[发明专利]对二甲苯生产的方法和装置

说明书

发明领域

本申请是中国专利申请200880014729.7的分案申请。本公开内容涉及一种采用生产C₈+料流的高选择性甲苯歧化过程和将对二甲苯从C₈+料流分离的结晶过程的结合来生产对二甲苯的方法。

背景

C₈烷基苯、乙基苯(EB)、对二甲苯(PX)、邻二甲苯(OX)和间二甲苯(MX)经常一起存在于来自化工厂或精炼厂的一般工业C₈芳香族产物流中。例如，可商购的PxMax、Mobil选择性甲苯岐化和Mobil甲苯歧化过程可生产这样的料流。

在这三种二甲苯异构体中，PX具有最大的商业市场。PX主要用于生产提纯的对苯二甲酸(PTA)和对苯二甲酸酯如对苯二甲酸二甲酯(DMT)，其用于制备各种聚合物如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)或PET、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)或PPT、和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)或PBT。不同等级的PET用于许多不同的大众消费品如薄膜、合成纤维和用于软饮料的塑料瓶。PPT和PBT可以用来制备具有不同性质的类似产品。

分馏是在许多工业装置中分离化学品的的许多工艺的通用方法。然而，常常难以使用这样的常规分馏技术来有效地和经济地分离EB和不同的二甲苯异构体，这是因为四种C₈芳香族化合物的沸点落在非常窄的从约136℃到约144℃的8℃范围内(参见表1)。PX和EB的沸点相差大约2℃。PX和MX的沸点仅相差约1℃。因此，将要求大设备、巨大的能量消耗和/或相当大的循环来提供有效的和满意的二甲苯分离。

表1

在结晶器中的分级结晶利用了C₈芳香族组分在不同温度下凝固点和溶解度之间的差异。由于其较高的凝固点，通常将PX在这种方法中作为固体分离，而其它组分在PX-贫乏滤液中回收。高PX纯度、在大多数装置中PX到PTA和/或DMT的令人满意的工业转化所需的关键特性能通过这种类型的分级结晶获得。美国专利No.4,120,911提供了该方法的描述。可以该方式运行的结晶器描述在美国专利No.3,662,013中。商业上可获得的工艺和结晶器包括结晶异净化(isofining)方法、连续逆流结晶法、直接接触CO₂结晶器和刮削式转鼓(scraped drum)结晶器。由于高公用工程使用量和PX和MX之间的低共熔混合物的形成，当采用分级结晶回收PX时，采用具有尽可能高的起始PX浓度的进料通常更为有利。

术语“形状-选择性催化”描述了沸石中出乎意料的催化选择性。形状选择性催化背后的原理已经广泛地综述，例如通过N.Y.Chen W.E.Garwood和F.G.Dwyer,“Shape Selective Catalysis in Industrial Applications,”36，Marcel Dekker,Inc.(1989)综述。在沸石孔隙内，烃转化反应如链烷烃异构化、烯烃骨架或双键异构化、低聚和芳香族歧化、烷基化或烷基转移反应由通道尺寸施加的限制条件决定。当一部分原料太大而不能进入沸石孔隙反应时，则存在反应物选择性；而当一些产物不能离开沸石通道时则存在产物选择性。产物分布还可以通过过渡态选择性而改变，其中某些反应不能发生，这是因为反应过渡态太大而不能在沸石孔隙或笼内形成。另一种选择性由对扩散的配置约束产生，其中分子的尺寸接近沸石孔隙体系的尺寸。分子尺寸或沸石孔隙的小变化能产生导致不同产物分布的大扩散变化。这类形状选择性催化在例如选择性甲苯岐化到对二甲苯中得以证明。

PX的生产一般通过催化剂在转化条件下由甲苯岐化来完成。实例包括甲苯岐化，如由Pines在“The Chemistry of Catalytic Hydrocarbon Conversions”，Academic Press,N.Y.,1981,p.72中所描述的。这样的方法一般导致包括PX、OX和MX的混合物的生产。取决于用于PX的催化剂选择性(对位选择性)的程度和反应条件，获得了不同百分比的PX。产率(即，作为原料的部分产生的二甲苯的量)也受到催化剂和反应条件的影响。

用于甲苯转化到二甲苯和苯产物的平衡反应通常在二甲苯中产生约24%的PX、约54%的MX和约22%的OX。

通常，通过甲苯岐化的PX生产包括：

a)生产具有包括苯和甲苯的C₇-烃、包括PX、MX、OX和乙基苯的C₈，以及C₉+烃的产物料流的甲苯岐化步骤；

b)包括如下的分离体系：