一種甲醇或二甲醚轉化制取對二甲苯和乙烯的方法技術

本發明專利技術公開了屬于有機化工基礎原料生產技術領域的一種由甲醇或二甲醚轉化制取對二甲苯和乙烯的方法。該方法是將原料甲醇或二甲醚在主反應器中經金屬-改性分子篩催化劑的選擇性催化作用進行反應，反應后將產物分離，將反應產物二甲苯和乙烯作為目的產物進入后續操作單元，反應產物H2、甲烷、C9及C9以上的烴作為副產物輸出系統，其余反應產物作為循環物流返回主反應器進行進一步反應。采用本工藝方法，通過催化劑性能和操作條件的調變及反應產物的分離與循環利用，在一套裝置上實現了聚對苯二甲酸乙二醇酯基礎生產原料對二甲苯和乙烯的煤基生產路線，不僅降低了原料成本，而且克服了對石化原料依賴性強的缺點。

【技術實現步驟摘要】

本 專利技術屬于有機化工基礎原料生產
，具體涉及一種由甲醇或二甲醚轉化 制取對二甲苯和乙烯的方法。
技術介紹
聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡稱PET)專利技術于1944年，1949年率先在英國實現工業 化生產，因其有優良的性能，成為合成纖維中產量最大的品種。PET在20世紀70年代以前 一直保持高速發展，到2000年，聚酯工業又迎來新的發展階段。目前PET的產品品種也由 最初的滌綸短纖維擴展到目前的滌綸短纖維、滌綸長絲、聚酯瓶、聚酯薄膜、無紡布，工程塑 料及復合多功能性產品等多個系列上百種產品幾千種規格，這其中產品系列構成也由初期 的100%短纖維發展到多個品種均衡發展。2007年世界PET的生產能力為3445萬噸/年， 預計到2012年世界產能將達到4192萬噸/年。目前我國是世界上最大的PET生產國和消 費國，2007年產量即達到1925. 6萬噸/年，2008年產量為2004. 6萬噸/年。目前PET既可以由對苯二甲酸(PTA)與乙二醇反應得到，稱為PTA法(直接酯化 法)；也可由對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇反應得到，稱為DMT法(或酯交換法)，自80 年代以來，新建的PET裝置主要以PTA法的連續化生產為主。對二甲苯經氧化得對苯二甲 酸(PTA)，而乙二醇目前主要由乙烯環氧化得到環氧乙烷，環氧乙烷與水直接液相水合制得 乙二醇，即PET的基礎生產原料為對二甲苯和乙烯，目前對二甲苯和乙烯主要是由石油化 工路線得到，且屬于完全不同的生產單元。即PET生產對石油的依賴度非常高，受石油價格 波動和供給的影響巨大。我國屬于石油資源短缺的國家，目前每年消耗3到4億噸的石油，而生產能力只能 維持在1. 8億噸左右，由此導致我國石油進口依存度逐年加大。另一方面，我國煤炭資源豐 富，近幾年，我國煤化工出現火熱的局面，各地紛紛上馬各種煤化工項目。作為較為成熟的 煤化工技術，煤基合成甲醇、二甲醚成為多數煤化工企業的首選項目。對于我國甲醇、二甲 醚項目的規劃和建設情況，盡管各種統計資料存在差異，但一致的結論是在未來較短時間 內，甲醇、二甲醚的產能將遠超過實際的需求，第一批大型甲醇、二甲醚裝置產能釋放后，甲 醇、二甲醚產能過剩局面的出現將不可避免。鑒于目前我國日益增長的PET需求，積極開 展由煤基甲醇、二甲醚制取PET基礎生產原料對二甲苯和乙烯，不僅為煤炭/天然氣轉化制 PET開辟了一條技術路線，為我國甲醇、二甲醚找到一條現實可行的出路；而且滿足市場對 PET基礎生產原料對二甲苯和乙烯的需求，減少PET生產對石油原料的依賴程度。目前已有多篇專利涉及到甲醇或二甲醚制取乙烯工藝，如US4499327、US6166282、 CN 200710039084、CN200810043238. 7、CN 1156416。甲醇或二甲醚制取對二甲苯的專 利也很多，如美國專利USP4590321、美國專利USP4686312、US2002/0099249A1、中國專利 CN1880288A、中國專利CN101244969A、中國專利200910090002. 3等。在上述專利中分別論 述了以甲醇或二甲醚為原料，通過催化劑和工藝條件的優化，分別制備乙烯或者對二甲苯 的方法。但在現有的方法與工藝中，主產乙烯或對二甲苯的催化劑與工藝差異性很大，要得到匹配量級的乙烯與對二甲苯，需要兩套獨立的生產工藝與催化劑。同時，其配套的分離系 統差別也非常大。這樣由于投資與管理成本的巨大，導致在實際的大工業生產中，一個企業 不太可能同時具有兩種規模級原料的生產裝置。從而在降低PET的生產成本上受到嚴重制 約
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種由甲醇或二甲醚轉化制取對二甲苯和乙烯的方法，降低 PET在工業生產中的生產成本。—種甲醇或二甲醚轉化制取對二甲苯和乙烯的方法，其特征在于，原料甲醇或二 甲醚首先在主反應器中經金屬_改性分子篩催化劑的選擇性催化作用進行轉化反應，然后 將反應產物分離，反應產物對二甲苯和乙烯作為目的產物進入后續操作單元，反應產物H2、 甲烷、C9RC9以上的烴作為副產物輸出系統，其余反應產物作為循環物流返回主反應器進 行進一步反應。所述的金屬_改性分子篩催化劑中的金屬組分為鋅、鎵、銀、鉬、銅、鎳、錳、鉻、鉬、 鐵、鑭和鈰中的單一組分、雙組分或雙組分以上的復合，金屬組分中每種金屬的質量占催化 劑總質量的0. 10% ；所述的改性分子篩為ZSM-5或ZSM-11。所述改性分子篩的改性方法為元素改性或水熱改性，元素改性方法中改性元素包 括磷、硅和碳，改性元素的質量占催化劑總質量的0 5% ；水熱改性溫度為350 800°C， 水蒸氣分壓為0. 01 2Mpa。所述的甲醇或二甲醚的轉化反應條件為溫度350 650°C，壓力0. 1 3MPa，重 量空速0. 1 20hr_1o所述主反應器采用固定床反應器、移動床反應器、一段流化床反應器或多段流化 床反應器。所述目的產物對二甲苯和乙烯的摩爾比通過催化劑改性和操作條件的變化在 0. 1 10范圍內調變。本專利技術的有益效果本專利技術采用甲醇或二甲醚轉化制取對二甲苯和乙烯的工藝方 法，通過催化劑性能和反應條件調變及反應產物的分離與循環利用，在一套裝置上實現了 聚對苯二甲酸乙二醇酯主要原料對二甲苯和乙烯的煤基生產路線，不僅降低了原料成本， 簡化了工藝流程，而且克服了對石化原料依賴性強的缺點。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明實施例1首先在固定床反應器中進行反應，催化劑為以Zn和P改性的ZSM-5分子篩，其中 Zn含量為3wt%，P含量為5wt% ；進料為甲醇；反應溫度為450°C，反應壓力為0. 15MPa，重 量空速為Uhr—1。然后將反應產物分離，反應產物對二甲苯和乙烯作為目的產物進入后續操作單 元，反應產物h2、甲烷、C9IC9以上的烴類作為副產物輸出系統，其余反應產物作為循環物 流返回主反應器進行進一步反應。在催化劑活性穩 定期內，對二甲苯質量收率為60. 32%，乙烯質量收率為7. 56%， 對二甲苯與乙烯的摩爾比為2. 11。實施例2首先在一段流化床反應器中進行反應，催化劑為以Ga和Cu改性的ZSM-Il分子 篩，其中Ga含量為5wt%，Cu含量為Iwt % ；進料為二甲醚；反應溫度為350°C，反應壓力為 IMPa，重量空速為Shr-1。然后將反應產物分離，反應產物對二甲苯和乙烯作為目的產物進入后續操作單 元，反應產物h2、甲烷、C9IC9以上的烴類作為副產物輸出系統，其余反應產物作為循環物 流返回主反應器進行進一步反應。在催化劑活性穩定期內，對二甲苯質量收率為56.75 %，乙烯質量收率為 10. 25%，對二甲苯與乙烯的摩爾比為1. 46。實施例3首先在一段流化床反應器中進行反應，催化劑為以Cr和Pt改性的ZSM-Il分子 篩，其中Cr含量為lwt%，Pt含量為0. 5wt% ；進料為甲醇，反應溫度為650°C，反應壓力為 3MPa，重量空速為1. 2hr_10然后將反應產物分離，反應產物對二甲苯和乙烯作為目的產物進入后續操作單 元，反應產物h2、甲烷、C9IC9以上的烴類作為副產物輸出系統，其余反應產物作為循環物 流返回主反應器進行進一步反應。在催化劑活性穩定期內，對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種甲醇或二甲醚轉化制取對二甲苯和乙烯的方法，其特征在于，原料甲醇或二甲醚首先在主反應器中經金屬－改性分子篩催化劑的選擇性催化作用進行轉化反應，然后將反應產物分離，反應產物對二甲苯和乙烯作為目的產物進入后續操作單元，反應產物Ｈ２、甲烷、Ｃ９及Ｃ９以上的烴作為副產物輸出系統，其余反應產物作為循環物流返回主反應器進行進一步反應。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：騫偉中，魏飛，湯效平，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11