多功能甲醇和/或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多功能甲醇和/或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的系统及其方 法。
【背景技术】
[0002] 乙烯、丙烯和芳煙(尤其是三苯，苯Benzene、甲苯Toluene、二甲苯Xylene，即BTX) 是重要的基本有机合成原料。受下游衍生物需求的驱动，乙烯、丙烯和芳烃的市场需求持续 增长。
[0003]目前，乙烯、丙烯和芳烃主要来源于石油路线的蒸汽热裂解工艺、流化催化裂化工 艺、催化重整工艺等。然而，由于石油资源有限的供应量及较高的价格，石油路线生产乙烯、 丙烯的成本不断增加。受之因素，近年来以煤基、天然气基甲醇为原料转化制乙烯、丙烯和 芳烃的技术（MTO、MTP、MTA)受到越来越广泛的关注。
[0004] 上世纪80年代Mobil公司在研究甲醇制汽油工艺时发现，以ZSM-5为催化剂，通 过改变工艺条件可将甲醇转化为乙烯、丙烯等低碳烃及芳烃。在此基础上，逐渐发展出甲醇 转化制烯烃和甲醇转化制芳烃两项技术。经过几十年的研究，该领域涌现多种工艺技术和 专利。
[0005] 甲醇转化制烯经。目前发展的比较成熟的技术有：UOP公司与Norsk Hydro公司 开发的UOP/Hydro MTO工艺、Lurgi公司与南方化学公司开发的MTP工艺、我国中科院大连 化学物理研究所的SDTO工艺、中国石化上海石油化工研究院开发的S-MTO工艺等。相关专 利有：US4499327、US6166282、CN1723262、CN1356299A等。这些技术和专利均以乙烯、丙烯 为主要目的产物，不生产芳烃。
[0006] 甲醇转化制芳烃。1985年，Mobil公司在其申请的美国专利US1590321中，首次 公布了甲醇、二甲醚转化制芳烃的研究结果，该研究采用含磷为2. 7重量％的ZSM-5分子筛 为催化剂，反应温度为40(T450°C，甲醇、二甲醚空速I. 3h'之后，美国专利US4686312,中 国专利 ZL101244969、ZL1880288、CN101602646、CN101823929、CN101671226、CN102199069、 CN102199446、CN1880288等公开了多种甲醇制芳烃的工艺路线。催化剂方面的专利 有：中国专利 CN102372535、CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、 CN102371178、CN102416342、CN101550051，美国专利 US4615995、US2002/0099249A1 等。这 些专利主要围绕金属改性的ZSM-5分子筛催化剂，改性金属包括Zn、Ga、Ag、Cu、Mn等。
[0007] 上述这些专利仅以芳烃为目的产物，而专利CN102775261、CN102146010、 CN102531821、CN102190546、CN102372537在甲醇制芳烃的同时联产低碳烯烃、C5C6非芳等 其他产物。
[0008] 其中，专利CN102775261公开的多功能甲醇加工方法及装置利用甲醇生产低碳烯 烃、汽油、芳烃。该方法采用两步法生产工艺，第一步甲醇原料在专用催化剂1作用下生产 低碳烯烃，第二步将含低碳烯烃的反应气经换热、急冷、洗涤处理后，在专用催化剂2的作 用下合成芳烃和或汽油。两个反应过程的反应器可为固定床或流化床。该方法采用两步法， 工艺流程复杂。
[0009] 专利CN102146010公开的是以甲醇为原料生产低碳烯烃及芳烃并联产汽油的工 艺。以甲醇为原料并采用分子筛催化剂经甲醇烃化反应和芳构化反应生产低碳烯烃及芳 烃并联产汽油。甲醇烃化反应和芳构化反应的反应器为各种类型的固定床反应器，压力 0. 01、. 5兆帕，温度18(T600°C。总液收大于70%，三苯收率大于90%。该方法也采用两个 反应器，工艺流程复杂。
[0010] 专利CN102531821公开的是甲醇和石脑油共进料生产低碳烯烃和/或芳烃的方 法，采用负载2. 2~6. 0wt%La和I. 0~2. 8wt%P的ZSM-5催化剂，可采用固定床反应器或流化 床反应器。反应温度为55(T670°C，空速l.(T5 h'该方法的三烯收率较高，但BTX收率 低，只有5?17wt%。
[0011] 专利CN102372537和CN102190546公开了甲醇转化制丙烯和芳烃的方法。这两项 专利是在甲醇转化制丙烯技术的基础上发展而来，丙烯是主目的产物，芳烃收率较低。
[0012] 由此可见，现有技术均存在工艺流程复杂，乙烯、丙烯和芳烃收率低，不能根据市 场需求灵活调整产品结构的问题。本发明有针对性的解决了该问题。
【发明内容】
[0013] 本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中乙烯、丙烯和芳烃收率低、不能根 据市场需求灵活调整产品结构的问题，提供一种多功能甲醇和/或二甲醚转化制乙烯、丙 烯和芳烃的系统。该系统具有乙烯、丙烯和芳烃收率高、可根据市场需求灵活调整产品结构 的优点。
[0014] 本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相应的方法。
[0015] 为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种多功能甲醇和/或二甲 醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的系统，包括乙烯、丙烯反应器1、芳构化反应器2、急冷塔I 3、 分离塔I 4、急冷塔II 5、分离塔II 6、分离单元9,乙烯、丙烯反应器1生成的产物依次进入 急冷塔I 3和分离塔I 4,芳构化反应器1生成的产物依次进入急冷塔II 5和分离塔II 6， 分离塔I 4和分离塔II 6得到的气态产物经压缩机7进入分离单元9,分离塔II 6和分离单 元9得到的部分C5和C6非芳30、乙烷23、丙烷24、C4和C5和C6非芳27作为循环物料返 回芳构化反应器2。
[0016] 上述技术方案中，甲醇和/或二甲醚在乙烯、丙烯反应器1转化为以乙烯、丙烯为 主的产物；甲醇和/或二甲醚以及循环物料在芳构化反应器2转化为以芳烃为主的产物； 乙烯、丙烯反应器1、芳构化反应器2生成的产物分别在急冷塔I 3和II 5中冷却；分离塔 I 4将急冷塔I 3出来的产物分离为水、经类，分离塔II 6将急冷塔II 5出来的产物分离为 水、气态烃、C5和C6非芳、混合芳烃；分离塔I 4得到的烃类和分离塔II 6得到的气态烃进 入分离单元9分离为氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4和C5和C6非芳。
[0017] 上述技术方案中，乙烯、丙烯反应器1，用于将甲醇和/或二甲醚转化为以乙烯、丙 烯为主的产物；芳构化反应器2,用于将甲醇和/或二甲醚以及循环物料转化为以芳烃为主 的产物；急冷塔I 3,冷却从乙烯、丙烯反应器1出来的产物；急冷塔II 5,冷却从芳构化反 应器2出来的产物；分离塔I 4,将急冷塔I 3出来的产物分离为水、烃类；分离塔II 6,将急 冷塔II 5出来的产物分离为水、气态烃、C5和C6非芳、混合芳烃；分离单元9,将烃类原料分 离为氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4和C5和C6非芳。
[0018] 为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种多功能甲醇和/或二甲 醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的方法，采用上述的系统，所述的方法包括以下几个步骤： a) 甲醇和/或二甲醚10在乙烯、丙烯反应器1中和催化剂I接触反应，反应产物经急 冷塔I 3冷却后进入分尚塔I 4,塔顶分尚出气态经，塔底分尚出水12 ; b) 甲醇和/或二甲醚11以及循环物料在芳构化反应器2中和催化剂II接触反应，反 应产物经急冷塔II 5冷却后进入分离塔II 6,塔顶分离出气态烃，塔中部分离出C5和C6非 芳28,塔底分离出产物进入油水分离器8,分离为混合芳烃14和水13,混合芳烃14作为产 品输出系统； c) 分离塔I 4和分离塔II 6塔顶得到的气态烃经压缩机7加压后，进入分离单元9 ; d) 分尚单兀9将气态煙分尚为氢气15、甲烧16、乙烯17、乙烧19、丙烯18、丙烧20、C4 和C5和C6非芳25,其中氢气15、甲烷16、乙烯17、丙烯18作为产品输出系统； e) 部分乙烷23、丙烷24、C4和C5和C6非芳27以及分离塔II 6得到的部分C5和C6 非芳30作为循环物料返回芳构化反应器2,剩余乙烷21、丙烷22、C4和C5和C6非芳26或 全部的乙烷19、丙烷20、C4和C5和C6非芳25以及分离塔II 6得到的剩余C5和C6非芳 29或全部C5和C6非芳28作为产品输出系统。
[0019] 上述技术方案中，乙烯、丙烯反应器1和芳构化反应器2采用固定床反应器、移动 床反应器、流化床反应器或带再生器的循环流化床反应器，优选流化床反应