[发明专利]一种甲醇制芳烃的集成系统及工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于芳烃生产技术领域，具体涉及的是一种以甲醇为原料制取芳烃的集成系统及工艺方法。

背景技术

芳烃是重要的石油化工基础原料，特别是BTX（苯、甲苯和二甲苯），被广泛用于橡胶、塑料和树脂的合成工业。2010年我国BTX产量约为1420万吨，而表观消费量约为1900万吨，供需缺口达到480万吨。随着我国聚酯等工业的发展，预计BTX的需求将继续高速增长。目前，国内芳烃资源基本全部来自石油化工行业，例如催化重整工艺、石脑油裂解工艺、低碳烃类芳构化工艺和芳烃转化工艺等，但是伴随着石油资源的日益减少，通过石油化工制取芳烃的路线将面临挑战。

另一方面，在国内煤制油相关研究的带动下，煤基甲醇装置投资热度不断上涨，以致国内甲醇产能逐年增加，截止到2011年底，国内甲醇产能总计已达到4700万吨。然而，甲醛、醋酸、二甲醚、MTBE等甲醇下游化工都已达到市场饱和，以致甲醇闲置产能不断上升，截止2011年底，甲醇闲置产能已近2700万吨/年，占总产能的58%，所以拓展甲醇新兴下游化工迫在眉睫。

如果能够实现甲醇到芳烃的高选择性转化，将从根本上解决国内甲醇产能过程和芳烃市场供不应求的难题。此外，该技术还可以实现煤炭资源到石油化工产品的转化，进而起到优化国内能源结构和缓解石油化工市场紧张形势的目的。

早在上世纪70年代，Mobil公司就发现甲醇可以在ZSM-5分子筛上发生芳构化反应，转化生成高辛烷值的汽油，随后便在US3931349、US4523046、US4035430和US4686312等专利中提出了甲醇制汽油（MTG）和甲醇制芳烃（MTA）等一系列技术路线，但是在当时低油价的影响下，该系列的工艺路线均被暂停搁置，直至今日，国外在该方面的研究也较少。在国内，代表性的技术有清华大学的循环流化床甲醇制芳烃技术（FMTA）和中科院山西煤化所的固定床甲醇制芳烃技术。清华大学在CN101671226A中披露了一种甲醇芳构化制取二甲苯的工艺，通过该工艺可以将甲醇与C₁～C₁₂烃类的混合物经一段或多段反应器转化生成富含二甲苯的烃类，在有效提升目标产物二甲苯收率的同时，可以延长催化剂的使用周期。山西煤化所在CN1880288A中披露了一种两段法MTA工艺，在该工艺中，甲醇或二甲醚经第一段反应器转化生成低碳气态烃类和富含芳烃的液态烃类，液态烃类经抽提后得到芳烃，气态烃类经第二段反应器再次芳构化，产物返回分离系统。该工艺具有芳烃收率高，系统操作灵活的优点，并实现了对低碳气态烃类的再利用，但是没有实现对C₉⁺重芳烃的再利用。清华大学在CN101823929A中披露了一种甲醇或二甲醚制取芳烃的系统与工艺，该工艺实现了MTA过程中副产的非芳和C₉⁺重芳烃的再利用，有效提升了芳烃的产率，但是工艺流程复杂，能耗高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种甲醇制芳烃的集成系统及工艺方法，通过将甲醇芳构化、液化气芳构化和重芳烃轻质化三种技术相组合，实现液化气和重芳烃的再利用，且具有芳烃收率高，流程简单和能耗低的优点。

本发明的工艺原理是：甲醇经甲醇芳构化反应器后生成富含芳烃的混合烃类，经分离后得到C_1～2烃类、C_3～4烃类、C₅⁺非芳、BTX和C₉⁺重芳烃。其中，C_1～2烃类、C₅⁺非芳和BTX作为产品排出，C_3～4烃类进入液化气芳构化反应器，再次发生芳构化反应，产物直接与C₉⁺重芳烃混合作为原料进入烷基转移反应器，反应产物返回分离塔，少量C₉⁺重芳烃通过精馏塔底管线排出。

本发明所要解决的问题通过如下技术方案予以实现：

一种甲醇制取芳烃的集成系统，其特征在于，所述系统包括：

a.甲醇芳构化反应器(1)，用于将甲醇转化为富含芳烃的混合烃类；

b.油水分离器(2)，用于将所述富含芳烃的混合烃类分离得到气、油和水三相；

c.与所述油水分离器的气态分离产物出口连接有循环压缩机(3)，用于将部分气态分离产物循环返回至甲醇芳构化反应器；