[发明专利]一种利用合成气制备芳烃的方法及装置

权利要求书

1.一种利用合成气制备芳烃的方法，其特征在于：首先在第一段反应区中装填催化剂，将合成气转化为以烯烃为主的烃类；然后在第二段反应区中装填另一种催化剂，将第一段反应区出口的混合气体通入第二段反应区并通入苯或甲苯，在氢气和CO2存在的条件下，将烯烃通过烷基化反应，高选择性地转化为芳烃；

具体包括如下步骤：

步骤1：在第一段反应区中装填催化剂，在第二段反应区中装填催化剂，第一段反应区中的催化剂和第二段反应区中的催化剂不交换，不混合；

步骤2：向第一段反应区中通入H₂/CO摩尔比为1:1-8:1的混合气体，在0.1-5MPa、250-450℃、体积空速为500-10000h^-1下进行烯烃合成反应，CO转化率为40-90％时，烯烃选择性为50-95％；

步骤3：使第一段反应区出口的含烯烃的混合气体进入第二段反应区中，同时向第二段反应区中通入苯或甲苯，所述同时向第二段反应区中通入的苯或甲苯与第一段反应区出口的混合气体中总烯烃的摩尔比为1:1～1.2:1；在0.1-5MPa、170-350℃下与混合气体反应，控制烯烃的体积空速为500-20000h^-1，烯烃参与烷基化反应生成芳烃的选择性为90-99％；反应后的含芳烃的产品气体出第二段反应区；

所述在第一段反应区中装填的催化剂用于合成气一步法直接合成烯烃，该催化剂由第一金属组分、第二金属组分和碱性助剂组成；所述第一金属组分为铁、镍、钴中的一种或多种，若为多种，则为任意质量百分比混合，第一金属组分的含量占催化剂的质量百分比为10％-50％；所述第二金属组分为锌、铬、锰，铜、镓、银、镓、镧、铈中的一种或多种，若为多种，则为任意质量百分比混合，第二金属组分的含量占催化剂的质量百分比为10％-50％；所述碱性助剂为钠型，钾型，钙型氧化物中的一种或多种，若为多种，则为任意质量百分比混合，碱性助剂的含量占催化剂的质量百分比为20％-40％；

所述在第二段反应区中装填的催化剂，该催化剂的成份为单独的分子筛或由分子筛和结构增加剂构成，分子筛质量分数为20％-100％，其余为结构增强剂；

所述在第二段反应区中装填的催化剂，功能为将苯或甲苯与烯烃进行烷基化反应，生成芳烃；该催化剂的成份为单独的分子筛或由分子筛和结构增加剂构成，分子筛包括ZSM-5、ZSM-12、ZSM-11、ZSM-22、MCM-22、MCM-41、β分子筛、Y分子筛中的一种或多种，结构增强剂为氧化铝或氧化硅、氧化锆中的一种或多种。

2.实现权利要求1所述的利用合成气制备芳烃的方法的装置，其特征在于：包括第一段反应区与第二段反应区，所述第一段反应区与第二段反应区为固定床与固定床的组合、流化床与流化床的组合、固定床与流化床的组合、流化床与固定床的组合、流化床与移动床的组合、移动床与移动床的组合、移动床与流化床的组合、移动床与固定床的组合或固定床与移动床的组合；

所述在第一段反应区中装填的催化剂用于合成气一步法直接合成烯烃，该催化剂由第一金属组分、第二金属组分和碱性助剂组成；所述第一金属组分为铁、镍、钴中的一种或多种，若为多种，则为任意质量百分比混合，第一金属组分的含量占催化剂的质量百分比为10％-50％；所述第二金属组分为锌、铬、锰，铜、镓、银、镓、镧、铈中的一种或多种，若为多种，则为任意质量百分比混合，第二金属组分的含量占催化剂的质量百分比为10％-50％；所述碱性助剂为钠型，钾型，钙型氧化物中的一种或多种，若为多种，则为任意质量百分比混合，碱性助剂的含量占催化剂的质量百分比为20％-40％；

所述在第二段反应区中装填的催化剂，该催化剂的成份为单独的分子筛或由分子筛和结构增加剂构成，分子筛质量分数为20％-100％，其余为结构增强剂；

所述在第二段反应区中装填的催化剂，功能为将苯或甲苯与烯烃进行烷基化反应，生成芳烃；该催化剂的成份为单独的分子筛或由分子筛和结构增加剂构成，分子筛包括ZSM-5、ZSM-12、ZSM-11、ZSM-22、MCM-22、MCM-41、β分子筛、Y分子筛中的一种或多种，结构增强剂为氧化铝或氧化硅、氧化锆中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一段反应区与第二反应器之间通过设置多孔板或阀件，使得两段中的催化剂不交换，不混合，即第一段的催化剂不进入第二段中，以及第二段的催化剂不进入第一段中。