分与原料混合后经管线P1送入床层4，顺放结束后关闭阀V3、V4。

脱附：打开阀V5、V6，床层1进行逆向降压脱附，同时使用氢气经管线P4逆向吹扫床层，氢气压力与反应阶段床层压力相同为0.8MPa，吹扫气体积空速为70h^-1，吹扫用气量为床层非选择性体积的28倍。脱附步骤时间为280秒，所得脱附液经管线P5流出装置。

升压：脱附步骤结束后，关闭阀V5，阀V6处于开启状态并调节开度，使用来自管线P4的0.8MPa氢气对床层进行升压，升压步骤所用时间为140秒，升压结束后，关闭阀V6，床层1压力达到反应初始压力，至此完成一个循环步骤。

各实例所用催化剂、异构化反应条件、脱附操作条件及反应结果见表2。

实例25～28

采用四个装填异构化催化剂的反应器，反应器高径比为8：1，每个反应器催化剂装填质量为50克，催化剂床层非选择性体积为13毫升。

异构化原料含50质量％的MX、30质量％的OX、10质量％的乙苯(EB)、5质量％的PX和5质量％的非芳烃，单次进料体积为7毫升，反应在临氢的条件下进行，氢/烃摩尔比为3。

进料与吸附反应步骤：进料与吸附反应时间共560秒。进料时打开阀门V1，此时床层4正在进行顺放步骤，阀V2、V3处于开启状态，所得顺放组分经管线P3进入顺放缓冲罐5，顺放组分经加压后与氢/烃摩尔比为3的原料混合，经加热后由管线P1以气相状态从床层1底部进口端通入床层1，进料结束后关闭阀V1、V3，床层4顺放步骤结束后关闭阀V2；保持阀V1关闭状态，进行吸附反应步骤，即在催化剂作用下进行异构化反应。

顺放：打开阀V3、V4并调节其开度进行顺放步骤，使非选择性体积中的物料由V4排出进入顺放缓冲罐5，再经V3排入P1管线，顺放时间为140秒，此时床层4正处于进料步骤，将床层1顺放所得组分与原料混合后经管线P1送入床层4，顺放结束时床层1压力为0.3MPa，顺放结束后关闭阀V3、V4。

脱附：打开阀V5、V6，床层1进行逆向降压脱附，同时使用来自管线P4的氢气逆向吹扫床层，氢气压力与反应阶段床层压力相同，吹扫气体积空速为80h^-1，吹扫用气量为床层非选择性体积的32倍。脱附步骤时间为280秒，所得脱附液经管线P5流出装置。

升压：脱附步骤结束后，关闭阀V5，阀V6处于开启状态并调节开度，使用来自管线P4的氢气对床层进行升压，氢气压力与反应阶段床层压力相同，升压步骤所用时间为140秒，升压结束后，关闭阀V6，床层1压力达到反应初始压力，至此完成一个循环步骤。

各实例异构化反应条件、脱附操作条件及反应结果见表3，其中EB转化率按照以下公式计算：

表1

表2

表3

Claims

1.一种C₈芳烃异构化-分离耦合反应方法，包括将C₈芳烃以气态通入异构化催化剂床层，在170～400℃、0.2～2.0MPa的条件下进行芳烃异构化反应，然后使反应物料脱附，所述的异构化催化剂包括20～70质量％的氢型分子筛、20～55质量％的无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛和5～60质量％的氧化铝或二氧化硅，所述的氢型分子筛选自MFI、MEL、EUO、MOR和UFI中的至少一种，所述的具有十元环孔道结构的分子筛选自MFI、MEL和MWW结构分子筛中的至少一种。

2.按照权利要求l所述的方法，其特征在于所述的异构化催化剂包括30～70质量％的氢型分子筛、20～50质量％的无异构化活性的具有十元环孔道结构的分子筛和5～30质量％的氧化铝或二氧化硅。

3.按照权利要求l或2所述的方法，其特征在于所述的氢型分子筛为磷改性的氢型分子筛，其中磷的含量以五氧化二磷计为0.5～20质量％。

4.按照权利要求l或2所述的方法，其特征在于所述的异构化催化剂还负载0.01～0.1质量％的铂。

5.按照权利要求l所述的方法，其特征在于所述的C₈芳烃通入异构化催化剂床层的体积空速为0.5～40小时^-1。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的C₈芳烃通入异构化催化剂床层后，停止进料，使C₈芳烃在催化剂床层中停留进行吸附反应，然后再进行脱附，所述的停留进行吸附反应的时间为进料时间的2～20倍。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的使反应物料脱附的方法为分压脱附或降压脱附。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于所述的分压脱附是向催化剂床层通入非反应性气体以降低被脱附物的分压。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于所述的降压脱附是使床层压力降低至反应初始压力的20～90％。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于反应物料进行分压脱附之前，用非反应性气体吹扫催化剂床层，吹扫气体用量为催化剂床层非选择性体积的1～100倍，吹扫气体通过催化剂床层的体积空速为2～500小时^-1，吹扫所得物流返回进料。

11.按照权利要求7或9所述的方法，其特征在于进行降压脱附前先进行顺向放压，顺放结束后床层压力为初始压力的20～50％，顺向放压所得物流返回进料。

12.按照权利要求8或10所述的方法，其特征在于所述的非反应性气体选自氮气、氢气、氩气、甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳中的一种。

13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的C₈芳烃中含有乙苯时，在临氢的条件下进行异构化反应，氢/烃摩尔比为0.1～20。

14.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的芳烃异构化反应在装有异构化催化剂的n个反应器中进行，每个反应器间隔1/n个时间间隔重复进行完整的操作工序。