[发明专利]一种用于甲醇高选择性制备二甲苯和二甲苯异构体定向转化的系统和方法

权利要求书

1.一种甲醇高选择性制备二甲苯和二甲苯异构体定向转化的方法，其特征在于，所述方法利用甲醇高选择性制备二甲苯和二甲苯异构体定向转化的系统实施，所述系统包括以下单元和装置：

甲醇芳构化反应单元（R-1），用于使原料甲醇进行芳构化反应生成芳构化产物，所述芳构化产物包含苯、甲苯、二甲苯和三甲苯的芳烃混合物；

三相分离单元（D-1），用于将由所述甲醇芳构化反应单元采出的所述芳构化产物分离为芳构化气相产物、芳构化油相产物和芳构化水相产物；

脱苯塔单元（T-1）、脱甲苯塔单元（T-2）和脱二甲苯塔单元（T-3），所述脱苯塔单元（T-1），脱甲苯塔单元（T-2）和脱二甲苯塔单元（T-3）依次串联，用于使所述三相分离单元（D-1）分离出的所述芳构化油相产物依次送入所述脱苯塔单元（T-1）、脱甲苯塔单元（T-2）和脱二甲苯塔单元（T-3）进行分级分离，从而分离出苯、甲苯、二甲苯和三甲苯；

苯-甲苯烷基化反应单元（R-2），用于将苯和甲苯与甲醇进行共烷基化反应生成二甲苯；

甲苯-三甲苯烷基转移反应单元（R-3），用于将甲苯和三甲苯进行烷基转移反应生成二甲苯混合异构体；

二甲苯异构化反应单元（R-4），用于将二甲苯异构体定向转化为单一结构或设定混合比例的二甲苯异构体产物；

所述方法包括如下步骤：

（1）甲醇芳构化反应：

将由所述甲醇芳构化反应单元（R-1）生成的所述芳构化产物送入所述三相分离单元（D-1）中进行气油水分离，从塔顶分离出的所述芳构化气相产物进行轻烃处理，从塔釜分离出的所述芳构化水相产物作为工业用水使用，从塔中分离出的所述芳构化油相产物进行步骤（2）的操作；

（2）芳构化油相产物的分级分离：

将从所述三相分离单元（D-1）分离出的所述芳构化油相产物依次通过所述脱苯塔单元（T-1），脱甲苯塔单元（T-2）和脱二甲苯塔单元（T-3）进行分级分离，从而依次分离出苯、甲苯、二甲苯和三甲苯；

（3）苯-甲苯烷基化反应：

将从所述脱苯塔单元（T-1）的塔顶采出的苯和从所述脱甲苯塔单元（T-2）的塔顶采出的部分甲苯混合后与来自甲醇总管的甲醇混合送入所述苯-甲苯烷基化反应单元（R-2）进行共烷基化反应，生成包含甲苯、二甲苯和水的烷基化产物；

（4）甲苯-三甲苯烷基转移反应：

将从所述脱甲苯塔单元（T-2）的塔顶采出的部分甲苯和从所述脱二甲苯塔单元（T-3）的塔釜采出的三甲苯混合后送入所述甲苯-三甲苯烷基转移反应单元（R-3）进行甲苯-三甲苯烷基转移反应，生成包含二甲苯、甲苯和三甲苯的产物；

（5）二甲苯异构化反应：

将从所述脱二甲苯塔单元（T-3）的塔顶采出的所述二甲苯混合异构体送入所述二甲苯异构化反应单元（R-4），将所述二甲苯混合异构体定向转化为单一结构或设定混合比例的二甲苯异构体产物；

其中，制备对二甲苯（PX）时，所述二甲苯异构化反应单元（R-4）中装填硅铝比为120的Ga改性HZSM-5分子筛；制备邻二甲苯时，所述二甲苯异构化反应单元（R-4）中装填硅铝比95的Co改性HZSM-5分子筛；制备间二甲苯时，所述二甲苯异构化反应单元（R-4）中装填Ga-Co改性的HZMS-5分子筛。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括将液态甲醇原料经过汽化后送入所述甲醇芳构化反应单元（R-1）的步骤，其中，所述甲醇芳构化反应单元（R-1）采用固定床、流化床、移动床或模拟移动床，反应温度为435~500℃，反应压力为0.1~5.0MPa，进料甲醇质量空速为0.1~5h^-1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述苯-甲苯烷基化反应采用固定床、流化床、移动床或模拟移动床，反应温度为350~520℃，反应压力为0.1~5.0MPa，进料质量空速为0.1~5h^-1，进料的苯醇摩尔比为0.1~10。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述甲苯-三甲苯烷基转移反应采用固定床、流化床、移动床或模拟移动床，反应温度为280~550℃，反应压力为2.0~4.0MPa，进料质量空速为0.3~3h^-1，原料中甲苯和三甲苯的摩尔比为0.1~10。