[发明专利]芳烃烷基化制对二甲苯的移动床方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳烃烷基化制对二甲苯的移动床方法。

背景技术

对二甲苯是一种重要的有机化工原料，主要用途为经氧化合成对苯二甲酸，再与乙二醇进行缩聚反应生产高分子材料聚对苯二甲酸乙二醇酯(即涤纶)，涤纶则是性能优良、需求量极大的聚酯材料，广泛应用于纺织和包装材料领域。

目前，工业上最常用的对二甲苯生产方法为甲苯歧化与碳九芳烃烷基转移，由于受热力学平衡限制，该方法得到的碳八芳烃产物中通常仅含有约24％的对二甲苯，而二甲苯需求市场上对二甲苯需求量要占到60％以上，因此该浓度组成不能满足工业聚酯材料生产的需求。为得到高浓度对二甲苯并提高对二甲苯收率，混合碳八芳烃需经过异构化与吸附分离或结晶分离组合技术进一步处理，后续的处理带来了原料的损耗与成本的提升。

有鉴于此，众多研究者致力于开发新的对二甲苯合成技术，期望在生产环节就能过获得高对二甲苯含量的产品，甲苯择形歧化、甲苯与甲醇择形烷基化即为该类技术，其中甲苯择形歧化技术也已开发成功并已步入工业化，其特点在于富产对二甲苯与苯，而甲苯与甲醇择形烷基化工艺则低产苯甚至不产苯，并因此提高了甲苯原料的利用率，特别适应当前国内苯市场过剩的现状。

由于在烷基化反应体系引入了甲醇，甲醇在烷基化反应条件下极易发生结焦反应而导致催化剂失活，这一问题一直是制约甲苯甲醇烷基化技术发展的难题。

芳烃烷基化反应工艺普遍采用固定床反应工艺，US4377718和US4761513公布了类似的甲苯烷基化工艺，其中烷基化试剂在固定床间的不同位置加入。但由于烷基化催化剂失活快，固定床反应工艺需频繁切换再生。另外，由于烷基化反应放热量大，采用固定床易造成反应器局部飞温，操作困难。

CN1326430A公开了一种流化床芳烃烷基化工艺，在流化床反应区第一位置引入芳烃，在第一位置下游的一个或多个位置将烷基化试剂引入流化床反应区，该工艺能得到高甲苯转化率及高甲基利用率。但流化床工艺增大催化剂磨损及能耗，对其制备要求较高。移动床工艺是解决催化剂稳定性不足的有效方法，目前没有应用到芳烃烷基化制二甲苯领域，而用于其它催化过程的移动床方法是已有的，如专利CN101195762A公布的一种在移动床上进行汽油和液化气的催化转化方法，该方法与固定床工艺相比，可明显地提高催化剂的稳定性，而与流化床相比，催化剂的机械强度特别是磨损指数的要求可大大降低。

本发明所述的芳烃烷基化制对二甲苯的移动床方法，其分离部分采用现有的成熟技术，其中初产物的分离系统包括脱轻塔、苯/甲苯回收塔以及二甲苯塔，经该系统分离后获得碳六以下轻组分、苯/甲苯、碳八芳烃以及碳九及以上重芳烃产品。将碳八芳烃进一步分离转化才能获得高纯度的对二甲苯产品，其操作过程与操作条件按照中国专利(申请号：200480035152.X)，该过程中的吸附分离步骤可由结晶分离步骤代替，结晶分离步骤可参照中国专利(申请号：95197157.3)进行；也可由吸附-结晶组合工艺代替，具体方案可参照中国专利(申请号：92111073.1)。

本发明所述的移动床方法中使用的催化剂为固体酸催化剂，具有酸性的固体材料均可在该方法中获得应用，如氧化铝、杂多酸、固体超强酸、分子筛等，其中最常用的是含硅铝的分子筛材料，适用的分子筛材料包括ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、EU-1、MCM-22、USY、Mordenite、Beta、SAPO-5、SAPO-11、SAPO-31、SAPO-34等，可以在分子筛材料的基础上进行适当的修饰，以改善催化剂的性能，常见的修饰方法包括(水)热处理、氧化物负载等。

本发明所用的性能指标定义如下：

发明内容

本发明所要解决的是现有技术中催化剂稳定性不足、难以实现连续生产的问题，提供一种新的芳烃烷基化制对二甲苯的移动床方法。该方法能实现催化剂的在线活化和循环使用，因此克服了以往固定床技术中因催化剂失活而要频繁停车再生的难题，确保了生产的连续进行。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种芳烃烷基化制对二甲苯的移动床方法，包括以下步骤：

a)将芳烃原料与烷基化试剂加热汽化混合，得到混合反应原料I，其中芳烃原料选自甲苯或苯与甲苯混合物，烷基化试剂选自甲醇或甲醇与二甲醚混合物；