CN111100664B - 甲醇催化转化制芳烃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醇催化转化制芳烃的方法，主要解决现有技术中芳烃收率低的问题。本发明通过包括甲醇的原料进入甲醇反应区和经再生滑阀和再生斜管而来的再生剂接触反应，生成反应产物和积炭量增加的催化剂上行经甲醇反应区出口分布器进入轻烃反应区和经轻烃进料分布器进入轻烃反应区的包括轻烃的原料继续接触反应，生成的反应产物夹带少量待生剂进入稀相区，经旋风分离器分离待生剂后进入后续分离工段；待生剂经待生斜管、待生滑阀进入再生器烧去积炭的技术方案，较好地解决了该问题，可用于芳烃工业生产中。

Description

甲醇催化转化制芳烃的方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇催化转化制芳烃的方法。
背景技术
芳烃(尤其是三苯，苯、甲苯、二甲苯，即BTX)是重要的基本有机合成原料。受下游衍生物需求的驱动，芳烃，尤其是二甲苯，市场需求持续增长。
催化重整、蒸汽裂解工艺是芳烃的主要生产工艺，属于石油路线生产技术。我国煤炭资源相对丰富。随着近年高效、长周期甲醇催化剂与甲醇装置大型化技术的开发成功，煤基甲醇的生产成本大幅度降低，这为甲醇下游产品(烯烃、芳烃等)生产提供了廉价的原料来源。因此，考虑以甲醇为原料制备芳烃、二甲苯。
该技术最初见于1977年Mobil公司的Chang等人(Journal of Catalysis，1977，47，249)报道了在ZSM-5分子筛催化剂上甲醇及其含氧化合物转化制备芳烃等碳氢化合物的方法。1985年，Mobil公司在其申请的美国专利US1590321中，首次公布了甲醇、二甲醚转化制芳烃的研究结果，该研究采用含磷为2.7重量％的ZSM-5分子筛为催化剂，反应温度为400～450℃，甲醇、二甲醚空速1.3小时-1。
该领域的相关报道和专利较多。比如，甲醇制芳烃催化剂的专利：CN102372535、CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、CN102371178、CN102416342、CN101550051，US4615995、US2002/0099249A1等。甲醇制芳烃工艺方面的专利：US4686312，CN 101244969、CN 1880288、CN101602646、CN101823929、CN101671226、CN101607858、CN102199069、CN102199446、CN1880288、CN102146010、CN104326859、CN105457568、CN105457569、CN105457570、CN105461497等。
中国专利CN104326859提出的***中甲醇芳构化反应生成的轻烃中的液化气和乙烯返回甲醇芳构化反应器进一步转化。中国专利CN103864565提出的***中醇/醚芳构化反应装置的产品经分离得到的C7以下油相烃类进入醇/醚芳构化反应装置进一步反应。一般认为，含有含氧化合物制备芳烃的过程中，含氧化合物，如甲醇、乙醇，首先在酸催化下脱水生成低碳烃，低碳烃再进一步发生芳构化反应得到芳烃。低碳烃芳构化反应适宜的反应温度比含氧化合物脱水反应高，采用单一的反应温度很难兼顾两类反应。含氧化合物在高于500℃的温度下，极易发生热裂解反应生成低附加值的甲烷、一氧化碳，同时增加焦碳含量。为减少这部分反应，反应温度一般低于500℃，而低碳烃芳构化反应适宜的反应温度高于500℃，因此导致此类现有技术芳烃选择性较低的问题。
CN1880288(采用不同的催化剂)、CN101607858(双固定床，催化剂不同)、CN102775261(采用不同催化剂)、CN102146010(固定床反应器)、CN101823929提出采用两个反应器，第一个反应器反应得到的气相产物部分或全部进入第二个反应器继续反应。其中CN1880288、CN101607858、CN102775261专利的两个反应器分别采用不同类型的催化剂；CN101607858、CN102146010专利都采用两个固定床反应器；CN101823929专利芳构化反应器的产物分离出的C2+低碳烃类混合物进入低碳烃类反应器芳构化，工艺流程复杂，能耗高的问题。
CN103394312提出一种醇/醚催化转化制芳烃的多段流化床装置及方法，通过横向多孔分布板将流化床分隔成多个催化剂装填段。该专利所述的多段流化床装置自上而下直径相同。当所述多段流化床为四段流化床时，控制第一、第二催化剂装填段的温度均为450～500℃，控制第三、第四催化剂装填段的温度为420～450℃，该温度比较低。该专利进入多段流化床装置的原料仅为醇/醚原料。这些条件限制，该方法的芳烃选择性不高。
CN101671226公开了一种甲醇芳构化制取二甲苯工艺，以金属-改性分子筛复合型材料为催化剂，甲醇与C1～C12烃类中的一种或几种的混合物反应，通过甲醇和烃类的芳构化和烷基化反应的协同进行，二甲苯单程碳基收率最高可达到37.21％。
上述专利技术中都存在芳烃收率低的问题。本发明针对性地提出了技术方案，解决了上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中芳烃收率低的技术问题，提供一种甲醇催化转化制芳烃的方法。该方法具有芳烃收率高的优点。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：提供一种甲醇催化转化制芳烃的反应装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；所述稀相区位于轻烃反应区上方，所述甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；所述稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；包括轻烃的原料进入轻烃反应区和待生剂接触反应，反应温度为500～630℃，反应表压为0～0.5兆帕，轻烃的重量空速为0.5～3小时-1，催化剂床层密度为350～500千克/米3；包括甲醇的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为460～530℃，甲醇的重量空速为2～8小时-1，催化剂床层密度为80～200千克/米3，反应表压为0～0.5兆帕；来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段；其中：甲醇反应区出口分布器开口向下，由n组均匀分布的支管组成，相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为10°～90°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为20°～60°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：0.4R5≤R3+R4≤0.95R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：2R4≤H1≤4R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.02～0.1:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.15～0.4:1。
上述技术方案中，优选地，所述经旋风分离器分离催化剂后的反应产物包括芳烃、轻烃的产品进入后续分离工段。
上述技术方案中，优选地，甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为1.2～3。
上述技术方案中，优选地，再生剂积炭质量百分含量小于0.2％。
上述技术方案中，优选地，所述包括轻烃原料为碳三以上非芳烃类，芳烃的质量百分含量小于5％，含氧化合物的质量百分含量小于50％。
上述技术方案中，优选地，所述轻烃原料中的含氧化合物包括甲醇。
上述技术方案中，优选地，轻烃反应区高度占反应器总高度的10～40％；甲醇反应区高度占反应器总高度的50～75％。
上述技术方案中，优选地，催化剂采用改性ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，改性元素含量为0.01～15％。
上述技术方案中，优选地，ZSM-5催化剂的改性元素为Zn、La、P、Ga、Mn、Ag、In中的至少一种，以催化剂的质量百分比计，改性元素含量为0.2～13％。
催化剂活性指数为催化剂转化甲醇所得芳烃的收率，再生剂的活性指数定义为1。
本发明将甲醇脱水制低碳烯烃和低碳烯烃芳构化分开进行，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，将碳三以上非芳烃类进行回炼减少催化剂磨损且得到更高的芳烃选择性。采用本发明的技术方案，芳烃碳基收率达到81.3重量％，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述技术方案的装置示意图，图2、图3为所述甲醇反应区出口分布器结构示意图。
图中1中，1为稀相区；2为轻烃反应区；3为甲醇反应区；4为旋风分离器；5为轻烃进料分布器；6为甲醇反应区出口分布器；7为待生斜管；8为待生滑阀；9为再生滑阀；10为再生斜管；11为包括甲醇的原料；12为包括轻烃的原料；13为反应产物；14为再生剂；15为待生剂；16为支管。
图1中包括甲醇的原料11进入甲醇反应区3和经再生滑阀14和再生斜管10而来的再生剂14接触反应，生成反应产物和积炭量增加的催化剂上行经甲醇反应区出口分布器6进入轻烃反应区2和经轻烃进料分布器5进入轻烃反应区2的包括轻烃的原料12继续接触反应，生成的反应产物13夹带少量待生剂15进入稀相区1，经旋风分离器4分离待生剂后进入后续分离工段；待生剂15经待生斜管7、待生滑阀8进入再生器烧去积炭。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为4.99％，甲醇质量百分含量为49.9％的碳三以上非芳烃类原料进入轻烃反应区和待生剂接触反应，反应温度为500℃，反应表压为0兆帕，轻烃的重量空速为0.5小时-1，催化剂床层密度为500千克/米3；甲醇质量百分含量为100％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为460℃，甲醇的重量空速为2小时-1，催化剂床层密度为200千克/米3，反应表压为0兆帕；来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由36组均匀分布的支管组成，相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为10°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为20°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.95R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝4R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.1:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.4:1。
采用Zn-La-P-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为7％，La元素含量为5％，P元素含量为3％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为3。再生剂积炭质量百分含量为0.19％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的40％；甲醇反应区高度占反应器总高度的50％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到76.8重量％。
【实施例2】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为0.1％，甲醇质量百分含量为0.1％。轻烃反应区的反应温度为630℃，反应表压为0.5兆帕，轻烃的重量空速为3小时-1，催化剂床层密度为350千克/米3；甲醇质量百分含量为30％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为530℃，甲醇的重量空速为8小时-1，催化剂床层密度为80千克/米3，反应表压为0兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由4组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为90°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为60°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.4R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝2R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.02:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.15:1。
采用Zn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为0.01％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为1.2。再生剂积炭质量百分含量小于0.01％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的10％；甲醇反应区高度占反应器总高度的75％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到74.2重量％。
【实施例3】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为2％，甲醇质量百分含量为30％。轻烃反应区的反应温度为580℃，反应表压为0.2兆帕，轻烃的重量空速为0.8小时-1，催化剂床层密度为400千克/米3；甲醇质量百分含量为98％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为500℃，甲醇的重量空速为6小时-1，催化剂床层密度为120千克/米3，反应表压为0.2兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由6组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为60°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为50°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.5R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝3R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.05:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.3:1。
采用Zn-Ga-Mn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为1.5％，Ga元素含量为2.1％，Mn元素含量为3.8％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2。再生剂积炭质量百分含量小于0.05％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的30％；甲醇反应区高度占反应器总高度的65％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到78.5重量％。
【实施例4】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为4％，甲醇质量百分含量为15％。轻烃反应区的反应温度为610℃，反应表压为0.4兆帕，轻烃的重量空速为2.5小时-1，催化剂床层密度为450千克/米3；甲醇质量百分含量为100％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为520℃，甲醇的重量空速为4小时-1，催化剂床层密度为180千克/米3，反应表压为0.4兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由24组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为15°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为35°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.7R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝2.5R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.09:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.35:1。
采用Zn-Ag-In-P-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为5％，Ag元素含量为1.4％，In元素含量为2.7％，P元素含量为0.1％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为1.6。再生剂积炭质量百分含量小于0.02％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的20％；甲醇反应区高度占反应器总高度的72％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到80.3重量％。
【实施例5】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为1％，甲醇质量百分含量为5％。轻烃反应区的反应温度为550℃，反应表压为0.3兆帕，轻烃的重量空速为2小时-1，催化剂床层密度为380千克/米3；甲醇质量百分含量为100％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为480℃，甲醇的重量空速为3小时-1，催化剂床层密度为100千克/米3，反应表压为0.1兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由8组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为45°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为25°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.9R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝2R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.03:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.2:1。
采用Zn-Ag-In-P-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为0.3％，Ag元素含量为1.4％，In元素含量为2.7％，P元素含量为7％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2.4。再生剂积炭质量百分含量小于0.01％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的35％；甲醇反应区高度占反应器总高度的55％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到79.7重量％。
【实施例6】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为3％，甲醇质量百分含量为40％。轻烃反应区的反应温度为520℃，反应表压为0.3兆帕，轻烃的重量空速为1.5小时-1，催化剂床层密度为420千克/米3；甲醇质量百分含量为100％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为470℃，甲醇的重量空速为5小时-1，催化剂床层密度为160千克/米3，反应表压为0.3兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由12组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为30°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为55°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.6R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝3.5R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.07:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.33:1。
采用Zn-P-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为4.7％，P元素含量为1.5％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为1.3。再生剂积炭质量百分含量小于0.15％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的15％；甲醇反应区高度占反应器总高度的70％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到81.3重量％。
【实施例7】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为2％，甲醇质量百分含量为30％。轻烃反应区反应温度为620℃，反应表压为0.15兆帕，轻烃的重量空速为1.5小时-1，催化剂床层密度为430千克/米3。甲醇反应区反应温度为490℃，甲醇的重量空速为5小时-1，催化剂床层密度为150千克/米3，反应表压为0.15兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由6组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为60°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为50°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.5R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝3R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.05:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.3:1。
采用Zn-Ga-Mn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为1.5％，Ga元素含量为2.1％，Mn元素含量为3.8％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2。再生剂积炭质量百分含量小于0.05％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的30％；甲醇反应区高度占反应器总高度的65％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到80.9重量％。
【对比例1】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为2％，甲醇质量百分含量为30％。水蒸气进入轻烃反应区，保持和实施例3相同的线速。催化剂床层温度为580℃，反应表压为0.2兆帕，催化剂床层密度为400千克/米3；甲醇质量百分含量为98％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为500℃，甲醇的重量空速为6小时-1，催化剂床层密度为120千克/米3，反应表压为0.2兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由6组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为60°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为50°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.5R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝3R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.05:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.3:1。
采用Zn-Ga-Mn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为1.5％，Ga元素含量为2.1％，Mn元素含量为3.8％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2。再生剂积炭质量百分含量小于0.05％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的30％；甲醇反应区高度占反应器总高度的65％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到54.3重量％。
【对比例2】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为2％，甲醇质量百分含量为30％。轻烃反应区反应温度为650℃，反应表压为0.55兆帕，轻烃的重量空速为5小时-1，催化剂床层密度为280千克/米3。甲醇反应区反应温度为560℃，甲醇的重量空速为10小时-1，催化剂床层密度为60千克/米3，反应表压为0.55兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由6组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为60°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为50°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.5R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝3R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.05:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.3:1。
采用Zn-Ga-Mn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为1.5％，Ga元素含量为2.1％，Mn元素含量为3.8％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2。再生剂积炭质量百分含量小于0.05％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的30％；甲醇反应区高度占反应器总高度的65％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到68.5重量％。
【对比例3】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为2％，甲醇质量百分含量为30％。轻烃反应区的反应温度为580℃，反应表压为0.2兆帕，轻烃的重量空速为0.8小时-1，催化剂床层密度为400千克/米3；甲醇质量百分含量为98％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为500℃，甲醇的重量空速为6小时-1，催化剂床层密度为120千克/米3，反应表压为0.2兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由6组均匀分布的支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为60°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为50°。
轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.5R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝3R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.05:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.3:1。
采用Zn-Ga-Mn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为1.5％，Ga元素含量为2.1％，Mn元素含量为3.8％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2。再生剂积炭质量百分含量小于0.05％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的30％；甲醇反应区高度占反应器总高度的65％。
结果表明，芳烃碳基总收率达到72.5重量％。
【对比例4】
采用如图1所示装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；稀相区位于轻烃反应区上方，甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；芳烃质量百分含量为2％，甲醇质量百分含量为30％。轻烃反应区的反应温度为580℃，反应表压为0.2兆帕，轻烃的重量空速为0.8小时-1，催化剂床层密度为400千克/米3；甲醇质量百分含量为98％的原料进入甲醇反应区和催化剂接触反应，反应温度为500℃，甲醇的重量空速为6小时-1，催化剂床层密度为120千克/米3，反应表压为0.2兆帕。来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段。
甲醇反应区出口分布器开口向下，由2组支管组成，甲醇反应区出口分布器相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为180°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为70°。
轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：R3+R4＝0.3R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：H1＝5R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.2:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.5:1。
采用Zn-Ga-Mn-ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，Zn元素含量为1.5％，Ga元素含量为2.1％，Mn元素含量为3.8％。
甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为2。再生剂积炭质量百分含量小于0.05％。
轻烃反应区高度占反应器总高度的30％；甲醇反应区高度占反应器总高度的65％。结果表明，芳烃碳基总收率达到71.3重量％。

Claims (8)

1.一种甲醇催化转化制芳烃的方法，包括如下步骤：
(1)提供一种甲醇催化转化制芳烃的反应装置，包括稀相区、甲醇反应区、轻烃反应区；所述稀相区位于轻烃反应区上方，所述甲醇反应区出口位于轻烃反应区内的轻烃进料分布器上部；所述稀相区设置至少一组旋风分离器；再生斜管和甲醇反应区相连，待生斜管和轻烃反应区相连；
(2)包括轻烃的原料进入轻烃反应区和待生剂接触反应，反应温度为500～630℃，反应表压为0～0.5兆帕，轻烃的重量空速为0.5～3小时-1，催化剂床层密度为350～500千克/米3；所述包括轻烃原料为碳三以上非芳烃类，芳烃的质量百分含量小于5％，含氧化合物的质量百分含量小于50％；
(3)包括甲醇的原料进入甲醇反应区和再生剂接触反应，反应温度为460～530℃，甲醇的重量空速为2～8小时-1，催化剂床层密度为80～200千克/米3，反应表压为0～0.5兆帕；
(4)来自再生器的再生剂经再生斜管进入甲醇反应区，甲醇反应区内气固物流进入甲醇反应区出口分布器，经开口方向向下的支管均匀分布后进入轻烃反应区，在轻烃反应区内形成的待生剂经待生斜管进入再生器；
(5)反应生成的反应产物包括芳烃、轻烃的产品经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离工段；
其中：甲醇反应区出口分布器开口向下，由n组均匀分布的支管组成，相邻支管的各自中心线间夹角α的范围为10°～90°，支管长度方向的中轴线和甲醇反应区长度方向的中轴线的夹角β的范围为20°～60°；轻烃反应区内径R5、支管内径R4、各支管物流出口处中心点所在圆的半径R3之间的关系为：0.4R5≤R3+R4≤0.95R5；甲醇反应区出口分布器顶部和甲醇反应区顶部间的高度H1和支管内径R4的关系为：2R4≤H1≤4R4；支管出口和轻烃进料分布器间的垂直高度H2和轻烃反应区催化剂床层高度的比值为0.02～0.1:1；甲醇反应区内径R1和轻烃反应区内径R5之比为0.15～0.4:1。
2.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于所述经旋风分离器分离催化剂后的反应产物包括芳烃、轻烃的产品进入后续分离工段。
3.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于甲醇反应区和轻烃反应区的催化剂活性指数比例为1.2～3。
4.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于再生剂积炭质量百分含量小于0.2％。
5.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于所述轻烃原料中的含氧化合物包括甲醇。
6.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于催化剂采用改性ZSM-5催化剂，以催化剂的质量百分比计，改性元素含量为0.01～15％。
7.根据权利要求6所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于ZSM-5催化剂的改性元素为Zn、La、P、Ga、Mn、Ag、In中的至少一种，以催化剂的质量百分比计，改性元素含量为0.2～13％。
8.根据权利要求1所述的甲醇催化转化制芳烃的方法，其特征在于轻烃反应区高度占反应器总高度的10～40％；甲醇反应区高度占反应器总高度的50～75％。
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