[发明专利]生产二甲苯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用甲苯和甲基化试剂生产二甲苯的方法。

背景技术

二甲苯是一种重要的有机化工原料，主要包括乙苯、对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。工业三苯中以甲苯的来源最为充足，但其工业用途远不如苯和二甲苯，因此造成甲苯相对过剩；而对二甲苯在聚酯纤维、医药、农药、染料及溶剂等领域均有极其广泛的用途，但该产品在裂解汽油中仅占4.2 %，重整油中为7.5 %，C8混合芳烃中为22～26%，产量严重不足。因此，将甲苯最大限度地转化成市场需求旺盛的、高附加值的对二甲苯一直是石油化工技术中一个重要的研究方向。

甲苯甲基化是一种新型二甲苯合成路线，它与以往的甲苯歧化技术的区别在于利用了烷基化试剂，并因此提高了甲苯的利用率，节约了石油资源。国外最早的报道出自上世纪70年代，研究者在各种阳离子交换的Y沸石催化剂上进行甲苯与甲醇的烷基化反应，发现其产物分布呈现出一定的对位选择性，二甲苯中对位异构体含量可达到45～50%，明显超过了平衡组成所应有的24-25%的浓度。由于对二甲苯是使用量最大的二甲苯异构体，因此上述对位选择性地发现使得该技术受到诸多关注。其后的研究主要集中于催化材料的筛选、催化剂改性技术的探索以及工艺优化等，依据的策略则不出于活性位控制与扩散控制，以达到提高二甲苯对位选择性。因此，国外有关甲苯甲醇甲基化的研究都是围绕择形甲基化开展。

尽管已有近40年的开发历史，甲苯甲醇甲基化技术仍未能实现工业化，其主要制约因素是甲醇副反应结焦引起的催化剂失活，另外反应放热和技术经济性也是重要的影响因素。国外开发甲基化技术的企业有ExxonMobil、GTC、SABIC等，开发的催化剂为酸性钝化的ZSM-5分子筛。其中ExxonMobil公司的特点是提出了流化床方法、反应蒸馏法以及合成气与甲苯烷基化等许多新工艺；GTC公司采用了层式固定床反应器的工艺，并进行过一次中试；沙特的SABIC公司则采用了特色的开车工艺，使甲基化催化剂使用寿命延长。

CN100404480C公布了一种甲苯甲基化工艺，提出一种制备二甲苯产品的方法，其通过以下方法进行：提供反应器，其包含非蒸汽的磷处理的ZSM-5型沸石催化剂。使该催化剂与甲苯/甲醇进料和氢共进料在适于甲苯甲基化的反应器条件下接触。

CN100577620C公布了一种甲苯甲基化方法，是一种在含磷处理的ZSM-5-型催化剂的反应器中指被二甲苯的方法。包括最初通过将催化剂与甲苯/甲醇进料以及在一定条件下引入到反应器中的作为共同进料的氢气相接触，启动甲苯甲基化反应。通过利用启动条件，可以达到对二甲苯的高选择性同时能够在相当长的时间内保持稳定的催化活性。

以上两个方法生产二甲苯时，都使用了氢气作为载热介质。

CN101456784、CN101456785、CN101456786分别公布了甲苯与甲基化试剂制对二甲苯联产低碳烯烃的方法，分别采用了固定床、流化床、移动床来实现甲苯甲基化工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是甲苯甲基化反应中，甲苯转化率与二甲苯选择性偏低的技术问题，提供一种新的生产二甲苯的方法。该方法具有提高甲苯转化率、二甲苯选择性等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种二甲苯的生产方法，包括以下步骤：

(a)  n个固定床反应器串联使用，每个固定床反应器内均装填甲苯甲基化催化剂；

(b) 甲苯和水以气相形式供给第一个固定床反应器入口；

(c) 甲基化试剂分成n个部分，以液态形式分别供给各个固定床反应器入口； 

(d) 除最后的固定床反应器外，从各个固定床反应器出口流出的物流分别流入下一个固定床反应器入口；

其中，反应温度为200℃~700℃，反应压力为0.1~1.0 MPa；通过控制甲基化试剂的进料量来控制各个固定床反应器的床层温升。