[发明专利]一种高稳定性和高选择性的甲醇制芳烃催化反应工艺

说明书

本发明提供了一种高稳定性和高选择性的甲醇制芳烃催化反应工艺，所述反应工艺是将专用的甲醇制低碳烯烃催化剂和专用的低碳烯烃芳构化催化剂分别压片粉碎后筛选80~100目的颗粒，按照甲醇制低碳烯烃催化剂：低碳烯烃芳构化催化剂的质量比为1:1~1:8的比例在固定床反应器中分别进行上、下分段装填，然后在一定的反应条件下进行甲醇芳构化反应。采用本发明所述的工艺具有催化剂的装填过程简单，易于操作，反应过程中整个催化剂床层催化稳定性高、芳烃选择性高的优势，其中催化剂寿命是传统一步法的8~10倍，BTX选择性可以提高20%。

技术领域

本发明涉及一种高稳定性、高选择性甲醇制芳烃的固定床反应工艺及其催化剂和催化剂的制备技术。

背景技术

芳烃包括苯、甲苯和二甲苯（BTX）在内的化合物是重要的化工基础原料，广泛用于合成纤维、合成树脂以及各种精细化学品；随着化工行业的发展，目前市场上对芳烃的需求十分旺盛。芳烃的主要来源为以石油为基础的生产工艺，只有少部分来自煤化工中的煤焦油，因此芳烃生产对石油依赖较大。而我国石油资源短缺，煤炭资源丰富，煤基合成甲醇作为较成熟的煤化工技术，使得甲醇产能远超过实际需要，鉴于目前我国甲醇产能过剩而芳烃需要日益增长，开展非石油路线由煤基甲醇制芳烃的技术研究，越来越受到重视。

立足甲醇转化制芳烃，不仅可以减少芳烃生产对石油原料的依赖，还可以为国内产能过剩的甲醇找到一条现实可行的技术路径，实现煤炭资源深度转化和清洁高效利用。目前，国内具有自主知识产权的甲醇制芳烃技术主要包括清华大学的流化床甲醇制芳烃技术、山西煤化所的两段式固定床甲醇制芳烃技术等，甲醇直接芳构化制备芳烃的工艺亟待开发应用。

中国专利CN101823929A发明了一种甲醇或二甲醚转化制取芳烃的系统与工艺，通过将甲醇或二甲醚芳构化过程中的产物进行分离与循环利用，提高了芳烃的收率和选择性。相对于清华大学的流化床甲醇制芳烃技术，固定床甲醇制芳烃技术更好操作、成本更低。

中国专利CN1880288A提出了一种两段式固定床反应工艺，甲醇经一段反应催化转化为以芳烃为主的产物，这部分产物经冷却分离得到气相产物低碳烃与液相产物C₅₊烃，其中，液相产物C₅₊烃经萃取分离，得到芳烃和非芳烃。上述的气相产物低碳烃进入第二段反应器，得到二段反应产物，最终经气液分离，第二段液相产物与第一段液相产物C₅₊烃混合。该工艺需要两段反应器，反应设备投资较大，对装置和工艺要求较高，中间产物需要经过多次分离，过程繁杂。两段反应器中均采用了芳构化催化剂，其催化稳定性较差，且催化稳定性在该专利中未提及。

中国专利CN104496743A提出一种固定床反应器中甲醇转化制芳烃的方法，在同一台固定床反应器中，下层为低碳烯烃芳构化催化剂，上层是甲醇转化制低碳烯烃催化剂，由此形成一个催化剂组合单元，并在固定床反应器中设置多个（3-7）催化剂组合单元。原料甲醇与循环LPG和水蒸气混合后从固定床反应器顶部进入固定床反应器，在第一个催化剂组合单元反应生成水和芳烃混合物。甲醇从位于反应器侧壁上的物料入口进入固定床反应器，并与来自上一个催化剂组合单元的反应产物共同构成下一个催化剂组合单元的反应原料。该专利中所涉及的多个催化剂组合单元，催化剂装填操作过程复杂，总的催化剂装填床层过高；循环LPG需要经后续分离系统进行分离然后循环重复利用，对设备要和工艺的求较高；上一个催化剂组合单元产生的大分子芳烃产物会发生进一步的裂解反应并毒化下一个催化剂组合单元，容易使下一个催化剂组合单元积碳失活，不利于催化稳定性和芳烃选择性的提高，且相关催化稳定性并未提及。

由上述现有技术分析情况可知，近年来甲醇制芳烃技术已取得了一定进展，但该技术仍存在催化剂稳定性差，芳烃选择性低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种易于操作，易于实现工业化的具有高稳定性、高选择性的甲醇制芳烃固定床反应工艺及其催化剂和催化剂的制备技术。