[发明专利]利用烃类原料生产轻质芳烃和轻质烷烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烃类原料生产轻质芳烃和轻质烷烃的方法。 

背景技术

工业上一般是对重整工艺制成的重整产品和由石油脑裂解得到的裂解汽油进行溶剂抽提分离BTX芳烃和非芳烃的，这一过程是根据芳烃、非芳烃在使用溶剂中的极性不同，达到分离目标芳烃的目的。溶剂抽提BTX虽然可以得到较高纯度的BTX芳烃，但是需要一套复杂的溶剂抽提装置，而且抽提溶剂在抽提操作过程中需要源源不断地补充进去，因此溶剂抽提过程占据了制取BTX芳烃成本的极大比例。美国专利US4058454涉及了一种从包含极性烃类和非极性烃类的烃类混合物中分离和回收极性烃类的溶剂萃取法。当溶解极性物质的溶剂如环丁砜与烃类混合物接触时，极性芳烃可被选择性地溶解，因而从非极性的非芳烃中分离出来。所述的方法从获得高纯度的芳香烃混合上看是有利的，但从需要额外的溶剂萃取设备和在设备运行中需要连续投入溶剂上看是不利的。 

美国专利US3729409提出与芳烃混合的非芳香烃在催化剂的存在下通过加氢裂解反应而转化成低碳烷烃，通过汽～液分离器可从非芳烃中分离出芳烃。另外，美国专利US3849290和3950241还提出了一种通过使与芳烃混合的直链烃组分在ZSM-5型沸石的存在下经加氢裂解反应转化成气态组分以增加液态组分中的芳烃含量以制备高质量的挥发性油组分的方法。美国专利US5865986和US6001241进一步揭示了一种石油脑馏分升级方法，通过在部分反应器中沸石基催化剂，以增加芳烃的产出。韩国SK专利CN1217892C通过类似方法，可将重整产品和裂解汽油等升级制备成液化石油气和轻质芳烃。 

酸性催化剂需要克服结焦积碳引起的快速失活问题，可通过负载具有高度氢化活性的金属组分来得以抑制。金属中心的加氢活性过强会引起另一副反应芳环饱和，美国专利US5865986提出使用硫化合物来控制金属活性。此外，在美国专利US6001241中，用铅或铋来控制氢化程度。也可以通过改变金属负载量、负载金属的分散度来进行调整。对于原料较为复杂可能含有抑制金属加氢性能组分的原料，比如含硫化物的裂解汽油原料，可以考虑Pt、Pd两种金属复合在一起，这要比单独使用Pt、Pd任意一种金属都会具有良好的 抗硫性能从而保持良好的加氢性能。Pt、Pd两种金属复合能互相产生电作用或化学作用，而不是单独存在于催化剂中，从而提供优良的加氢和抗硫性能。 

沸石粉体特别是纳米沸石粉体在实际应用中会形成粉尘，操作不方便，存在难回收、易失活和聚集等弱点，也会危害到操作者的健康，由于过高的压降沸石粉体在催化反应中也不适用于固定床反应器。因此必须将沸石分子筛粉末制成具有一定机械强度和形状的颗粒，这个过程往往需要加入粘结剂，采用的粘结剂考虑到温度、粘结强度和使用领域的影响也会有所不同，经常采用的粘结剂包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等一些氧化物和一些粘土质矿物。沸石粉体成型引入粘结剂会降低有效组分的含量，造成吸附量下降，使有效表面积减小。由于粘结剂可能部分组分会进入沸石孔道或者堵塞部分沸石孔口，因此引入了扩散限制，造成吸附能力减弱，吸附选择性变差，吸附和解吸速率下降，而在催化反应中则造成活性降低，选择性下降，并且粘结剂成分可能会引发一些不期望发生的副反应。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统烃类原料分离芳烃过程需要溶剂抽提，过程复杂，成本高，重质芳烃以及分离后的非芳利用价值低的问题，提供一种新的利用烃类原料生产轻质芳烃和轻质烷烃的方法。该方法具有烃类原料分离简单，避免溶剂抽提过程，重质芳烃和非芳烃得到高附加值利用的优点。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种利用烃类原料生产轻质芳烃和轻质烷烃的方法，依次包括以下步骤： 

a)以氢气和沸点为30～250℃的烃类为原料通入至少一个反应区中； 

b)在反应区内，在催化剂的存在下，烃类原料中的重质芳烃通过加氢脱烷基并与轻质芳烃发生烷基转移反应，以及轻质芳烃异构化反应，非芳烃加氢裂解反应，转化为富含BTX(苯、甲苯和二甲苯)的轻质芳烃和轻质烷烃组分的物流I； 

c)物流I通过汽-液分离和蒸馏，分别回收轻质芳烃和轻质烷烃，重质馏分可以循环返回进入反应区利用； 

其中所用的催化剂以重量百分比计由以下组分组成：a)0.01～0.8％选自Pt或Pd中的至少一种；b)余量的选自无粘结剂的丝光沸石、β型沸石、Y沸石、ZSM-5或ZSM-11型沸石中的至少一种。