一種苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法
2023-07-25 02:35:36 2
專利名稱：一種苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法
技術領域：
本發明涉及一種苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法。
背景技術：
。對二甲苯是聚酯纖維的基礎原料，也是重要的化工原料。隨著聚酯纖維的迅速 發展，對二甲苯的需求量日益增長。甲醇是一種廉價易得的優良試劑，本技術採用改進 HMCM-56系列催化劑，催化苯與甲醇的烷基化反應，直接合成原料所需的二甲苯產品，實現 芳烴資源的優化，為芳烴聯合裝置擴大芳烴原料來源，彌補二甲苯資源不足，提高苯的就地 轉化，以減輕對環境造成影響。ZSM-5分子篩是Mobil公司於20世紀70年代開發的高矽二維直通道結構沸石。 ZSM-5分子篩作為固體酸催化劑由於其獨特的孔道結構和理化性質，在烷基化、異構化、催 化裂化等反應中具有良好的酸催化作用和擇形催化作用。在煉油、石油化工和合成燃料等 領域應用廣泛。目前，採用ZSM-5催化劑的研究大多數集中在甲苯甲醇烷基化反應上。但對於苯 甲醇烷基化反應的研究甚少。因此，苯甲醇烷基化催化反應的研究，擴大芳烴原料，仍是今 後的研究內容。
發明內容
本發明的目的在於提供一種以苯和甲醇為原料，在固定床反應器中，在改性的 HMCM-56分子篩催化劑作用下，苯與甲醇烷基化產生二甲苯的反應，採用改性的HMCM-56分 子篩催化劑是以HMCM-56分子篩為載體，負載金屬Mo或Ni，改變HMCM-56分子篩催化劑孔 徑，減少催化劑中B酸的強度，從而改善催化劑的催化活性；苯的單程轉化率達45%，甲苯 和二甲苯的選擇性大於89%。本發明所述的一種苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法；以苯和甲醇為原料，在固 定床反應器中，在改性的HMCM-56分子篩催化劑作用下，苯與甲醇烷基化合成二甲苯；操作條件是原料苯和甲醇摩爾比1 1 ；常壓；溫度400 460°C，空速為 3.池！·—1，採用改性的HMCM-56分子篩催化劑以HMCM-56分子篩為載體，負載金屬Mo或Ni， 其含量分別以MoO3或NiO計，其負載量為3 15 %。進料由一個氣路和一個液路組成。一個氣路通隊，N2用來試壓和檢漏；一個液路 通液體原料，通過高壓液相微量計量泵導入反應體系。苯與甲醇原料進入汽化器使之汽化 並充分混合然後進入反應器反應，反應器採用不鏽鋼材質，反應器內徑為10mm，長600mm， 反應器上、下部裝填石英砂，作為預熱段，中部裝填催化劑，流出反應器的反應產物經冷卻 器冷凝，進入汽液分離器。冷凝下來的液相產物經取樣器後即可得液相產物，而不凝的氣相 產物則經過背壓閥和溼式流量計後放空或者進入氣相色譜對其組成進行在線分析。基本操作按摩爾比配成的苯和甲醇的混合溶液為原料，採用連續流動固定床反應器評價催化劑的烷基化反應活性。在反應器內裝填催化劑；檢驗系統的密封性，確保系統不洩漏；向 反應系統通氮氣，在氮氣保護下開始程序升溫；溫度升到設定值後，穩定30分鐘左右。本發明提供的一種以苯和甲醇為原料高選擇性製取二甲苯的工藝路線及合成方 法。採用了改性的HMCM-56分子篩催化劑，甲苯和二甲苯的選擇性>89% ；苯的單程轉化 率彡45%。
圖1微反評價裝置的工藝路線圖。其中1氣路、2液路、3高壓液相微量計量泵、4汽化器、5反應器、6汽液分離器、7 取樣器、8背壓閥、9溼式流量計、10氣相色譜
具體實施例方式由氣路1與汽化器4連接；液路通過高壓液相微量計量泵3與汽化器4連接；汽化 器4與反應器5連接，反應器採用不鏽鋼材質，反應器內徑為10mm，長600mm，反應器上、下 部裝填石英砂，作為預熱段，中部裝填催化劑，反應器通過冷卻器與汽液分離器6連接；汽 液分離器下部出口連接取樣器7，汽液分離器上部出口通過背壓閥8和溼式流量計9連接放 空或者連接氣相色譜10與在線分析連接。基本操作按摩爾比配成的苯和甲醇的混合溶液為原料，採用連續流動固定床反應器評價催 化劑的烷基化反應活性。在反應器內裝填催化劑；檢驗系統的密封性，確保系統不洩漏；向 反應系統通氮氣，在氮氣保護下開始程序升溫；溫度升到設定值後，穩定30分鐘左右。實施例1在上述微反評價裝置中，反應器採用不鏽鋼管，上、下部填裝石英砂，作為預熱 段，中部恆溫區填裝催化劑，催化劑的填量為2. 5761g，反應條件為原料苯和甲醇摩爾比 1 1;空速為3. !"-1;反應溫度為400°C、採用HMCM-56分子篩催化劑；負載金屬Mo，其含 量以MoO3計量質量分數為3%。油相中反應物的苯單程轉化率約50. 53%，甲苯和二甲苯 的選擇性約89. 71%。實施例2在上述微反評價裝置中，催化劑的填量為2. 7311g，反應條件為原料苯和甲醇摩 爾比1 1 ；空速為3. !"-1;反應溫度為460°C、採用HMCM-56分子篩催化劑；負載金屬Mo 其含量以MoO3計量質量分數為15%。油相中反應物的苯單程轉化率約45. 02%，甲苯和二 甲苯的選擇性約91. 34%。實施例3在上述微反評價裝置中，催化劑的填量為2.6835g，反應條件為反應條件為原 料苯和甲醇摩爾比1 1 ；空速為3. 3hr^ ；反應溫度為420°C、採用HMCM-56分子篩催化劑； 負載金屬M其含量以MO計量質量分數為3%。油相中反應物的苯單程轉化率約50. 53%, 甲苯和二甲苯的選擇性約89. 09%。實施例4在上述微反評價裝置中，催化劑的填量為2. 5317g，反應條件為反應條件為原料苯和甲醇摩爾比1 1 ；空速為3. air—1;反應溫度為440°C、採用HMCM-56分子篩催化 劑；負載金屬Ni其含量以NiO計量質量分數為15%。油相中反應物的苯單程轉化率約 47. 02%,甲苯和二甲苯的選擇性約90. 83%。
權利要求
1.一種苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法，其特徵在於以苯和甲醇為原料，在固定 床反應器中，在改性的HMCM-56分子篩催化劑作用下，苯與甲醇烷基化合成二甲苯；操作條件是原料苯和甲醇摩爾比1 1 ；常壓；溫度400 460°C，空速為3. !^1，採 用改性的HMCM-56分子篩催化劑以HMCM-56分子篩為載體，負載金屬Mo或Ni，其質量含 量分別以MoO3或NiO計，其負載質量為3 15%。
2.根據權利要求1所述的苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法，其特徵在於苯與甲醇 原料進入汽化器使之汽化並充分混合，然後進入反應器反應，反應器採用不鏽鋼材質，微反 評價裝置內徑為10mm，長600mm，反應器上、下部裝填石英砂，作為預熱段，中部裝填催化 劑，流出反應器的反應產物經冷卻器冷凝，進入汽液分離器；冷凝下來的液相產物經取樣器 後收取，而不凝的氣相產物則經過背壓閥和溼式流量計後放空或者進入氣相色譜對其組成 進行在線分析。
全文摘要
本發明涉及一種苯和甲醇烷基化合成二甲苯的方法；以苯和甲醇為原料，在固定床反應器中，在改性的HMCM-56分子篩催化劑作用下，苯與甲醇烷基化合成二甲苯；操作條件是原料苯和甲醇摩爾比1∶1；常壓；溫度400～460℃，空速為3.3hr-1，採用改性的HMCM-56分子篩催化劑以HMCM-56分子篩為載體，負載金屬Mo或Ni，其質量含量分別以MoO3或NiO計，其負載質量為3～15％；本發明採用了改性的HMCM-56分子篩催化劑，甲苯和二甲苯的選擇性≥89％；苯的單程轉化率≥45％。
文檔編號B01J29/78GK102101818SQ200910242740
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者劉鍵, 展江宏, 張力, 徐亞榮, 徐新良 申請人:中國石油天然氣股份有限公司