通过甲苯和/或苯的甲基化生产的对二甲苯中废气的处理制造技术

从用甲醇甲基化甲苯和/或苯以产生对二甲苯而产生的废气流除去污染物的方法。含有C4烃的经处理的废气流可进一步在烯烃装置/工艺中被处理以产生有价值的轻质烷烃和烯烃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术人：JamesL.Kendall，GregoryE.Yeo，RobertD.Strack优先权要求本申请要求2014年8月26日提交的美国临时专利申请No.62/041,717的优先权和权益，其公开内容以其全部通过引用纳入本申请。专利
本专利技术涉及处理用甲醇烷基化苯和/或甲苯生产对二甲苯中产生的废气的方法。专利技术背景在二甲苯异构体中,对二甲苯是特别有价值的，因为其可用于制备对苯二甲酸，对苯二甲酸为合成纤维和树脂的生产中的中间产物。目前,对二甲苯通过石脑油的加氢处理(催化重整)、石脑油或瓦斯油的蒸汽裂化和甲苯歧化来商业生产。大多数现有制造二甲苯的方法中存在的问题在于，它们产生邻(o)-、间(m)-和对(p)-二甲苯的热动态平衡混合物，其中对二甲苯浓度典型地仅为约24wt％。因此，从这样的混合物分离对二甲苯往往需要超分馏和多级冷却步骤。这也的方法涉及高操作和投资成本，但仅得到有限的收率。因此对提供高选择性生产对二甲苯的方法有持续的需求。通过用甲醇烷基化甲苯和/或苯制造二甲苯，尤其是利用沸石催化剂选择性地制造对二甲苯(PX)产物，是熟知的。参见例如，美国专利4,002,698；4,356,338；4,423,266；5,675,047；5,804,690；5,939,597；6,028,238；6,046,372；6,048,816；6,156,949；6,423,879；6,504,072；6,506,954；6,538,167；和6,642,426。术语“对二甲苯选择性”、“对位选择性”等，是指以大于存在于热动态平衡下二甲苯异构体混合物中的量生产对二甲苯，热动态平衡下二甲苯异构体混合物中的量在一般处理温度下为约24mol％。由于对二甲苯相对于间位和邻位二甲苯的经济重要性，高度需求对二甲苯选择性。虽然每种二甲苯异构体都具有重要的和熟知的最终用途，但对二甲苯目前是最有经济价值的。在所述方法中，典型地，在图1中绘制的系统中的反应器中，甲苯和/或苯在存在合适的催化剂下用甲醇烷基化，从而形成二甲苯，其中进料包括经由导管1进入流化床反应器11的反应物，流出物包括通过导管5离开的产物，和催化剂分别经由导管2、3和4在流化床反应器11、从催化剂汽提流体的装置12和催化剂再生器13之间循环。水典型地与甲苯和甲醇共同进料以最小化进料管线中的甲苯结焦和甲醇的自分解。其它副反应包括形成轻质烯烃、轻质链烷烃，以及将对二甲苯转化成其它二甲苯异构体或较重的芳族物质的反应。虽然甲苯甲基化，特别是美国专利6,504,072的对位选择性甲苯甲基化方法，提供了有吸引力的对二甲苯途径，但所述方法不可避免地产生显著量的轻质(C4-)气体。这些气体副产物包括烯烃，特别是乙烯、丙烯和丁烯；烷烃，例如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，它们可以被回收和提纯以使它们的价值提高高于燃料价值。然而，废气流中还存在污染物，例如氮气(N2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。美国专利公布No.2014/0100402披露了从甲苯甲基化的流出物回收烯烃的方法。披露的方法采用低温分离单元以从废气流分离乙烯和丙烯。低温处理可以导致气体中的氮氧化物在氨和/或反应性烃的存在下形成在升高的温度下是不稳定的氮氧化物盐和胶质。在没有适当的缓解设置的情况下，低温单元中的氮氧化物盐和胶质会随着设备温度升高到高于其正常操作条件而爆炸。因此，必须先去除废气流中的氮氧化物和其它污染物，然后再回收烯烃。专利技术概述本专利技术提供通过用甲醇进行甲苯和/或苯的甲基化而产生对二甲苯所产生的废气流除去污染物的方法。含有C4烃的经处理的废气流开在烯烃装置/工艺中进一步处理以产生有价值的轻质烷烃和烯烃。本专利技术涉及制造对二甲苯的方法，所述方法包括(a)使苯和/或甲苯与甲醇在烷基化催化剂的存在下在有效产生包含二甲苯和副产物混合物的烷基化流出物的条件下接触，所述副产物混合物包含水、二甲醚、气态C4烃和污染物；(b)使所述烷基化流出物分离成含有二甲苯的第一级分和含有所述副产物混合物的第二级分；(c)从第一级分回收对二甲苯；和(d)处理第二级分以除去所述污染物。在优选的实施方案中，第二级分通过吸收剂去甲烷器处理，该吸收剂去甲烷器使第二级分与C2-C6烃吸收剂，优选C3-C4烃逆流地接触。乙烯和丙烯可从经处理的第二级分回收。本专利技术还提供了生产对二甲苯的装置，其包含烷基化反应器，其用于在烷基化催化剂的存在下用甲醇甲基化甲苯和/或苯以产生包含二甲苯和副产物混合物的烷基化流出物，所述副产物混合物包含水、二甲醚、C4烃和污染物；分离系统，其用于将烷基化流出物分离成含有二甲苯的第一级分和含有所述副产物混合物的第二级分；吸收剂去甲烷器，其用于从第二级分除去污染物，在该吸收剂去甲烷器中，吸收剂逆流地接触第二级分；和第二分离系统，其用于回收吸收剂。附图简述图1为反应器系统的示意图，该反应器系统包括反应器和再生器以及本身本领域已知的一些相关的附属设备和传输管道系统。图2为根据本申请的一个实例的处理来自甲醇/甲苯烷基化方法的废气流的方法的流程图。实施方案详述本文所述的为通过用甲醇催化烷基化苯和/或甲苯来制造对二甲苯的方法。烷基化方法产生二甲苯异构体的富含对位混合物，以及水和一些轻质有机副产物，特别是二甲醚和C4-烯烃。含有C4烃的废气流也含有污染物例如氮气、一氧化碳和氮氧化物。本方法提供了从该废气流除去所述污染物的方法，从而来自这些轻质副产物的至少烯烃可被回收用于燃料以外的用途。烷基化方法这里采用的烷基化方法可以采用包含苯和/或甲苯的任何芳族进料，但通常优选的是，芳族进料含有至少90wt％，特别是至少99wt％的甲苯。类似地，虽然含有甲醇的进料的组成不是关键的，但通常期望采用含有至少90wt％、特别是至少99wt％的甲醇的进料。烷基化方法中采用的催化剂通常为多孔性结晶材料，并且在一种优选的实施方案中为当在120℃的温度和60托(8kPa)的2,2二甲基丁烷压力测量时2,2二甲基丁烷的扩散参数为约0.1-15sec-1的多孔性结晶材料。如本文中使用的，特定的多孔性结晶材料的扩散参数定义为D/r2x106，其中D为扩散系数(cm2/sec)，r为晶体半径(cm)。扩散参数可以得自吸收测量，条件是假设平面片形模型描述扩散方法。因此，对于给定的山梨酸酯加载量Q，数值Q/Qeq(其中Qeq为平衡山梨酸酯加载量)与(Dt/r2)1/2数学相关，其中t为达到山梨酸酯加载量Q所需的时间(sec)。平面片形模型的图形解决方案在J.Crank的“TheMathematicsofDiffusion”，牛津大学出版社，ElyHouse，London，1967中给出。多孔性结晶材料优选为中孔尺寸铝硅酸盐沸石。中孔沸石通常定义为孔尺寸为约5-约7埃的那些，从而该沸石自由吸附例如正己烷、3-甲基戊烷、苯和对二甲苯的分钟。中孔沸石的另一常用定义涉及受限指数(ConstraintIndex)测试，其描述于美国专利No.4,016,218中，该专利通过引用纳入本申请。在这种情况下，中孔沸石的受限指数为约1-12，在沸石本身上测量，没有引入氧化物改性剂并且在任何调节催化剂扩散性的汽蒸前。除了中孔尺寸铝硅酸盐沸石，其它中孔酸性金属硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造对二甲苯的方法，所述方法包括：(a)使甲苯和/或苯与甲醇在烷基化催化剂的存在下在有效产生包含二甲苯和副产物混合物的烷基化流出物的条件下接触，所述副产物混合物包含水、二甲醚、C4烃和污染物；(b)使所述烷基化流出物分离成含有二甲苯的第一级分和含有所述副产物混合物的第二级分；(c)从第一级分回收对二甲苯；和(d)处理第二级分以除去所述污染物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.26 US 62/041,7171.制造对二甲苯的方法，所述方法包括：(a)使甲苯和/或苯与甲醇在烷基化催化剂的存在下在有效产生包含二甲苯和副产物混合物的烷基化流出物的条件下接触，所述副产物混合物包含水、二甲醚、C4烃和污染物；(b)使所述烷基化流出物分离成含有二甲苯的第一级分和含有所述副产物混合物的第二级分；(c)从第一级分回收对二甲苯；和(d)处理第二级分以除去所述污染物。2.权利要求1所述的方法，其中所述对二甲苯是通过分级结晶或选择性吸收回收的。3.权利要求1或2所述的方法，其中所述处理(d)是通过在吸收剂去甲烷器中使第二级分与C2-C6烃吸收剂逆流地接触完成的。4.权利要求3所述的方法，其中所述吸收剂基本上由C3或C4烃或其混合物组成。5.权利要求3所述的方法，其中所述吸收剂基本上由C4烃或其混合物组成。6.权利要求3-5中任一项所述的方法，其中所述处理(d)产生包含氢气、甲烷和污染物的塔顶流和包含C2+烃和吸收剂的塔底流，并且所述方法进一步包括：(e)使所述吸收剂与不同的C2+烃分离。7.权利要求6所述的方法，其中将在所述分离(e)中回收的所述吸收剂再循环到所述处理(d)。8.权利要求6或7所述的方法，其中所述分离(e)是通过单一的分馏塔完成的。9.权利要求1-8中任一项所述的方法，进一步包括：(f)从经处理的第二级分回收乙烯和丙烯。10.权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述甲苯以含有至少约90wt％甲苯的进料流提供。11.权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述烷基化催化剂为多孔性结晶材料，该多孔性结晶材料当在120℃的温度和60托(8kPa)的2,2二甲基丁烷压力下测量时对于2,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·肯达尔，G·E·耶奥，R·D·斯特莱克，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US