一種利用甲醇制備二甲苯的方法及裝置與流程
1.本發明涉及生物學研究及生物信息學研究技術領域，具體涉及一種利用甲醇制備二甲苯的方法及裝置。
背景技術：
2.二甲苯(btx)是一種重要的有機化工原料，在工業中，其主要用于生產對苯二甲酸(pta)。其中，對二甲苯(px)占btx消費總量的45％左右。目前，二甲苯主要來自汽油裂解、催化重整等工藝；另外，甲苯歧化或選擇性甲苯歧化、烷基轉移、混合二甲苯異構化、吸附分離、結晶分離等也是增產二甲苯的重要手段。
3.2010年，我國btx產量約1420萬噸，表觀消費量達1900萬噸，供需缺口約480萬噸，其中px自給率僅61.6％，凈進口332萬噸。隨著石油資源的日益枯竭，從石油中獲取二甲苯受到了嚴重影響。鑒于目前我國日益增長的二甲苯需求及產能日益過剩的煤基甲醇等問題，積極開展煤基甲醇制二甲苯技術不僅緩解了市場對低碳芳烴的需求，還為煤基甲醇的綜合利用到了一條可實現的道路。根據國家發改委在《煤炭深加工示范項目規劃》中披露，煤制芳烴被列入了未來幾年煤化工示范重點方向之一。
4.對于甲醇轉化制芳烴(mta)催化及其工藝技術，有不少報道。如中科院山西煤化所和賽鼎工程公司合作的固定床甲醇制芳烴技術，清華大學的循環流化床甲醇制芳烴(fmta)技術都在積極推進中試階段，河南煤化集團研究院與北京化工大學也在合作開展甲醇制芳烴技術等，但是依然存在以下缺陷：
5.1.沒有涉及反應副產物具體細化處理和利用，總體芳烴的選擇性不高；
6.2.對于如何細化處理芳烴產物，并提高二甲苯的選擇性，并未給出具體的闡述。
7.3.存在芳烴中二甲苯選擇性不高的缺陷。
8.4.并未給出如何提高二甲苯選擇性的相關技術操作。
9.5.附加值比較低的非二甲苯產物綜合利用率比較低，經濟效益差。
10.有鑒于此，亟需一種利用甲醇制備二甲苯的方法及裝置。
技術實現要素：
11.本發明的目的在于提供一種利用甲醇制備二甲苯的方法及裝置，減少了二級烷基化反應的c9+芳烴收率，附加值較高，由此提高了經濟效益，以解決上述背景技術中提出的問題。
12.為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
13.一種利用甲醇制備二甲苯的方法，包括如下步驟：
14.s1、采用分子篩催化劑，以甲醇為主成分的混合物為原料進行甲醇的基化反應；
15.s2、所得上述反應產物經過油相分離單元和氣分單元，分別得到第一油相產物、第一分離氣體以及第一水相；
16.s3、所述第一分離氣體經氣分單元脫除氫氣甲烷后返回芳構化反應器，所述第一
油相產物在步驟s2中的分離單元分離為非芳烴產物和芳烴產物；
17.s4、所述芳烴產物至于烷基化反應器內，繼續進行苯與甲醇的烷基化反應，脫苯塔塔底產物進入脫甲苯塔，脫甲苯塔塔頂得到的甲苯進入二級烷基化反應器與甲醇進行烷基化反應，得到以二甲苯為主的產物；
18.s5、上述所得二甲苯產物和甲醇原料至于甲基化反應器中生成二甲苯的甲基化產物；
19.s6、甲基化產物冷卻后經三相分離單元分離為第二油相產物、第二分離氣體和第二水相；
20.s7、第二分離氣體中取其一部分重回氣分單元，剩余部分返回甲基化反應器，第一油相產物和第二油相產物返回分離單元，留得純化后的二甲苯產物。
21.其中，所述步驟s1中的反應介質采用二氧化碳或水蒸汽，控制反應介質壓力為1.0～6.0mpa，二氧化碳與烴的摩爾比為0.5：1～5.0：1，或水與烴的摩爾比為1.0：1～4.0：1。
22.其中，所述芳烴產物包括苯和甲苯混合物、二甲苯、c9及其以上芳烴。
23.其中，所述甲苯甲醇甲基化反應器為固定床反應器，甲基化反應在核殼型分子篩催化劑的作用下進行，反應溫度為300至500℃，反應壓力為0至3mpag。
24.其中，所述甲苯產物和甲醇原料的摩爾比為
25.1.0：1～3.0：1，所述甲基化產物中對二甲苯的選擇性不小于80wt％。
26.其中，反應介質采用二氧化碳或水蒸汽介質下，所述催化劑為含有金屬助劑的分子篩催化劑，金屬助劑采用ni、mo、fe、cu或zr中的一種或多種，所述金屬助劑的加入量為沸石重量的0.5wt％～5.0wt％。
27.一種利用甲醇制備二甲苯的裝置，包括固定床反應器，所述固定床反應器包括反應器殼體，所述反應器殼體內設置有內腔，所述內腔內設置有導流器，所述導流器呈錐形設置，所述導流器設置有四面，所述導流器的四面均等距陣列有導流槽，所述導流器下方設置有預熱繞管，所述預熱繞管下方等距設置有兩組透液板。
28.其中，所述反應器殼體內壁設置有環形板，所述環形板上表面和導流器底部之間設置有彈簧。
29.其中，所述預熱繞管采用蛇形盤管，以增加回熱段30內的管程，強化回熱盤管與反應器殼體之間的換熱過程。
30.綜上所述，由于采用了上述技術，本發明的有益效果是：
31.本發明中，涉及反應副產物具體細化處理和利用，提高總體芳烴的選擇性；細化處理芳烴產物，并提高二甲苯的選擇性，提高芳烴中二甲苯選擇性；
32.本發明中，提供的由苯和甲醇制異構級二甲苯的方法，基化反應器中甲苯與甲醇的烷基化反應會生成部分c9+芳烴，是本發明的副產物，同時通過合理控制甲苯與甲醇的摩爾比，選擇合理的工藝條件，減少了二級烷基化反應的c9+芳烴收率，附加值較高，由此提高了經濟效益；
33.本發明中，提供一種利用甲醇制備二甲苯的裝置，反應器內溫度均勻，通過設置特殊結構的導流器，配合預熱繞管，易于控制催化劑溫度飛升；有效回收并利用反應所產生的熱量，維持反應所需溫度，節能效果好；易于拆裝更換失效的反應單元，維護成本低。
附圖說明
34.圖1為本發明一種利用甲醇制備二甲苯的方法流程圖；
35.圖2為本發明一種利用甲醇制備二甲苯的裝置的主視剖視結構示意圖；
36.圖3為本發明的圖2中a部分放大結構示意圖。
37.圖中：1、反應器殼體；2、內腔；3、導流器；4、導流槽；5、預熱繞管；6、透液板；7、環形板；8、彈簧。
具體實施方式
38.為使本發明實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。
39.在本發明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關系的術語為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
40.在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據說明書具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
41.實施例1
42.本發明提供了如圖1所示的一種利用甲醇制備二甲苯的方法，包括如下步驟：
43.s1、采用分子篩催化劑，以甲醇為主成分的混合物為原料進行甲醇的基化反應；
44.s2、所得上述反應產物經過油相分離單元和氣分單元，分別得到第一油相產物、第一分離氣體以及第一水相；
45.s3、所述第一分離氣體經氣分單元脫除氫氣甲烷后返回芳構化反應器，所述第一油相產物在步驟s2中的分離單元分離為非芳烴產物和芳烴產物；
46.s4、所述芳烴產物至于烷基化反應器內，繼續進行苯與甲醇的烷基化反應，脫苯塔塔底產物進入脫甲苯塔，脫甲苯塔塔頂得到的甲苯進入二級烷基化反應器與甲醇進行烷基化反應，得到以二甲苯為主的產物；
47.s5、上述所得二甲苯產物和甲醇原料至于甲基化反應器中生成二甲苯的甲基化產物；
48.s6、甲基化產物冷卻后經三相分離單元分離為第二油相產物、第二分離氣體和第二水相；
49.s7、第二分離氣體中取其一部分重回氣分單元，剩余部分返回甲基化反應器，第一
油相產物和第二油相產物返回分離單元，留得純化后的二甲苯產物。
50.具體的，所述步驟s1中的反應介質采用二氧化碳或水蒸汽，控制反應介質壓力為1.0～6.0mpa，二氧化碳與烴的摩爾比為0.5：1～5.0：1，或水與烴的摩爾比為1.0：1～4.0：1。
51.具體的，所述芳烴產物包括苯和甲苯混合物、二甲苯、c9及其以上芳烴。
52.具體的，所述甲苯甲醇甲基化反應器為固定床反應器，甲基化反應在核殼型分子篩催化劑的作用下進行，反應溫度為300至500℃，反應壓力為0至3mpag。
53.具體的，所述甲苯產物和甲醇原料的摩爾比為
54.1.0：1～3.0：1，所述甲基化產物中對二甲苯的選擇性不小于80wt％。
55.具體的，反應介質采用二氧化碳或水蒸汽介質下，所述催化劑為含有金屬助劑的分子篩催化劑，金屬助劑采用ni、mo、fe、cu或zr中的一種或多種，所述金屬助劑的加入量為沸石重量的0.5wt％～5.0wt％。
56.本發明還提供了一種利用甲醇制備二甲苯的裝置，如圖2-3所示，包括固定床反應器，所述固定床反應器包括反應器殼體1，所述反應器殼體1內設置有內腔2，所述內腔2內設置有導流器3，所述導流器3呈錐形設置，所述導流器3設置有四面，所述導流器3的四面均等距陣列有導流槽4，所述導流器3下方設置有預熱繞管5，所述預熱繞管5下方等距設置有兩組透液板6，所述反應器殼體1內壁設置有環形板7，所述環形板7上表面和導流器3底部之間設置有彈簧8，所述預熱繞管5采用蛇形盤管，以增加回熱段30內的管程，強化回熱盤管與反應器殼體1之間的換熱過程，在反應器殼體1頂部設有進液口，內部設置有布液槽，此為現有技術，保證液體比較均勻地到達導流槽4內；所述導流槽4捏分布有布液孔，為無限點液體分布器的二次布液提供了良好的條件，保證了填料中的液體分布很均勻。
57.實施例2
58.本技術還提供一種處理二甲苯廢氣的固定床反應器內，主要反應機制為電解循環反應，步驟如下：
59.(1)吸附體系納米mn/ti雙金屬復合型材料，以模板劑作為結構引導，使金屬晶體生長于一定的骨架結構中，材料具有一定的空間結構，活性炭自身可作為吸附材料使用，兩者均具有巨大的比表面積，內部孔道發達，吸附性能極佳，吸附容量大，廢氣中污染物經過催化層時可被完全吸附；
60.(2)電解體系：經過噴淋水的濕潤，催化劑層電阻極大的降低，電極板通電后，通過靜電感應使固化劑顆粒帶電，形成微小原電池，被吸附在催化劑表面及內部孔道的污染物直接被電解，通過得失電子發生氧化還原反應而降解；水在陰極得電子與氧發生反應生成強氧化性oh，oh間接氧化污染物；
61.(3)催化劑體系：mn和ti兩種金屬氧化物具有協同作用，在通電條件下，水和氧在催化劑表面可快速生成oh對污染物進行氧化，在電場作用下，tio2外圍電子軌道電子發生躍遷，在tio2表面形成電子“空穴”，“空穴”具有極強的氧化性，可間接氧化污染物。
62.以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
63.需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實
體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
技術特征：
1.一種利用甲醇制備二甲苯的方法，其特征在于，包括如下步驟：s1、采用分子篩催化劑，以甲醇為主成分的混合物為原料進行甲醇的基化反應；s2、所得上述反應產物經過油相分離單元和氣分單元，分別得到第一油相產物、第一分離氣體以及第一水相；s3、所述第一分離氣體經氣分單元脫除氫氣甲烷后返回芳構化反應器，所述第一油相產物在步驟s2中的分離單元分離為非芳烴產物和芳烴產物；s4、所述芳烴產物至于烷基化反應器內，繼續進行苯與甲醇的烷基化反應，脫苯塔塔底產物進入脫甲苯塔，脫甲苯塔塔頂得到的甲苯進入二級烷基化反應器與甲醇進行烷基化反應，得到以二甲苯為主的產物；s5、上述所得二甲苯產物和甲醇原料至于甲基化反應器中生成二甲苯的甲基化產物；s6、甲基化產物冷卻后經三相分離單元分離為第二油相產物、第二分離氣體和第二水相；s7、第二分離氣體中取其一部分重回氣分單元，剩余部分返回甲基化反應器，第一油相產物和第二油相產物返回分離單元，留得純化后的二甲苯產物。2.根據權利要求1所述的一種利用甲醇制備二甲苯的方法，其特征在于：所述步驟s1中的反應介質采用二氧化碳或水蒸汽，控制反應介質壓力為1.0～6.0mpa，二氧化碳與烴的摩爾比為0.5：1～5.0：1，或水與烴的摩爾比為1.0：1～4.0：1。3.根據權利要求1所述的一種利用甲醇制備二甲苯的方法，其特征在于：所述芳烴產物包括苯和甲苯混合物、二甲苯、c9及其以上芳烴。4.根據權利要求1所述的一種利用甲醇制備二甲苯的方法，其特征在于：所述甲苯甲醇甲基化反應器為固定床反應器，甲基化反應在核殼型分子篩催化劑的作用下進行，反應溫度為300至500℃，反應壓力為0至3mpag。5.根據權利要求1所述的一種利用甲醇制備二甲苯的方法，其特征在于：所述甲苯產物和甲醇原料的摩爾比為1.0：1～3.0：1，所述甲基化產物中對二甲苯的選擇性不小于80wt％。6.根據權利要求1所述的一種利用甲醇制備二甲苯的方法，其特征在于：反應介質采用二氧化碳或水蒸汽介質下，所述催化劑為含有金屬助劑的分子篩催化劑，金屬助劑采用ni、mo、fe、cu或zr中的一種或多種，所述金屬助劑的加入量為沸石重量的0.5wt％～5.0wt％。7.一種根據權利要求1-6任意一項所述的利用甲醇制備二甲苯的裝置，包括固定床反應器，所述固定床反應器包括反應器殼體(1)，所述反應器殼體(1)內設置有內腔(2)，其特征在于，所述內腔(2)內設置有導流器(3)，所述導流器(3)呈錐形設置，所述導流器(3)設置有四面，所述導流器(3)的四面均等距陣列有導流槽(4)，所述導流器(3)下方設置有預熱繞管(5)，所述預熱繞管(5)下方等距設置有兩組透液板(6)。8.根據權利要求7所述的一種利用甲醇制備二甲苯的裝置，其特征在于，所述反應器殼體(1)內壁設置有環形板(7)，所述環形板(7)上表面和導流器(3)底部之間設置有彈簧(8)。9.根據權利要求7所述的一種利用甲醇制備二甲苯的裝置，其特征在于，所述預熱繞管(5)采用蛇形盤管，以增加回熱段30內的管程，強化回熱盤管與反應器殼體(1)之間的換熱過程。
技術總結
本發明公開了一種利用甲醇制備二甲苯的方法，包括如下步驟：S1、進行甲醇的基化反應；S2、得到第一油相產物、第一分離氣體以及第一水相；S3、獲取產物為非芳烴產物和芳烴產物；S4、所述芳烴產物至于烷基化反應器內，得到以二甲苯為主的產物；S5、上述所得二甲苯產物和甲醇原料至于甲基化反應器中生成二甲苯的甲基化產物；S6、甲基化產物冷卻后經三相分離單元分離為第二油相產物、第二分離氣體和第二水相；S7、留得純化后的二甲苯產物，提供的由苯和甲醇制異構級二甲苯的方法，基化反應器中甲苯與甲醇的烷基化反應會生成部分C9+芳烴，同時通過合理控制甲苯與甲醇的摩爾比，減少了二級烷基化反應的C9+芳烴收率，附加值較高，由此提高了經濟效益。高了經濟效益。高了經濟效益。
