用于在芳烃联合装置中使甲苯和苯甲基化的方法和设备与流程

[0001]
本公开涉及在用于产生对二甲苯的芳烃联合装置中使甲苯和苯甲基化的方法和设备。更具体地讲，本公开涉及在用于制备对二甲苯的芳烃联合装置内使甲苯和苯甲基化的方法和设备，其中一个实施方案使用具有耐火材料的反应器，该耐火材料包括低铁耐火材料。


背景技术：

[0002]
二甲苯异构体由石油作为原料大量生产，以用于多种重要的化工品。最重要的二甲苯异构体是用于聚酯的主要原料即对二甲苯，其由于大量基本需求而持续享有高增长率。邻二甲苯用于产生邻苯二甲酸酐，其供应高量但相对成熟的市场。间二甲苯使用较少，但其用于诸如塑化剂、偶氮染料和木材防腐剂等产品的用量正在增加。乙苯通常存在于二甲苯混合物中并且有时被回收用于苯乙烯生产，但其通常被认为是c8芳烃的较不期望的组分。
[0003]
在芳族烃中，作为工业化学品原料，二甲苯的整体重要性比得上苯。通过对石脑油重整由石油产生二甲苯和苯，但不能以足够用量满足需求，因此需要使其他烃转化来增加二甲苯和苯的收率。通常，使甲苯脱烷基化以产生苯，或者选择性地歧化或转烷基化以产生苯以及从其中回收各个二甲苯异构体的c8芳烃。
[0004]
由麦格劳希尔集团(mcgraw-hill)在1997年出版的《石油炼制方法手册》(handbook of petroleum refining processes)(第二版)中，meyers公开了芳烃联合装置流程方案，并且其以引用方式并入本文。
[0005]
传统芳烃联合装置将甲苯送至烷基转移区，以经由用a
9+
组分使甲苯烷基转移而生成所需的二甲苯异构体。a
9+
组分存在于重整产物塔底和烷基转移流出物中。
[0006]
对二甲苯最常由甲基与苯基比率小于2的原料制得。因此，对二甲苯的产生受到进料中的可用甲基基团的限制。此外，对二甲苯生产通常还产生苯作为副产物。由于对二甲苯比苯和芳烃联合装置中产生的其它副产物更有价值，因此期望由给定量的进料使对二甲苯产量最大化。
[0007]
甲苯甲基化或苯甲基化工艺使用铁或铁基合金作为反应器材料。铁可催化烃以形成丝状碳，从而堵塞反应器。另外，当烃存在时，铁可通过称为金属起尘的过程腐蚀。焦炭形成和金属起尘减少了反应器寿命并增加了工艺运作的成本。可通过降低工艺温度使冲击最小化，但这也可降低催化剂活性。对于流化床，通常在容器内部施加耐火材料层以保护金属壁免受磨损。耐火材料通常包含一定含量的铁。当在600℃处暴露于甲醇时，铁也可形成金属催化焦炭并将耐火材料粉碎成小颗粒。在其他情况下，如果焦化如此极端，则耐火材料可从壁上剥离并落入反应器中损坏内部。这被称为“夹套”。在这种情况下，耐火材料不再有效，并且可能损坏其他反应器内部。


技术实现要素：

[0008]
本发明主题涉及在用于产生对二甲苯的芳烃联合装置中使甲苯甲基化的方法和设备。更具体地讲，本公开涉及在用于制备对二甲苯的芳烃联合装置内使甲苯甲基化的方法和设备，其中已将特殊耐火材料层施加到反应器的内壁。本发明提出在反应器内壁上施加特定耐火材料层。该耐火材料具有低铁含量(小于0.1重量％)；因此，焦炭的形成可显著减少。另外，耐火材料层可充当热阻隔层，以允许金属壁保持在低于工艺温度的温度下，从而进一步减少壁上的焦炭形成。这种耐火材料层可应用于固定床反应器和流化床反应器两者。
[0009]
示例的附加的目的、优点和新颖特征将在后面的描述中部分地阐述，并且部分地对于本领域的技术人员而言在检查了以下描述和附图之后将变得显而易见，或可通过示例的生产或运作来了解。可通过在所附权利要求书中所特别指出的方法、工具以及组合来实现和获得概念的目的和优点。
[0010]
定义
[0011]
如本文所用，术语“料流”、“进料”、“产物”、“部件”或“部分”可包括各种烃分子诸如直链、支化的或环状烷烃、烯烃、链二烯和炔烃，和任选地其他物质诸如气体例如氢气，或杂质诸如重金属，以及硫和氮化合物。以上每者还可包含芳族烃和非芳族烃。
[0012]
烃分子可缩写为c1、c2、c3、cn，其中“n”表示一个或多个烃分子中的碳原子数，或者缩写可用作例如非芳族化合物或化合物的形容词。相似地，芳烃化合物可缩写为a6、a7、a8、an，其中“n”表示一个或多个芳烃分子中的碳原子数。此外，下标“+”或
“-”
可用于缩写的一种或多种烃符号，例如c
3+
或c
3-，其包括缩写的一种或多种烃。作为示例，缩写“c
3+”意指一个或多个具有三个或更多个碳原子的烃分子。
[0013]
如本文所用，术语“区”可指包括一个或多个装备项和/或一个或多个子区的区域。装备项可包括但不限于一个或多个反应器或反应器容器、分离容器、蒸馏塔、加热器、交换器、管道、泵、压缩机和控制器。另外，装备项诸如反应器、干燥器或容器还可包括一个或多个区或子区。
具体实施方式
[0014]
以下描述不是限制性的，而仅仅是为了描述示例性方面的一般原理的目的。应当参照权利要求书来确定本公开的范围。
[0015]
受权利要求书保护的本发明包括第一实施方案，其中用包含甲醇的烷基化试剂将芳族烃反应物烷基化以产生烷基化芳族产物的甲苯甲基化方法或设备包括具有耐火材料的反应器。耐火材料位于甲苯甲基化反应器的内部。本发明提出在反应器内壁上施加特定耐火材料层。该耐火材料具有低铁含量(小于0.1重量％)；因此，焦炭的形成可显著减少。另外，耐火材料层可充当热阻隔层，以允许金属壁保持在低于工艺温度的温度下，从而进一步减少壁上的焦炭形成。这种耐火材料层可应用于固定床反应器和流化床反应器两者。反应器包括500℃至700℃的温度。所述反应器具有0.05kg/m3至0.29kg/m3的运作床密度。反应器的重时空速为4hr-1至20hr-1。反应器可以1barg至10barg的压力运作。可将混合氧化物施加到附接到反应器内壁的保持结构上。之后，该混合氧化物经历干燥和焙烧过程以变得刚硬且耐磨。
[0016]
应当指出的是，对本文所述的当前优选的实施方案的各种变化和修改将是本领域的技术人员显而易见的。在不脱离本发明主题的精神和范围以及未减损其伴随优点的前提下，可实施此类变化和修改。
[0017]
具体的实施方案
[0018]
虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。
[0019]
本发明的第一实施方案为一种用于利用包含甲醇的烷基化试剂将芳族烃反应物烷基化以产生烷基化芳族产物的方法，所述方法包括：将所述芳族烃引入到具有耐火内衬的反应器中，所述耐火内衬具有低铁含量；以及从所述反应器中回收通过所述芳族反应物和所述烷基化试剂的反应产生的所述烷基化芳族产物。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述芳族烃反应物包括甲苯，所述烷基化试剂包括甲醇，并且所述烷基化芳族产物包括二甲苯。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述芳族烃反应物包括苯，所述烷基化试剂包括甲醇，并且所述烷基化芳族产物包括二甲苯。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述反应器以500℃至700℃的温度运作。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述反应器以1barg至10barg的压力运作。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述反应器的整个内衬涂覆有耐火材料。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述耐火材料具有铁在0.0001重量％至0.5重量％之间的低铁含量。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述耐火材料具有铁在0.0001重量％至0.15重量％之间的低铁含量。本发明的一个实施方案为本段的第一实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，所述方法还包括向所述反应器添加水。
[0020]
本发明的第二实施方案为一种用于利用包含甲醇的烷基化试剂将芳族烃反应物烷基化以产生烷基化芳族产物的设备，所述设备包括：与具有耐火内衬的反应器保持上游连通的管线，该管线包含芳族烃；以及与所述反应器保持下游连通的管线，该管线包含来自所述反应器的通过所述芳族反应物和所述烷基化试剂的反应产生的所述烷基化芳族产物。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述芳族烃反应物包括甲苯，所述烷基化试剂包括甲醇，并且所述烷基化芳族产物包括二甲苯。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述芳族烃反应物包括苯，所述烷基化试剂包括甲醇，并且所述烷基化芳族产物包括二甲苯。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述反应器以500℃至700℃的温度运作。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述反应器以1barg至10barg的压力运作。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述反应器的整个内衬涂覆有耐火材料。本发明的一个实施方案为本段的第
二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述耐火材料具有铁在0.0001重量％至0.5重量％之间的低铁含量。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述耐火材料具有铁在0.0001重量％至0.15重量％之间的低铁含量。本发明的一个实施方案为本段的第二实施方案至本段的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，所述设备还包括与所述反应器保持上游连通的附加管线，所述附加管线包含水。
[0021]
尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员通过使用前面的描述可最大程度利用本发明并且可容易地确定本发明的基本特征而不脱离本发明的实质和范围以作出本发明的各种变化和修改，并且使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体的实施方案应理解为仅例示性的，而不以无论任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。

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