CN110295055A - 一种醇醚转化制备芳烃和烯烃的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统和方法，属于芳烃生产装置工艺过程领域。系统包括醇/醚芳构化反应装置、气‑液‑液三相分离装置、烯烃分离装置、干气分离装置和烷烃转化装置；根据甲醇/二甲醚芳构化一次反应物中C2‑C6烯烃和烷烃的组成特点，本发明能提高反应产物中烯烃和烷烃的产品附加值，并且由于将烷烃分离后，C4‑C6烯烃直接返回醇醚制烯烃反应器，大幅降低轻烃芳构化过程中的反应温度，省去了轻烃芳构化反应器，降低了芳构化过程的投资和能耗。同时，将低附加值的丙烷、乙烷转化为高附加值的乙烯、丙烯。具有原料自给，产品附加值高，过程能耗相对较低，碳原子利用率高的特点。

Description

一种醇醚转化制备芳烃和烯烃的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统和方法，属于芳烃生产装置工艺过程领域。
背景技术
甲醇/二甲醚芳构化技术是新兴的芳烃的生产工艺，它是一种以甲醇或二甲醚为原料，在金属与分子筛双功能催化剂上反应生成苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等芳烃的过程。但是，在甲醇芳构化反应过程中，会生产大量的烯烃和烷烃，这些混合产品的价格相对较低，需要根据产品本身的特点和产物的市场情况，最大限度的进行利用，从而提高甲醇制芳烃过程的经济性。
专利CN 101244969A公开了一种甲醇/二甲醚芳构化过程的催化剂的连续反应再生方法，采用流化床反应器将甲醇和二甲醚转化为混合芳烃，并且设立低碳烃类的转化反应器，将甲醇/二甲醚芳构化反应中生成的C2-C6烯烃和烷烃进一步转化为芳烃。但是，烷烃特别是丙烷、丁烷等低碳烷烃转化为芳烃的反应温度高，转化率和选择性不高。
专利CN 1880288A公开了一种甲醇/二甲醚芳构化的技术，采用改性的ZSM-5催化剂，经冷却将产品分离为气相和油相产品，油相产品经萃取分离得到芳烃和非芳烃。并将C5-C6非芳烃返回甲醇芳构化反应器，气相产品返回轻烃芳构化反应器进一步提高芳烃收率。该方法也未考虑如何提高烷烃的利用效率，使过程的经济性受到影响。
因此，在此过程中如何提高丙烷、丁烷等低碳烯烃的利用效率，提高甲醇芳构化过程反应效率的核心，是待解决的问题。
发明内容
本发明针对上述技术的不足，根据甲醇/二甲醚芳构化一次反应物中C2-C6烯烃和烷烃的组成特点，提出了一种醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统和方法，从而提高反应产物中烯烃和烷烃的产品附加值，并且由于将烷烃分离后，C4-C6烯烃直接返回醇醚制烯烃反应器，大幅降低轻烃芳构化过程中的反应温度，省去了轻烃芳构化反应器，降低了芳构化过程的投资和能耗。同时，将低附加值的丙烷、乙烷转化为高附加值的乙烯、丙烯。具有原料自给，产品附加值高，过程能耗相对较低，碳原子利用率高的特点。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，其特征在于：包括醇/醚芳构化反应装置、气-液-液三相分离装置、烯烃分离装置、干气分离装置和烷烃转化装置；所述醇/醚芳构化反应装置、气-液-液三相分离装置、烯烃分离装置、干气分离装置和烷烃转化装置通过管路顺次相连接，其中所述烯烃分离装置与醇/醚芳构化反应装置通过管路相连构成循环回路， 所述烷烃转化装置与醇/醚芳构化反应装置或烯烃分离装置通过管路相连构成循环回路。
进一步的，所述醇/醚芳构化反应装置包括醇/醚芳构化反应器和再生器。
进一步的，所述醇/醚芳构化反应器的反应温度为420-520oC，反应压力为0-1MPa。
进一步的，所述烷烃转化装置可以为蒸汽裂解制烯烃装置、烷烃催化脱氢制烯烃装置或烷烃氧化脱氢制烯烃装置。
一种制备芳烃和烯烃的方法，其特征在于：使用所述的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，具体步骤如下：
a. 醇/醚、苯、非芳烃类油相混合物及从各部件装置进入醇/醚芳构化反应装置的反应原料在催化剂的作用下进行芳构化及烷基化反应，反应后的产品进入气-液-液三相分离装置进一步分离为水相、油相和气相，其中水相产物收集排出；
b. 经气-液-液三相分离装置中分离出的油相、水相进入后续系统进一步进行处理；
c. 由气-液-液三相分离装置分离出的气相进入烯烃分离装置进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气；其中，乙烯、丙烯、C4-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置中进一步反应生成芳烃，或者，将乙烯、丙烯直接作为产品，C4-C6烯烃返回醇/醚芳构化反应装置中；
d. C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气；
e. C2及以上烷烃进入烷烃转化装置反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回烯烃分离装置或醇/醚芳构化反应装置。
所述醇/醚为甲醇或二甲醚。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
（1）将甲醇芳构化过程产出的烷烃产品采用裂解产出乙烯、丙烯，解决了轻烃芳构化过程丙烷、丁烷等烷烃进一步芳构化转化率、收率低的难题，提高经济效益20%以上。
（2）与原有技术相比，将分离得到的C4-C6烯烃直接返回醇/醚芳构化反应器，大幅降低轻烃芳构化过程中的反应温度，省去了轻烃芳构化反应器，降低了芳构化过程的投资和能耗。
附图说明
图1是本发明实施例的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统的装置结构示意图。
图2是本发明实施例的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统的装置结构示意图。
图中：醇/醚芳构化反应装置1、气-液-液三相分离装置2、烯烃分离装置3、干气分离装置4、烷烃转化装置5。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明针对目前种醇/醚转化制备芳烃对于烷烃利用的难点进行了优化设计，开发了适用于工业化的醇/醚转化制备芳烃同时联产芳烃和烯烃的工艺方法，不仅利用了难以转化经济价值低的烷烃，并产出了附加值较高的烯烃，并且从整体上提高了目标产品芳烃和烯烃的总收率，使整个过程更加经济。
图1为本发明中醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统的装置结构示意图，如图1所示：
醇/醚芳构化反应装置1、气-液-液三相分离装置2、烯烃分离装置3、干气分离装置4和烷烃转化装置5通过管路顺次相连接；
其中，烯烃分离装置3与醇/醚芳构化反应装置1通过管路相连构成循环回路，烷烃转化装置5与烯烃分离装置3通过管路相连构成循环回路。
图2为本发明中醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统的装置结构示意图，如图2所示：
醇/醚芳构化反应装置1、气-液-液三相分离装置2、烯烃分离装置3、干气分离装置4和烷烃转化装置5通过管路顺次相连接；
其中，烯烃分离装置3与醇/醚芳构化反应装置1通过管路相连构成循环回路，烷烃转化装置5与醇/醚芳构化反应装置1通过管路相连构成循环回路。
上述醇/醚芳构化反应装置1包括醇醚芳构化反应器、轻烃芳构化反应器、再生器。
实施例1
如附图1所示，原料为纯度85%（质量分数）的甲醇（其余为水），进入醇/醚芳构化反应装置1以后，在催化剂的作用下发生反应形成气相、水相、油相，反应后的产品物料进入气-液-液三相分离装置2分离为气相、水相和油相产品。
经气-液-液三相分离装置2分离出的油相、水相，进入后续系统进一步进行处理。由气-液-液三相分离装置2分离出的气相进入烯烃分离装置3进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气。其中，乙烯、丙烯作为产品，C4-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置1进一步反应生成芳烃。C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置4分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气，C2及以上烷烃进入烷烃转化装置5反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回烯烃分离装置3。采用上述工艺过程，甲醇芳构化反应的反应温度为475oC，反应压力为0.3MPa，芳烃收率55.6%（碳基），乙烯、丙烯收率分别为12.7%、15.3%（碳基）。
实施例2
如附图1所示，原料为纯度98%（质量分数）的甲醇（其余为水），进入醇/醚芳构化反应装置1以后，在催化剂的作用下发生反应形成气相、水相、油相，反应后的产品物料进入气-液-液三相分离装置2分离为气相、水相和油相产品。
经气-液-液三相分离装置2分离出的油相、水相，进入后续系统进一步进行处理。由气-液-液三相分离装置2分离出的气相进入烯烃分离装置3进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气。其中，乙烯、丙烯作为产品，C4-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置1进一步反应生成芳烃。C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置4分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气，C2及以上烷烃进入烷烃转化装置5反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回烯烃分离装置3。采用上述工艺过程，甲醇芳构化反应的反应温度为520oC，反应压力为1.0MPa，芳烃收率51.6%（碳基），乙烯、丙烯收率分别为13.7%、16.5%（碳基）。
实施例3
如附图1所示，原料为纯度95%（质量分数）的甲醇（其余为水），进入醇/醚芳构化反应装置1以后，在催化剂的作用下发生反应形成气相、水相、油相，反应后的产品物料进入气-液-液三相分离装置2分离为气相、水相和油相产品。
经气-液-液三相分离装置2分离出的油相、水相，进入后续系统进一步进行处理。由气-液-液三相分离装置2分离出的气相进入烯烃分离装置3进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气。其中，乙烯、丙烯作为产品，C4-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置1进一步反应生成芳烃。C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置4分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气，C2及以上烷烃进入烷烃转化装置5反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回烯烃分离装置3。采用上述工艺过程，甲醇芳构化反应的反应温度为420oC，反应压力为常压，芳烃收率51.6%（碳基），乙烯、丙烯收率分别为12.7%、15.3%（碳基）。
实施例4
如附图2所示，原料为纯度85%（质量分数）的甲醇（其余为水），进入醇/醚芳构化反应装置1以后，在催化剂的作用下发生反应形成气相、水相、油相，反应后的产品物料进入气-液-液三相分离装置2分离为气相、水相和油相产品。
经气-液-液三相分离装置2分离出的油相、水相，进入后续系统进一步进行处理。由气-液-液三相分离装置2分离出的气相进入烯烃分离装置3进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气。其中，C2-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置1进一步反应生成芳烃。C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置4分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气，C2及以上烷烃进入烷烃转化装置5反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回醇/醚芳构化反应装置1。采用上述工艺过程，甲醇芳构化反应的反应温度为420oC，反应压力为常压，芳烃收率75.6%（碳基）。
实施例5
如附图2所示，原料为纯度95%（质量分数）的甲醇（其余为水），进入醇/醚芳构化反应装置1以后，在催化剂的作用下发生反应形成气相、水相、油相，反应后的产品物料进入气-液-液三相分离装置2分离为气相、水相和油相产品。
经气-液-液三相分离装置2分离出的油相、水相，进入后续系统进一步进行处理。由气-液-液三相分离装置2分离出的气相进入烯烃分离装置3进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气。其中，C2-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置1进一步反应生成芳烃。C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置4分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气，C2及以上烷烃进入烷烃转化装置5反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回醇/醚芳构化反应装置1。采用上述工艺过程，甲醇芳构化反应的反应温度为475oC，反应压力为0.3MPa，芳烃收率79.3%（碳基）。
实施例6
如附图2所示，原料为纯度97%（质量分数）的甲醇（其余为水），进入醇/醚芳构化反应装置1以后，在催化剂的作用下发生反应形成气相、水相、油相，反应后的产品物料进入气-液-液三相分离装置2分离为气相、水相和油相产品。
经气-液-液三相分离装置2分离出的油相、水相，进入后续系统进一步进行处理。由气-液-液三相分离装置2分离出的气相进入烯烃分离装置3进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气。其中，C2-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置1进一步反应生成芳烃。C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置4分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气，C2及以上烷烃进入烷烃转化装置5反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回醇/醚芳构化反应装置1。采用上述工艺过程，甲醇芳构化反应的反应温度为520oC，反应压力为1.0MPa，芳烃收率81.4%（碳基）。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更改，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，其特征在于：包括醇/醚芳构化反应装置（1）、气-液-液三相分离装置（2）、烯烃分离装置（3）、干气分离装置（4）和烷烃转化装置（5）；所述醇/醚芳构化反应装置（1）、气-液-液三相分离装置（2）、烯烃分离装置（3）、干气分离装置（4）和烷烃转化装置（5）通过管路顺次相连接，其中所述烯烃分离装置（3）与醇/醚芳构化反应装置（1）通过管路相连构成循环回路， 所述烷烃转化装置（5）与醇/醚芳构化反应装置（1）或烯烃分离装置（3）通过管路相连构成循环回路。
2.根据权利要求1所述的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，其特征在于：所述醇/醚芳构化反应装置（1）包括醇/醚芳构化反应器和再生器。
3.根据权利要求2所述的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，其特征在于：所述醇/醚芳构化反应器的反应温度为420-520oC，反应压力为0-1MPa。
4.根据权利要求1所述的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，其特征在于：所述烷烃转化装置（5）为蒸汽裂解制烯烃装置、烷烃催化脱氢制烯烃装置或烷烃氧化脱氢制烯烃装置。
5.一种制备芳烃和烯烃的方法，其特征在于：使用如权利要求1-4中任一项所述的醇/醚转化制备芳烃和烯烃的系统，具体步骤如下：
a. 醇/醚、苯、非芳烃类油相混合物及从各部件装置进入醇/醚芳构化反应装置（1）的反应原料在催化剂的作用下进行芳构化及烷基化反应，反应后的产品进入气-液-液三相分离装置（2）进一步分离为水相、油相和气相，其中水相产物收集排出；
b. 经气-液-液三相分离装置（2）中分离出的油相、水相进入后续系统进一步进行处理；
c. 由气-液-液三相分离装置（2）分离出的气相进入烯烃分离装置（3）进行分离，分离为乙烯、丙烯、C4-C6烯烃及C2以上烷烃、干气、氢气的混合气；其中，乙烯、丙烯、C4-C6烯烃全部返回醇/醚芳构化反应装置（1）中进一步反应生成芳烃，或者，将乙烯、丙烯直接作为产品，C4-C6烯烃返回醇/醚芳构化反应装置（1）中；
d. C2及以上烷烃、干气、氢气的混合气进入干气分离装置（4）分离为C2及以上烷烃以及一股氢气和干气的混合气；
e. C2及以上烷烃进入烷烃转化装置（5）反应生成氢气、烯烃及部分烷烃返回烯烃分离装置（3）或醇/醚芳构化反应装置（1）。
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