[发明专利]一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法与装置

权利要求书

1.一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法，其特征在于，包括：搭建正戊烷甲醇制BTX芳烃实验测试装置；建立正戊烷转化率评价方法；进行反应热力学计算，确定正戊烷与甲醇进料摩尔比；启动测试装置，测试不同温度、压力、物料比例、进料速度等工艺条件下正戊烷的转化率，记录测试结果；整理测试数据，绘制正戊烷甲醇制BTX芳烃参数优化图版，输出正戊烷甲醇制BTX芳烃工艺条件优化图版结果。

2.根据权利要求1所述一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化装置，其特征在于，搭建正戊烷甲醇制BTX芳烃实验测试装置：正戊烷甲醇制BTX芳烃实验测试装置，整个装置由7部分构成，包括分别装有正戊烷、甲醇、氮气的计量泵、反应器、开启管式电阻炉、温度控制表和冷阱。

3.根据权利要求1所述一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法，其特征在于，建立正戊烷转化率评价方法包括：通过化学反应方程明确反应产物；确定油、气、水相产物分析方法；定义共芳反应转化率评价参数。

4.根据权利要求3所述一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法，其特征在于，通过化学反应方程明确反应产物：由于正戊烷甲醇制芳烃是一个复杂的化学反应，在不同反应条件下，反应速度、生成产物、各反应物转化率均不相同，因此难以用化学反应方程式描述，但正戊烷和甲醇分别转化为BTX芳烃的方程式较容易得出，

正戊烷制BTX芳烃的化学反应方程式为：

甲醇制BTX芳烃的化学反应方程式为：

从上述反应方程式可确定，正戊烷甲醇共芳反应的产物主要为～芳烃、水和氢气，以及少量的烷烃、烯烃、环烷烃等。

5.根据权利要求3所述一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法，其特征在于，确定油、气、水相产物分析方法：对于反应过程中产生的油相产物，采用美国PerkinElmer公司的气相色谱进行分析，选择氢离子火焰检测器，色谱柱为HP-PONA柱，主要用来分析～的芳烃；对于反应过程中产生的气相产物，采用采用德国Bruker公司的450 GC型气相色谱进行分析，采用氢离子火焰检测器，采用5A分子筛色谱柱测定氢气含量，采用PLOT/Al₂O₃色谱柱测定～的轻烃含量；对于反应过程中的水相产物，采用美国Agilent公司的6820 GC气相色谱测定，检测器为氢离子火焰监测器，色谱柱为HP-INNOWAX柱。

6.根据权利要求3所述一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法，其特征在于，定义共芳反应转化率评价参数：在正戊烷甲醇制BTX芳烃过程中，通过定义正戊烷转化率、甲醇转化率、产物选择系数三个指标来判断正戊烷甲醇制BTX芳烃效果，

定义正戊烷转化率为：

式中，为正戊烷转化率，为原料中正戊烷的质量，反应器内未反应正戊烷的质量，

定义甲醇转化率为：

式中，为甲醇转化率，为原料中甲醇的质量，为反应器内未反应甲醇的质量，

定义产物选择系数为：

式中，产物选择系数，为产物的质量，为原料中反应的基团质量。

7.根据权利要求1所述一种正戊烷甲醇制BTX芳烃的工艺条件优化方法，其特征在于，进行反应热力学计算，确定正戊烷与甲醇进料摩尔比：已有热力学计算结果表明，正戊烷芳构化需要较高的能量，而相同质量甲醇芳构化释放的能量不足以提供正戊烷芳构化所需要的能量。因此，随反应温度的升高，甲醇和正戊烷的进料摩尔比可相应提高。在反应过程中，除BTX芳烃外，还包括～的轻烃、氢气以及少量水相产物，其中生成烯烃和芳烃的过程是吸热的，生产烷烃的过程是放热的。分别确定正戊烷和甲醇的反应热后，可计算得出正戊烷与甲醇共芳反应的进料摩尔比为：

式中，为参与反应的正戊烷物质的量，为参与反应的甲醇物质的量，为正戊烷生成BTX芳烃的反应热，为乙醇生成BTX芳烃的反应热。